2019届二轮复习原子核课件（40张）（全国通用） 40页

第 38 讲　原子核 - 2 - - 3 - 考点一 考点二 考点三 考点四 天然放射现象、三种射线 核心知识整合 1 . 天然放射现象 元素 　　　　 地放出射线的现象 , 首先由 　　　　　　　　 发现。天然放射现象的发现 , 说明原子核具有 　　　　 的结构。三种射线 : 自发 贝可勒 尔 复杂 - 4 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 探测射线的方法 (1) 射线中的粒子会使气体或液体电离 , 以这些离子为核心 , 过饱和的蒸气会产生 　　　　 , 过热液体会产生 　　　　 。   (2) 射线中的粒子会使照相乳胶 　　　　 。   (3) 射线中的粒子会使荧光物质产生 　　　　 。   3 . 放射性同位素的应用与防护 (1) 放射性同位素 : 有 　　　　 放射性同位素和 　　　 放射性同位素两类 , 放射性同位素的化学性质相同。   (2) 放射性同位素的应用 一是应用它的 　　　　 ; 二是作 　　　　　　　　 。   (3) 辐射与安全 人类一直生活在有放射性的环境之中 , 　　　　 的射线对人体组织有破坏作用。要防止 　　　　　　　　　　　 对水源、空气、用具等的污染。   雾滴 气泡 感光 荧光 天然 人工 射线 示踪原子 过量 放射性物质 - 5 - 考点一 考点二 考点三 考点四 关键能力提升 命题点一 　 天然放射性现象 【例 1 】 如图为研究某未知元素放射性的实验装置 , 实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场 E, 通过显微镜可以观察到 , 在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察 , 发现每分钟闪烁的亮点数没有变化 ; 如果再将薄铝片移开 , 观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加 , 由此可以判断 , 放射源发出的射线可能为 ( 　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　   A. β 射线和 γ 射线 B. α 射线和 β 射线 C. β 射线和 X 射线 D. α 射线和 γ 射线 答案 解析 解析 关闭 放射性元素放射出的射线为 α 射线、 β 射线和 γ 射线 ,α 射线贯穿能力弱 , 一张薄纸就可挡住 ,β 射线贯穿能力较强 , 可贯穿铝片 ,γ 射线穿过能力极强。 α 射线带正电 ,β 射线带负电 , 在电场中偏转 ,γ 射线不带电。由此可知 , 放射源发出的射线可能为 α 射线和 γ 射线。选项 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 6 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【例 2 】 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示 , 由此可推知 ( 　　 )   A. ② 来自于 原子核 外的电子 B. ① 的电离作用最强 , 是一种电磁波 C. ③ 的电离作用较强 , 是一种电磁波 D. ③ 的电离作用最弱 , 属于原子核内释放的光子 答案 解析 解析 关闭 三种射线均来自于原子核内 ,A 错误 ; 从题图中可看出 , 一张纸能挡住 ① 射线 , 则 ① 射线一定是 α 射线 , 其贯穿本领最差 , 电离能力最强 , 但不是电磁波 , 而是高速粒子流 ,B 错误 ; 铝板能挡住 ②, 而不能挡住 ③, 说明 ③ 一定是 γ 射线 , 其电离能力最弱 , 贯穿本领最强 , 是一种电磁波 , 属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子 ,D 正确。 答案 解析 关闭 D - 7 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点二 　 放射性现象的应用 【例 3 】 ( 多选 ) 用 γ 刀治疗肿瘤 , 不用麻醉 , 时间短 , 因而 γ 刀被誉为 “ 神刀 ” 。那么 γ 刀治疗肿瘤是利用 ( 　　 ) A. γ 射线具有很强的贯穿本领 B. γ 射线具有很强的电离作用 C. γ 射线具有很强的能量 D. γ 射线很容易绕过阻碍物到达目的地 思路点拨 伽玛刀又称立体定向伽玛射线放射治疗系统 , 是一种融合现代计算机技术、立体定向技术和外科技术于一体的治疗性设备 , 它将钴 -60 发出的伽玛射线几何聚焦 , 集中射于病灶 , 一次性、致死性的摧毁靶点内的组织 , 而射线经过人体正常组织几乎无伤害 , 并且剂量锐减 , 因此其治疗照射范围与正常组织界限非常明显 , 边缘如刀割一样 , 人们形象的称之为 “ 伽玛刀 ” 。 答案 解析 解析 关闭 γ 刀是利用 γ 射线穿透能力强、能量高的特点而工作 , 故 BD 错误 ,AC 正确 , 故选 AC 。 答案 解析 关闭 AC - 8 - 考点一 考点二 考点三 考点四 原子核的衰变、组成 核心知识整合 1 . 原子核的衰变、半衰期 (1) 原子核的衰变 ① 原子核放出 α 粒子或 β 粒子 , 变成另一种 　　　　　 的变化称为原子核的衰变。   