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原子核
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知识讲解
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知识点1 天然放射现象和原子核组成
天然放射现象
自然界中原子序数大于或等于83的元素都能自发地放出射线，这种能自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构．
（1）各种放射线的性质比较
种 类 本 质 质量（u） 电荷（e） 速度（c） 电离性 贯穿性
α射线 氦核 4 +2 0．1 最强 最弱，纸能挡住
β射线 电子 1/1840 -1 0．99 较强 较强，穿几mm铝板
γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几cm铅版
（2）三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：
如（1）、（2）图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．（3）图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方．
原子核的组成
（1）质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子的实质就是氢原子核．
（2）中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在．
（3）原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．
（4）原子核的电荷数：原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．
（5）原子核的质量数：质子和中子的总数目叫做原子核的质量数．
（6）原子核的符号：，其中表示元素的符号，表示核的质量数，表示核的电荷数．
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随堂练习
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使人类首次认识到原子核可变可分的事实依据是（ ）
A．电子的发现 B．粒子散射实验
C．天然放射现象 D．原子核的人工转变
【答案】C
衰变中放出的电子来自（ ）
A．组成原于核的电子 B．核内质子转化为中子
C．核内中子转化为质子 D．原子核外轨道中的电子
【答案】C
下列关于粒子的蜕法中，正确的是（ ）
A．它是原子核放射出来的
B．它和电子具有相同的性质
C．当它通过空气时，电离作用很强
D．它能贯穿厚纸板
【答案】ABD
下列关于、、射线的叙述中，正确的是（ ）
A．、、射线都是电磁波 B．射线由高速氦原子核组成
C．高速运动的电子流就是射线 D．射线射入磁场时会发生偏转
【答案】B
天然放射现象中，放射性元素放出的射线可分为射线、射线、射线，这说明放射性元素的原子核每次衰变时（ ）
A．可能同时放出、、射线 B．可能同时放出、射线
C．可能同时放出、射线 D．可能只放出射线
【答案】C
如图所示，x为未知放射源，将强磁场移开，计数器的计数率不变，然后将薄铝片L移开，则计数率大幅度上升，这些现象说明是
A．纯粒子放射源
B．纯粒子放射源
C．粒子和粒子混合放射源
D．粒子和粒子混合放射源
【答案】D
如果某放射性元素经过次衰变和次衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
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知识讲解
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知识点2 放射性元素的衰变
原子核的衰变
（1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．
（2）类型：原子核的自发衰变有两种，一种是α衰变，一种是β衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变时产生的．
（3）方程：；
半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期．（对大量原子核的统计规律）计算式为：，N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数．以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量．
半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
知识点3 探测射线的方法
探测器材的设计思路，粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生雾滴，过热气体会产生气泡．射线中的粒子会使照相乳胶感光，射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．
（1）威耳逊云室
其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以移动，相当于活塞．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
（2）气泡室
与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内的压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有气泡形成，显示出粒子的径迹来．
（3）盖革—米勒计数器
它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，筒内中间有一根接电源正极的金属丝，里面充入低压的惰性气体以及少量酒精或溴蒸气．当射线通过管内时，会使气体电离，产生的电子在电场中加速，再与气体分子碰撞，又使气体电离，产生的电子……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次脉冲放电，电子仪器把这次脉冲记录下来．
知识点4 放射性的应用和防护
放射性同位素的应用
（1）利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电．γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤．各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程．
（2）作为示踪原子．用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能．
（3）进行考古研究．利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代．
辐射与安全
为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采用了有效的防范措施．在生活中对那些有可能有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源．防止放射性危害的主要途径有：对放射源进行处理以减少对人的危害，远离放射源
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随堂练习
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关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（ ）
A．半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需时间
C．半衰期是原子量减少一半所需要的时间
D．半衰期是元素质量减少一半所需要的时间
【答案】B
关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．利用射线的穿透性检查金属制品，测量物质的密度和厚度
B．利用射线的电离本领消除有害的静电
C．利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤
D．利用放射性作示踪原子
【答案】ABCD
下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（ ）
A．射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律
【答案】BD
关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是（ ）
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
【答案】BC
【解析】根据放射性的性质分析放射性的应用，作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用它的射线探伤室利用了射线的贯穿能力强的性质．
下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（ ）
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．射线探伤
C．利用含有放射性碘131的铀，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
【答案】CD
【解析】利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点．
贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且残留物可长期对环境起破坏作用，这种破坏作用的原因是（ ）
A．爆炸的弹片存在放射性
B．未爆炸的部分存在放射性
C．铀的衰变速率很快
D．铀的半衰期很长
【答案】ABD
如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的—__________射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得_________些．
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放射源
探测接收器
M
N
)
【答案】射线；大
【解析】通过铝板的粒子数超标是指通过的太多，应加大铝板厚度，调大些．
将一计数器放在实验桌上，打开开关，在连续3min内，计数器的示数是每分钟11、9和16，将一放射源放在计数器附近，在连续3min内，计数器的示数变为每分钟1310、1270和1296，现将一块厚纸板放在放射源和计数器之间，每分钟降为1250、1242和1236，又将一块厚为2mm的铅板代替厚纸板，则计数降为每分钟13、12和11，问：
（1）为什么没有放射源时，计数器会有示数
（2）根据上述的实验数据，你对放射线的性质有何推断 为什么
【答案】（1）空气中有微量的放射线；（2）射线
【解析】在放射源和计数器之间放入厚纸板时，计数器的示数无明显变化，表明该射线穿透能力较强，可能是射线和β射线；而将一块铅板代替厚纸板时，计数器降为空气中的常态，则该射线不可能是射线
光子的能量为动量的大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一个光子，则衰变后的原子核（ ）
A．仍然静止
B．沿着与光子运动方向相同的方向运动
C．沿着与光子运动方向相反的方向运动
D．可能向任何方向运动
【答案】C
【解析】相互作用的物体，如果不受外力的作用，或它们所受外力的合力为零，它们的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．动量守恒定律不仅适用于宏观物体，也适用于微观粒子．静止的原子核动量为零，若原子核发出一个光子，衰变后的原子核和γ光子的动量之和仍为零，即衰变后的原子核的动量和发出的γ光子的动量大小相等，方向相反，故衰变后的原子核沿着与光子方向相反的方向运动
有一名病人突然发病昏厥，医生用进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．
（1）这是利用了所放出的（ ）
A．热量 B．射线 C．射线 D．射线
（2）医生使用对病人诊断，使其很快恢复健康．可知特性是（ ）
A．半衰期长，并可迅速从体内消除
B．半衰期长，并可缓慢从体内消除
C．半衰期短，并可迅速从体内消除
D．半衰期短，并可缓慢从体内消除
【答案】（1）D（2）C
【解析】在射线、射线及射线中，射线的穿透本领最太．的半哀期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害．
近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无须住院，因而刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研究的旋式刀性能更好，将进入各大医院为患者服务．刀治疗脑肿瘤主要是利用（ ）
A．射线具有很强的贯穿本领
B．射线具有很强的电离作用
C．射线具有很高的能量
D．射线能很容易的绕过阻碍物到达目的地
【答案】AC
【解析】射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很高，甚至可以穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小．刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用射线的南能量杀死肿瘤细胞，综上所述，本题正确选项为A、C．
发现，天然的放射性同位素不过四十几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到了广泛的应用．
（1）带电的检测器在射线的照射下电荷很快就会消失，其原因是 （ ）
A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用
C．射线的物理化学作用 D．以上三个选项都不是
（2）1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是（ ）
A．光谱分析 B．同位素示踪原子
C．微机技术 D．测定介电常数
【答案】（1）B（2）B
【解析】从放射性的应用方面去考虑
下列关于放射性元素半衰期的几种说法中正确的是（ ）
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B．放射性元素的半衰期与物质所处的物理状态和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用
C．氡的半衰期为天，若有4个氡原子核，经过天就只剩下1个
D．氡的半衰期为天，4g氡经过天就只剩下2g
【答案】B
自然界中的铀和钴都有同位素．
（1）铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为占，占，占．请写出计算铀元素近似原子量的计算式_____ (不必计算出具体数值) _
（2）放射性同位素钴60能够产生射线．高速运动的射线作用于DNA，能够产生氢键断裂、碱基替换等效应，从而有可能诱发生物产生________，使生物出现可遗传的变异，从而选择和培育优良品种．此外，用射线照射过的食品有利于储藏，这是因为射线能_______、_____．在进行照射生物或食品的操作时，需要注意人体保护．操作完毕后，人体______________(填“可以”或“不可以”)直接接触射线处理过的材料．
【答案】（1）；（2）基因突变，杀虫，杀菌，可以
【解析】铀元素的原子量等于每种同位素的原子量与百分含量乘积之和，即．γ射线的照射强庋增大到一定程庋往往会使品种基因突变．由于经过放射性同位素照射处理过的材料无放射性，所以人体完全可以直接接触它．
正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，参与人体的代谢过程．O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇发生湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．
（1）将放射性同位素O注入人体，O的主要用途是（ ）
A．利用它的射线 B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸
（2）PET中所选的放射性同位素半衰期应（ ）
A．较短 B．较长 C．很长 D．长短均可
【答案】（1）B （2）A
关于放射性同位素，以下说法正确的是（ ）
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得
D．以上说法均不正确
【答案】AB
关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是（ ）
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