原子核 - 9 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 半衰期 ① 定义 : 放射性元素的原子核有 　　　　 发生衰变所需的时间 。 ② 影响因素 : 放射性元素衰变的快慢是由核 　　　　 自身的因素决定的 , 跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。   半数 内部 - 10 - 考点一 考点二 考点三 考点四 核子 核子 数 质量数 质子 数 中子 数 同位素 - 11 - 考点一 考点二 考点三 考点四 关键能力提升 命题点一 　 原子核衰变 B - 12 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 13 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 14 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点二 　 核衰变在磁场中的径 迹 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 15 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【例 6 】 在垂直于纸面的匀强磁场中 , 有一原来静止的原子核 , 该核衰变后 , 放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中 a 、 b 所示 , 由图可以判定 ( 　　 ) A. 该核发生的是 α 衰变 B. 该核发生的是 β 衰变 C. 磁场方向一定垂直纸面向里 D. 磁场方向一定垂直纸面向外 答案 解析 解析 关闭 本题考查对 α 粒子及 β 粒子的性质的了解 , 对动量守恒定律以及左手定则的应用能力。原来静止的核 , 放出粒子后 , 总动量守恒 , 所以粒子和反冲核的速度方向一定相反 , 根据图示 , 它们在同一磁场中是向同一侧偏转的 , 由左手定则可知它们必带异种电荷 , 故应为 β 衰变 ; 由于不知它们的旋转方向 , 因而无法判定磁场是向里还是向外 , 即都有可能。 答案 解析 关闭 B - 16 - 考点一 考点二 考点三 考点四 方法 技巧 - 17 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点三 　 半衰期 【例 7 】 ( 多选 ) 14 C 发生放射性衰变成为 14 N, 半衰期约 5 700 年。已知植物存活期间 , 其体内 14 C 与 12 C 的比例不变 ; 生命活动结束后 , 14 C 的比例持续减小。现通过测量得知 , 某古木样品中 14 C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 该古木的年代距今约 5 700 年 B. 12 C 、 13 C 、 14 C 具有相同的中子数 C. 14 C 衰变为 14 N 的过程中放出 β 射线 D. 增加样品测量环境的压强将加速 14 C 的衰变 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 18 - 考点一 考点二 考点三 考点四 核反应与核能 核心知识整合 1 . 裂变反应、聚变反应与核反应方程 (1) 重核裂变 ① 定义 : 质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 ② 典型的裂变反应方程 ③ 重核裂变条件 : 链式反应 ; 临界体积。 ④ 重核裂变应用 : 　　　　　　 、核反应堆。   原子弹 - 19 - 考点一 考点二 考点三 考点四 (2) 轻核聚变 ① 定义 : 两个轻核结合成 　　　　　　　　　 的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行。聚变过程放出大量的能量 , 平均每个核子放出的能量 , 比裂变反应中每个核子放出的能量大 3 至 4 倍 , 聚变反应比裂变反应更剧烈。   ② 典型的聚变反应方程 ③ 轻核聚变条件 : 高温、高压。 ④ 轻核聚变应用 : 氢弹、可控热核反应。 质量 较大 - 20 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 21 - 考点一 考点二 考点三 考点四 2 . 核力 : 核力是 　　　　　　　　 的一种表现 ; 核力是 　　　　 力 , 作用范围在 之内 , 每个核子只跟它的 　　　　 核子间才有核力作用。   3 . 核能 : (1) 核能释放的两种途径 : 使较重的核分裂成中等大小的核 ; 较小的核结合成中等大小的核。核子的比结合能都会增大 , 都可以释放能量。 (2) 核反应过程中如果出现 Δm 质量亏损 , 其对应释放的能量 ΔE= 　　　　 。   强相 互作用 短程 相邻 Δmc 2 - 22 - 考点一 考点二 考点三 考点四 关键能力提升 命题点一 　 核反应 【例 8 】 我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证 , 这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 B 和 C 是原子核人工转变 ,D 属于裂变 ,A 正确。 