【答案】BC
的半衰期是5天，20g的经过10天后还剩___________g
【答案】5
是一种半衰期为年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中的含量为原来的，则该古树死亡时间距今大约为 （ ）
A．年 B．年
C．年 D．年
【解析】，，年
【答案】B
地球的年龄到底有多大 科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半．铀的相对含量随时间变化关系如图所示．由此推断，地球的年龄大致为______．
【答案】亿年
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知识讲解
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知识点5 核力和结合能
核力：组成原子核的核子之间有很强的吸引力，使核子能够克服库仑力而紧密结合在一起，这种力称为核力．核力是一种强相互作用力；是一种短程力，作用范围局限于；具有饱和性，即每个核子只跟邻近的核子发生作用．
结合能：把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此吸收能量；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能．比结合能：结合能与核子数之比称为比结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
知识点6 重核的裂变和核聚变
裂变
（1）裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的新原子核，称为裂变．
（2）铀核裂变：用中子轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中典型的反应式生成钡和氪，同时放出3个中子．核反应方程式为：．
（3）链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程，叫做裂变的链式反应．
（4）临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．
（5）核反应堆：目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的．
核反应堆的主要组成是：
①核燃料：用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%~4%）．
②减速剂：用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）．
③控制棒：用镉做成（镉吸收中子的能力很强）．
④冷却剂：用水或液态钠，把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却保证安全．
⑤水泥防护层：用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．
聚变
（1）核聚变：把两个质量较小的原子核结合成质量较大的核，称这种释放核能的反应为轻核聚变．由于这种反应需在几百万度的高温下进行，因此，聚变又叫热核反应．
（2）典型的核聚变：一个氚核和一个氘核的聚变，
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随堂练习
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镭核在衰变中放出能量为的粒子和能量为的光子，镭核每发生1次衰变时的质量亏损() （ ）
A．等于1个α粒子的质量
B．等于
C．等于
D．等于
【答案】BD
一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放的能量，两个中子与两个质子结合成一个氦核时，释放的能量，现在把两个中于与两个质子先结合成两个氘核，再把两个氘核结合成一个氦核，那么在整个过程中释放的能量为（ ）
A．不知氘结合成氦核时释放的能量，故无法判断
B．
C．
D．
【答案】D
吸收一个慢中子后，分裂成和，同时还放出（ ）
A．1个粒子 B．1个氘核
C．2个中子 D．3个中子
【答案】D
关于铀核裂变，下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两块
B．铀核裂变时还能同时放出2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易发生，最好用纯铀235
D．铀块的体积对于产生链式反应无影响
【答案】BC
一个铀235吸收一个中子发生核反应时，大约放出的能量，则1g纯铀235完全核反应放出的能量为(为阿伏加德罗常数) （ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成（ ）
A．原于燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统
【答案】A
在核反应堆中，石墨起___________作用，镉棒起___________作用．
【答案】减速，控制反应速率
镉棒在核反应堆中的作用是（ ）
A．使快中子变慢中子
B．使慢中子变快中子
C．使反应速率加快
D．控制反应速率，调节反应速率快慢
【答案】D
下列核反应方程式中，表示轻核聚变过程的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
下列四个方程中，表示重核裂变的是 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
下列说法不正确的是 （ ）
A．是聚变
B．是裂变
C．是衰变
D．是裂变
【答案】由聚交、裂变、衰变的定义可知D项错误．
重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法，以下关于它们的说法中正确的是：
A．裂变聚变过程都有质量亏损
B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
C．裂变过程质量有所增加，聚变过程质量有所亏损
D．裂变聚变过程质量都有所增加
【答案】A
下列关于聚变的说法中，正确的是（ ）
A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．氢核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应
【答案】ABCD
中子和质子结合成氘核，同时释放出光子，核反应方程是：，以下说法中，正确的是（ ）
A．反应后氘核的质量定小于反应前质子和中子的质量和
B．反应前后的质量数不变，因而质量不变
C．核子结合成原子核时，一定放出核能
D．光子具有的能量为，为核反应中的质量亏损
【答案】ACD
正电子与反电子相碰将“湮灭”变为两个相同的光子，每个光子的能量等于________________J，频率等于________Hz．(忽略电子与反电子碰撞前的动能，电子质量为)
【答案】，
某铀核裂变释放出的能量等于________J，核反应前后的质量亏损为________u，等于________________kg．
【答案】；，
太阳辐射能量住要来自太阳内部的（ ）
A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．热核反应
【答案】Ｄ
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数______，但对于较重的原子核，中子数______质子数，越重的元素，两者相差越多．
【答案】大致相等，大于
如图所示是原子核的核子平均结合能与质量数A的关系图象，下列说法正确的是（ ）
A．如D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能
B．如D和E结合成F，结合过程一定会释放核能
C．如A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能
D．如A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能
【答案】BD
对于核力，以下说法正确的是（ ）
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用，是强力
C．核子之间的距离小于时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起
D．核力就是电磁力
【答案】BC
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知识讲解
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知识点7 核反应
核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
核反应的规律：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，还遵守动量守恒．
原子核的衰变
（1）衰变：原子核放出粒子或粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．
（2）类型：原子核的自发衰变有两种，一种是衰变，一种是衰变．而射线是伴随着衰变或衰变时产生的．
（3）方程：；
原子核的人工转变：原子核在某些粒子的轰击下生成新的原子核，这种核反应称为人工转变．通过这种方式可以研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素．
（1）发现质子：
卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现质子的核反应是第一次人工转变，．
（2）发现中子：
查德威克用粒子轰击铍原子核，发现了中子，．
（3）发现放射性同位素：
约里奥·居里用粒子轰击铝原子核发现放射性同位素，．
人工放射性同位素：天然放射性同位素种类很少，通过人工转变，现在每种元素都有了自己的放射性同位素．与天然的相比，有以下的优点：放射强度容易控制，还可以制造出各种所需要的形状，半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理．
知识点8 核能
核能：把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此吸收能量；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能．核反应中放出的能叫核能．
质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损．
质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：，这就是爱因斯坦的质能方程．质能方程的另一个表达形式是：．以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位．在非国际单位里，可以用．它表示1原子质量单位的质量跟的能量相对应．在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制．
释放核能的途径：凡是释放核能的核反应都有质量亏损．核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同．核子平均质量小的，每个核子平均放的能多．铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定．凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的．
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随堂练习
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关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．射线是由氦原子核衰变产生的
B．射线是由原子核外电子电离产生的
C．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
【答案】D
有三个核反应方程，分别是：，，，它们的核反应类型分别是（ ）
A．裂变、裂变、衰变
B．衰变、衰变、人工转变
C．人工转变、裂变、裂变
D．聚变、衰变、裂变
【答案】D
完成下列核反应方程，并说明反应类型．（ ）
A．______属______
B．属______
C．属______
D．属______
【答案】A：He 衰变，B：He 轻核聚变，C：Mg人工转变，D：2重核裂变
在下列核反应方程中，代表质子的方程是 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】BC
下列核反应或衰变方程中，符号“”表示中子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【解析】由电荷数及质量数守恒可推算出A、C项中“”质量数为1，电荷数为0，表示中子．
【答案】AC
下列原子核反应式中，x代表粒子的反应式是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
衰变为要经过次衰变和次衰变，则分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【解析】先由质量数的变化推算衰变次数，后由衰变次数找平电荷数．
【答案】B
元素A是X的同位素，它们分别进行如下衰变：则（ ）
A．B和Y是同位素
B．C和z是同位素
C．上述诸元素的原于核中，Y的质子数最多
D．上述诸元素中，B排在元素周期表的最前面
【答案】BCD
如果原子是原子的同位素，而且它们分别发生了如下的衰变： ， ，则下列说法正确的是（ ）
A．的质量数和的相同 B．的质子数比的质子数多
C．的中子数和的相同 D．是的同位素
【解析】、互为同位素，不妨设、，则、、、，与核电荷数相同，质量数不同，A错；的质子数比的质子数少3，B错；的中子数和的中子数不同，C错；由于和质子数均为，质量数分别为，，故互为同位素，D对．
【答案】D
原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为，由平衡条件可知（ ）
A．， B．，
C．， D．
【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，分别有，，解得，．正确选项为B．
【答案】B
钍核Th经过6次衰变和4次衰变后变成铅核，则（ ）
A．铅核的符号为Pb，它比Th少8个中子
B．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
C．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
D．铅核的符号为Pb，它比Th少12个中子
【答案】C
(钍)经过一系列α和β衰变，成为(铅)，则（ ）
A．铅比钍少了8个质子
B．铅比钍少了16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
【答案】ABD
正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13做示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出核反应方程．
【答案】
【解析】由题意可知：氧16()在质子()的轰击下产生了氮13 ()和另一种粒子，由质量数和电苻数守恒可知另外一种粒子是，所以核反应方程为：．
在核反应“”中，以下说法正确的是（ ）
A．X是质子，反应过程中质量有亏损
B．X是中子，反应过程中质量有亏损
C．X是电子，反应过程中没有质量亏损
D．X是氦核，反应过程中没有质量亏损
【解析】设，由质量数守恒得：，由电荷数守恒，，解得：，故X为（中子），由于原子核发生裂变会发生质量亏损，故B正确．
【答案】B
一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（ ）
A．X的原子核中含有个中子
B．X的原子核中含有个核子
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．是天然性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长
【答案】A
完成下列核反应方程
（1）
（2）
（3）
（4）
【答案】（1）（2）（3）(4)
写出下列核反应方程式
（1）卢瑟福用α粒子轰击氮14核发现质子____________________________________；
（2）查德威克用α粒子轰击铍9核发现中子_____________________________________；
（3）钠23俘获一个中子后变为钠的同位素，这个同位索具有放射性，再进行β衰变变为一种新核，这两个核反应过程的核反应方程式分别是___________________，________________．
【答案】（1）
（2）
（3），