答案 解析 关闭 A - 23 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【例 9 】 1964 年至 1967 年 6 月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功 ,1999 年 9 月 18 日 , 中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制 “ 两弹一星 ” 中作出贡献的科学家。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是 ( 　　 ) 思路点拨 明确四大核反应的特点和区别 ; 核电站、原子弹的爆炸都是重核裂变 , 氢弹的爆炸为轻核聚变。 答案 解析 解析 关闭 原子弹的爆炸为重核裂变反应。 α 粒子轰击氮为人工核转变 , 是卢瑟福发现质子的反应 ,A 错误。两个氘核结合成氦核是轻核聚变反应 , 典型代表为氢弹的发明 ,B 错误。铀 238 不稳定解体为氦核和钍核属于 α 衰变 ,C 错误。铀 235 在中子的轰击下生成两个中核和中子 , 构成链式反应 ,D 正确。 答案 解析 关闭 D - 24 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点二 　 核能 A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 答案 解析 解析 关闭 根据质能方程 , 释放的核能 ΔE=Δmc 2 ,Δm=2m H -m He -m n =0.003 5 u, 则 ΔE=0.003 5 u×931 MeV/c 2 ×c 2 =3.258 5 MeV≈3.3 MeV, 故 B 正确 ,A 、 C 、 D 错误。 答案 解析 关闭 B - 25 - 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 26 - 考点一 考点二 考点三 考点四 方法技巧 核能的计算方法 (1) 根据爱因斯坦质能方程列式计算 , 即 ΔE=Δmc 2 (Δm 的单位为 kg) 。 (2) 根据 1 原子质量单位 (u) 相当于 931.5 兆电子伏能量 , 则 ΔE=Δm×931.5 MeV(Δm 的单位为 u,1 u=1.660 6×10 -27 kg) 。 (3) 核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律 , 因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能。 - 27 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点三 　 结合能 　 比结合能 【例 12 】 ( 多选 ) 原子核的比结合能曲线如图所示 , 根据该曲线 , 下列判断中正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 28 - 考点一 考点二 考点三 考点四 易错警示 比结合能 , 即平均结合能 , 平均结合能越大。原子核越稳定。平均结合能的计算方法是 : 用结合能除以核子数。 - 29 - 考点一 考点二 考点三 考点四 【例 13 】 下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是 ( 　　 ) A. 核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B. 比结合能越大的原子核越稳定 , 因此它的结合能也一定越大 C. 重核与中等质量原子核相比较 , 重核的结合能和比结合能都大 D. 中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 答案 解析 解析 关闭 核子结合成原子核时放出能量 , 原子核拆解成核子时吸收能量 ,A 项错误 ; 比结合能越大的原子核越稳定 , 但比结合能越大的原子核 , 其结合能不一定大 , 例如中等质量原子核的比结合能比重核大 , 但由于核子数比重核少 , 其结合能比重核小 ,B 、 C 项错误 ; 中等质量原子核的比结合能比轻核的大 , 它的原子核内核子数又比轻核多 , 因此它的结合能也比轻核大 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 30 - 考点一 考点二 考点三 考点四 粒子与宇宙、宇宙与恒星的演化过程 核心知识整合 1 .“ 基本粒子 ” 不基本 在 19 世纪末 , 人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 ,20 世纪后半期 , 科学家发现质子、中子也有着自己的复杂结构 , 于是基本粒子不再 “ 基本 ” 。 2 . 反粒子 实验中发现 , 对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子 　　　　 , 而电荷等其他性质 　　　　 的粒子 , 这些粒子叫反粒子。例如 , 电子的反粒子就是 　　　　　　 。 相同 相反 正电子 - 31 - 考点一 考点二 考点三 考点四 3 . 粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的不同关系 , 可将粒子分为三大类 : ① 强子 : 参与 　　　　　　　　　　　 的粒子 , 质子是最早发现的强子。   ② 轻子 : 不参与 　　　　　　　　　　 的粒子 , 最早发现的轻子是 　　　　 。   ③ 媒介子 : 是 　　　　 各种相互作用的粒子。   4 . 夸克模型的提出 1964 年提出的夸克模型 , 认为强子是由更基本的 　　　　 组成的。   强相 互作用 强相 互作用 电子 传递 夸克 - 32 - 考点一 考点二 考点三 考点四 - 33 - 考点一 考点二 考点三 考点四 关键能力提升 命题点一 　 基本粒子 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 34 - 考点一 考点二 考点三 考点四 命题点二 　 宇宙演化过程 【例 15 】 ( 多选 ) 根据宇宙大爆炸的理论 , 在宇宙形成之初是 “ 粒子家族 ” 尽显风采的时期 , 那么在大爆炸之后不属于最早产生的粒子的是 ( 　　 ) A. 夸克、轻子、胶子等粒子 B. 质子和中子等强子 C. 光子、中微子和电子等轻子 D. 氘核、氚核、氦核等轻核 答案 解析 解析 关闭 根据宇宙大爆炸理论 , 大爆炸的瞬间产生夸克、轻子、胶子等粒子 , 先后经历了强子时代、轻子时代、核合成时代、复合时代 , 最终到达电子与原子核结合成原子的时期。 答案 解析 关闭 BCD - 35 - 1 2 3 4 5 1 .(2018 浙江杭州第四中学模拟 ) 日本福岛核电站发生核泄漏危机引起世界对安全利用核能的关注。泄漏的污染物中含有 131 I 和 137 Cs 。 131 I 发生衰变时会释放 β 射线 ; 137 Cs 发生衰变时会释放 γ 射线 , 过量的射线对人体组织有破坏作用。核泄漏一旦发生 , 应尽量避免污染物的扩散。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. γ 射线电离作用很强 B. β 射线是高速电子流 C. 目前世界上运行的核电站均采用重核裂变 D. 可以通过降低温度减小污染物的半衰期 , 从而减小危害 答案 解析 解析 关闭 三种射线中 ,γ 射线的电离作用最弱 , 故 A 错误。 β 射线是高速的电子流 , 故 B 正确。目前世界上运行的核电站均采用核裂变 , 故 C 错误。半衰期的大小与温度、压强等因素无关 , 由原子核内部因素决定 , 故 D 错误。 答案 解析 关闭 B - 36 - 1 2 3 4 5 2 . 放射性元素 A 经过 2 次 α 衰变和 1 次 β 衰变后生成一新元素 B, 则元素 B 在元素周期表中的位置较元素 A 的位置向前移动了 ( 　　 ) A.1 位 B.2 位 C.3 位 D.4 位 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 37 - 1 2 3 4 5 3 .( 多选 ) 工业部门经常使用射线来测量物体的厚度。例如轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪 , 将射线测厚仪接收到的信号输入计算机 , 就可以对钢板的厚度进行自动控制 , 关于控制装置和控制原理 , 下列说法中正确的是 ( 　　 )   A. 探测器探测到的放射线可以是 α 射线、 β 射线、 γ 射线中的任何一种 B. 轧出的钢板越厚 , 透过的射线越强 C. 轧出的钢板越薄 , 透过的射线越强 D. 探测器得到的射线变弱时 , 应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙 答案 解析 解析 关闭 γ 射线的穿透本领最强 , 则探测器探测到的放射线是 γ 射线 , 选项 A 错误 ; 轧出的钢板越薄 , 透过的射线越强 , 选项 B 错误 ,C 正确 ; 探测器得到的射线变弱时 , 说明钢板厚度变大了 , 应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙 , 选项 D 正确 ; 故选 CD 。 答案 解析 关闭 CD - 38 - 1 2 3 4 5 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 39 - 1 2 3 4 5 5 . 在匀强磁场中 , 一个原来静止的原子核 , 由于放出一个 α 粒子 , 结果得到一张两个相切圆的径迹照片 ( 如图所示 ), 今测得两个相切圆半径之比 r 1 ∶ r 2 =1 ∶ 44 。则 : (1) 图中哪一个圆是 α 粒子的径迹 ? (2) 这个原子核原来所含的质子数是多少 ? 答案 : (1) 圆轨道 2 是 α 粒子的径迹 　 ( 2)90 - 40 - 1 2 3 4 5 解析 : (1) 因为动量守恒 , 所以轨道半径与粒子的电荷量成反比 , 所以圆轨道 2 是 α 粒子的径迹 , 圆轨道 1 是新生核的径迹 , 两者电性相同 , 运动方向相反。 (2) 设衰变后新生核的电荷量为 q 1 , α 粒子的电荷量为 q 2 =2e, 它们的质量分别为 m 1 和 m 2 , 衰变后的速度分别为 v 1 和 v 2 , 所以原来原子核的电荷量 q=q 1 +q 2 。 根据轨道半径公式有 , 又由于衰变过程中遵循动量守恒定律 , 则 m 1 v 1 =m 2 v 2 , 以上三式联立解得 q=90e 。即这个原子核原来所含的质子数为 90 。