1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家．下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式的是（ ）
A．N＋He→O＋H
B．U＋n→Sr＋Xe＋10n
C．U→Th＋He
D．H＋H→He＋n
【答案】BD
一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为．下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程是
B．聚变反应中的质量亏损
C．辐射出的光子的能量
D．光子的波长
【解析】A核反应方程应为，C正确应为，D
【答案】B
中子、质子、氘核的质量分别为、、．现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 （ ）
A． B．
C． D．
【解析】据能量守恒可知，得即
【答案】C
如下一系列核反应是在恒星内部发生的．
其中为质子，为粒子，为正电子，为一种中微子．已知质子的质量为，粒子的质量为，正电子的质量为，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速．试计算该系列核反应完成后释放的能量．
【解析】 为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为，设反应后释放的能量为，根据质能关系和能量守恒得代入数值可得
【答案】
镭核在α衰变中放出能量为的α粒子和能量为的γ光子，镭核每发生1次α衰变时的质量亏损() （ ）
A．等于1个α粒子的质量
B．等于
C．等于
D．等于
【答案】BD
正电子与反电子相碰将“湮灭”变为两个相同的光子，每个光子的能量等于________________J，频率等于________Hz．(忽略电子与反电子碰撞前的动能，电子质量为)
【答案】，
某铀核裂变释放出的能量等于________J，核反应前后的质量亏损为________u，等于________________kg．
【答案】；，
静止的铀235()发生衰变，为了测量粒子的动能，让它垂直进入磁感应强度为1T的匀强磁场，测得粒子的运动半径为(已知的质量为)，求：
（1）写出衰变时的核反应方程；
（2）求出粒子的动能；
（3）写出铀235衰变时发出的总能量；
（4）求出衰变过程的质量亏损
【答案】（1）（2）J（3）J（4）
在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，x为待求粒子，a是x的个数，则x为________，a=________、以、、分别表示、、、核的质量，、．分别表示中子、质子的质量，c为光在真率中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能=___________
【答案】n，3，
下列说法中正确的是（ ）
A．自由核子结合成原子核对，一定遵守质量守恒
B．在发生核反应时，反应前物质的总质量定等于反应后所生成物质的总质量
C．核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D．核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，必须吸收能量才能发生这个核反应
【答案】C
(
考题欣赏
)
【例 1】天然放射现象的发现揭示了（ ）
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
【答案】C
【例 2】如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其射出的射线在电场的作用下 分成a、b、c，以下判断正确的是（ ）
A．a为射线，b为射线
B．a为射线，b为射线
C．b为射线，c为射线
D．b为射线，c为射线
【答案】BC
【例 3】同位素是指（ ）
A．质子数相同而核子数不同的原子核
B．核子数相同而中子数不同的原子核
C．核子数相同而质子数不同的原子核
D．中子数相同而核子数不同的原子核
【答案】A
【例 4】某放射性元素的原子核A，经衰变得到新核B，B经衰变得到核C，则（ ）
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B多1
D．原子核C的质子数比B少1
【答案】B
【例 5】某放射性同位素样品，在21天里衰减掉，它的半衰期是（ ）
A．3天 B．天 C．7天 D．天
【答案】C
【例 6】下列说法正确的是 （ ）
A．电子的发现表明原子核有复杂结构
B．天然放射性的发现表明原子有复杂结构
C．粒子散射实验证明了原子的核式结构
D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的
【答案】CD
【例7】核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射射线．下列说法正确的是（ ）
A．碘131释放的射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢．
D．与铯133和铯137含有相同的质子数
【答案】D
【例 8】在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在滋场中运动的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为7:1，如图所示．则碳14的衰变方程为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【例 9】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是（ ）
A．发生的是衰变，b为粒子的径迹
B．发生的是衰变，b为粒子的径迹
C．磁场方向垂直纸面向外
D．磁场方向垂直纸面向内
【答案】AD
【例10】设质子、中子、氘核的质量分别为、和3，那么，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，释放的能量是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【例 11】两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，若已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为．试计算用中子和质子生成1kg氦时，要释放的核能．()
【答案】
【例 12】如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后，产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定（ ）
A．原子核只可能发生衰变
B．原子核可能发生α衰变或衰变
C．原子核放出一个正电子
D．原子核放出一个中子
【答案】A
【例 13】表示放射性元素碘131（）衰变的方程是：（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
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(
原子核
)
(
知识讲解
)
知识点1 天然放射现象和原子核组成
天然放射现象
自然界中原子序数大于或等于83的元素都能自发地放出射线，这种能自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构．
（1）各种放射线的性质比较
种 类 本 质 质量（u） 电荷（e） 速度（c） 电离性 贯穿性
α射线 氦核 4 +2 0．1 最强 最弱，纸能挡住
β射线 电子 1/1840 -1 0．99 较强 较强，穿几mm铝板
γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强，穿几cm铅版
（2）三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：
如（1）、（2）图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．（3）图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方．
原子核的组成
（1）质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子的实质就是氢原子核．
（2）中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在．
（3）原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．
（4）原子核的电荷数：原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数．
（5）原子核的质量数：质子和中子的总数目叫做原子核的质量数．
（6）原子核的符号：，其中表示元素的符号，表示核的质量数，表示核的电荷数．
(
随堂练习
)
使人类首次认识到原子核可变可分的事实依据是（ ）
A．电子的发现 B．粒子散射实验
C．天然放射现象 D．原子核的人工转变
衰变中放出的电子来自（ ）
A．组成原于核的电子 B．核内质子转化为中子
C．核内中子转化为质子 D．原子核外轨道中的电子
下列关于粒子的蜕法中，正确的是（ ）
A．它是原子核放射出来的
B．它和电子具有相同的性质
C．当它通过空气时，电离作用很强
D．它能贯穿厚纸板
下列关于、、射线的叙述中，正确的是（ ）
A．、、射线都是电磁波 B．射线由高速氦原子核组成
C．高速运动的电子流就是射线 D．射线射入磁场时会发生偏转
天然放射现象中，放射性元素放出的射线可分为射线、射线、射线，这说明放射性元素的原子核每次衰变时（ ）
A．可能同时放出、、射线 B．可能同时放出、射线
C．可能同时放出、射线 D．可能只放出射线
如图所示，x为未知放射源，将强磁场移开，计数器的计数率不变，然后将薄铝片L移开，则计数率大幅度上升，这些现象说明是
A．纯粒子放射源
B．纯粒子放射源
C．粒子和粒子混合放射源
D．粒子和粒子混合放射源
如果某放射性元素经过次衰变和次衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小（ ）
A． B．
C． D．
(
知识讲解
)
知识点2 放射性元素的衰变
原子核的衰变
（1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．
（2）类型：原子核的自发衰变有两种，一种是α衰变，一种是β衰变．而γ射线是伴随着α衰变或β衰变时产生的．
（3）方程：；
半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期．（对大量原子核的统计规律）计算式为：，N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数．以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量．
半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
知识点3 探测射线的方法
探测器材的设计思路，粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生雾滴，过热气体会产生气泡．射线中的粒子会使照相乳胶感光，射线中的粒子会使荧光物质产生荧光．
（1）威耳逊云室
其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以移动，相当于活塞．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．
（2）气泡室
与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内的压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有气泡形成，显示出粒子的径迹来．
（3）盖革—米勒计数器
它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的导电圆筒，筒内中间有一根接电源正极的金属丝，里面充入低压的惰性气体以及少量酒精或溴蒸气．当射线通过管内时，会使气体电离，产生的电子在电场中加速，再与气体分子碰撞，又使气体电离，产生的电子……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次脉冲放电，电子仪器把这次脉冲记录下来．
知识点4 放射性的应用和防护
放射性同位素的应用
（1）利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电．γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤．各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程．
（2）作为示踪原子．用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能．
（3）进行考古研究．利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代．
辐射与安全
为了防止有害的放射性对人类和自然的破坏，人们采用了有效的防范措施．在生活中对那些有可能有放射性的物质要有防范意识，尽可能远离放射源．防止放射性危害的主要途径有：对放射源进行处理以减少对人的危害，远离放射源
(
随堂练习
)
关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是（ ）
A．半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需时间
C．半衰期是原子量减少一半所需要的时间
D．半衰期是元素质量减少一半所需要的时间
关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．利用射线的穿透性检查金属制品，测量物质的密度和厚度
B．利用射线的电离本领消除有害的静电
C．利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤
D．利用放射性作示踪原子
下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（ ）
A．射线探伤仪
B．利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律
关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是（ ）
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的（ ）
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．射线探伤
C．利用含有放射性碘131的铀，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且残留物可长期对环境起破坏作用，这种破坏作用的原因是（ ）
A．爆炸的弹片存在放射性
B．未爆炸的部分存在放射性
C．铀的衰变速率很快
D．铀的半衰期很长
如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的—__________射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得_________些．
(
放射源
探测接收器
M
N
)
将一计数器放在实验桌上，打开开关，在连续3min内，计数器的示数是每分钟11、9和16，将一放射源放在计数器附近，在连续3min内，计数器的示数变为每分钟1310、1270和1296，现将一块厚纸板放在放射源和计数器之间，每分钟降为1250、1242和1236，又将一块厚为2mm的铅板代替厚纸板，则计数降为每分钟13、12和11，问：
（1）为什么没有放射源时，计数器会有示数
（2）根据上述的实验数据，你对放射线的性质有何推断 为什么
光子的能量为动量的大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一个光子，则衰变后的原子核（ ）
A．仍然静止
B．沿着与光子运动方向相同的方向运动
C．沿着与光子运动方向相反的方向运动
D．可能向任何方向运动
有一名病人突然发病昏厥，医生用进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．
（1）这是利用了所放出的（ ）
A．热量 B．射线 C．射线 D．射线
（2）医生使用对病人诊断，使其很快恢复健康．可知特性是（ ）
A．半衰期长，并可迅速从体内消除
B．半衰期长，并可缓慢从体内消除
C．半衰期短，并可迅速从体内消除
D．半衰期短，并可缓慢从体内消除
近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州等地引进了十多台刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无须住院，因而刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研究的旋式刀性能更好，将进入各大医院为患者服务．刀治疗脑肿瘤主要是利用（ ）
A．射线具有很强的贯穿本领
B．射线具有很强的电离作用
C．射线具有很高的能量
D．射线能很容易的绕过阻碍物到达目的地
发现，天然的放射性同位素不过四十几种，而今天人工制造的放射性同位素已达到1000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到了广泛的应用．
（1）带电的检测器在射线的照射下电荷很快就会消失，其原因是 （ ）
A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用
C．射线的物理化学作用 D．以上三个选项都不是
（2）1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是（ ）
A．光谱分析 B．同位素示踪原子
C．微机技术 D．测定介电常数
下列关于放射性元素半衰期的几种说法中正确的是（ ）
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B．放射性元素的半衰期与物质所处的物理状态和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用
C．氡的半衰期为天，若有4个氡原子核，经过天就只剩下1个
D．氡的半衰期为天，4g氡经过天就只剩下2
自然界中的铀和钴都有同位素．
（1）铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为占，占，占．请写出计算铀元素近似原子量的计算式_____ (不必计算出具体数值) _
（2）放射性同位素钴60能够产生射线．高速运动的射线作用于DNA，能够产生氢键断裂、碱基替换等效应，从而有可能诱发生物产生________，使生物出现可遗传的变异，从而选择和培育优良品种．此外，用射线照射过的食品有利于储藏，这是因为射线能_______、_____．在进行照射生物或食品的操作时，需要注意人体保护．操作完毕后，人体______________(填“可以”或“不可以”)直接接触射线处理过的材料．
正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，参与人体的代谢过程．O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇发生湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．
（1）将放射性同位素O注入人体，O的主要用途是（ ）
A．利用它的射线 B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸
（2）PET中所选的放射性同位素半衰期应（ ）
A．较短 B．较长 C．很长 D．长短均可
关于放射性同位素，以下说法正确的是（ ）
A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得
D．以上说法均不正确
关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是（ ）
A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点
C．射线探伤利用了射线贯穿能力很强的性质
D．射线探伤利用了射线电离能力很强的性质
的半衰期是5天，20g的经过10天后还剩___________g
是一种半衰期为年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中的含量为原来的，则该古树死亡时间距今大约为 （ ）
A．年 B．年
C．年 D．年
地球的年龄到底有多大 科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半．铀的相对含量随时间变化关系如图所示．由此推断，地球的年龄大致为______．
(
知识讲解
)
知识点5 核力和结合能
核力：组成原子核的核子之间有很强的吸引力，使核子能够克服库仑力而紧密结合在一起，这种力称为核力．核力是一种强相互作用力；是一种短程力，作用范围局限于；具有饱和性，即每个核子只跟邻近的核子发生作用．
结合能：把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此吸收能量；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能．比结合能：结合能与核子数之比称为比结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
知识点6 重核的裂变和核聚变
裂变
（1）裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的新原子核，称为裂变．
（2）铀核裂变：用中子轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中典型的反应式生成钡和氪，同时放出3个中子．核反应方程式为：．
（3）链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程，叫做裂变的链式反应．
（4）临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．
（5）核反应堆：目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的．
核反应堆的主要组成是：
①核燃料：用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%~4%）．
②减速剂：用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）．
③控制棒：用镉做成（镉吸收中子的能力很强）．
④冷却剂：用水或液态钠，把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却保证安全．
⑤水泥防护层：用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．
聚变
（1）核聚变：把两个质量较小的原子核结合成质量较大的核，称这种释放核能的反应为轻核聚变．由于这种反应需在几百万度的高温下进行，因此，聚变又叫热核反应．
（2）典型的核聚变：一个氚核和一个氘核的聚变，
(
随堂练习
)
镭核在衰变中放出能量为的粒子和能量为的光子，镭核每发生1次衰变时的质量亏损() （ ）
A．等于1个α粒子的质量
B．等于
C．等于
D．等于
一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放的能量，两个中子与两个质子结合成一个氦核时，释放的能量，现在把两个中于与两个质子先结合成两个氘核，再把两个氘核结合成一个氦核，那么在整个过程中释放的能量为（ ）
A．不知氘结合成氦核时释放的能量，故无法判断
B．
C．
D．
吸收一个慢中子后，分裂成和，同时还放出（ ）
A．1个粒子 B．1个氘核
C．2个中子 D．3个中子
关于铀核裂变，下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两块
B．铀核裂变时还能同时放出2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易发生，最好用纯铀235
D．铀块的体积对于产生链式反应无影响
一个铀235吸收一个中子发生核反应时，大约放出的能量，则1g纯铀235完全核反应放出的能量为(为阿伏加德罗常数) （ ）
A． B．
C． D．
原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成（ ）
A．原于燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统
在核反应堆中，石墨起___________作用，镉棒起___________作用．
镉棒在核反应堆中的作用是（ ）
A．使快中子变慢中子
B．使慢中子变快中子
C．使反应速率加快
D．控制反应速率，调节反应速率快慢
下列核反应方程式中，表示轻核聚变过程的是（ ）
A． B．
C． D．
下列四个方程中，表示重核裂变的是 （ ）
A． B．
C． D．
下列说法不正确的是 （ ）
A．是聚变
B．是裂变
C．是衰变
D．是裂变．
重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法，以下关于它们的说法中正确的是：
A．裂变聚变过程都有质量亏损
B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
C．裂变过程质量有所增加，聚变过程质量有所亏损
D．裂变聚变过程质量都有所增加
下列关于聚变的说法中，正确的是（ ）
A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．氢核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应
中子和质子结合成氘核，同时释放出光子，核反应方程是：，以下说法中，正确的是（ ）
A．反应后氘核的质量定小于反应前质子和中子的质量和
B．反应前后的质量数不变，因而质量不变
C．核子结合成原子核时，一定放出核能
D．光子具有的能量为，为核反应中的质量亏损
正电子与反电子相碰将“湮灭”变为两个相同的光子，每个光子的能量等于________________J，频率等于________Hz．(忽略电子与反电子碰撞前的动能，电子质量为)
某铀核裂变释放出的能量等于________J，核反应前后的质量亏损为________u，等于________________kg．
太阳辐射能量住要来自太阳内部的（ ）
A．化学反应 B．放射性衰变 C．裂变反应 D．热核反应
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数______，但对于较重的原子核，中子数______质子数，越重的元素，两者相差越多．
如图所示是原子核的核子平均结合能与质量数A的关系图象，下列说法正确的是（ ）
A．如D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能
B．如D和E结合成F，结合过程一定会释放核能
C．如A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能
D．如A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能
对于核力，以下说法正确的是（ ）
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用，是强力
C．核子之间的距离小于时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起
D．核力就是电磁力
(
知识讲解
)
知识点7 核反应
核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
核反应的规律：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，还遵守动量守恒．
原子核的衰变
（1）衰变：原子核放出粒子或粒子，变成了一种新的原子核，这种变化叫做原子核的衰变．
（2）类型：原子核的自发衰变有两种，一种是衰变，一种是衰变．而射线是伴随着衰变或衰变时产生的．
（3）方程：；
原子核的人工转变：原子核在某些粒子的轰击下生成新的原子核，这种核反应称为人工转变．通过这种方式可以研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素．
（1）发现质子：
卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现质子的核反应是第一次人工转变，．
（2）发现中子：
查德威克用粒子轰击铍原子核，发现了中子，．
（3）发现放射性同位素：
约里奥·居里用粒子轰击铝原子核发现放射性同位素，．
人工放射性同位素：天然放射性同位素种类很少，通过人工转变，现在每种元素都有了自己的放射性同位素．与天然的相比，有以下的优点：放射强度容易控制，还可以制造出各种所需要的形状，半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理．
知识点8 核能
核能：把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，因此吸收能量；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能．核反应中放出的能叫核能．
质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损．
质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：，这就是爱因斯坦的质能方程．质能方程的另一个表达形式是：．以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位．在非国际单位里，可以用．它表示1原子质量单位的质量跟的能量相对应．在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制．
释放核能的途径：凡是释放核能的核反应都有质量亏损．核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同．核子平均质量小的，每个核子平均放的能多．铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定．凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的．
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随堂练习
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关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．射线是由氦原子核衰变产生的
B．射线是由原子核外电子电离产生的
C．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
有三个核反应方程，分别是：，，，它们的核反应类型分别是（ ）
A．裂变、裂变、衰变
B．衰变、衰变、人工转变
C．人工转变、裂变、裂变
D．聚变、衰变、裂变
完成下列核反应方程，并说明反应类型．（ ）
A．______属______
B．属______
C．属______
D．属______
在下列核反应方程中，代表质子的方程是 （ ）
A． B．
C． D．
下列核反应或衰变方程中，符号“”表示中子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
下列原子核反应式中，x代表粒子的反应式是（ ）
A． B．
C． D．
衰变为要经过次衰变和次衰变，则分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
元素A是X的同位素，它们分别进行如下衰变：则（ ）
A．B和Y是同位素
B．C和z是同位素
C．上述诸元素的原于核中，Y的质子数最多
D．上述诸元素中，B排在元素周期表的最前面
如果原子是原子的同位素，而且它们分别发生了如下的衰变： ， ，则下列说法正确的是（ ）
A．的质量数和的相同 B．的质子数比的质子数多
C．的中子数和的相同 D．是的同位素
原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为，由平衡条件可知（ ）
A．， B．，
C．， D．
钍核Th经过6次衰变和4次衰变后变成铅核，则（ ）
A．铅核的符号为Pb，它比Th少8个中子
B．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
C．铅核的符号为Pb，它比Th少16个中子
D．铅核的符号为Pb，它比Th少12个中子
(钍)经过一系列α和β衰变，成为(铅)，则（ ）
A．铅比钍少了8个质子
B．铅比钍少了16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13做示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出核反应方程．
在核反应“”中，以下说法正确的是（ ）
A．X是质子，反应过程中质量有亏损
B．X是中子，反应过程中质量有亏损
C．X是电子，反应过程中没有质量亏损
D．X是氦核，反应过程中没有质量亏损
一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（ ）
A．X的原子核中含有个中子
B．X的原子核中含有个核子
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D．是天然性元素，它的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短也可能变长
完成下列核反应方程
（1）
（2）
（3）
（4）
写出下列核反应方程式
（1）卢瑟福用α粒子轰击氮14核发现质子____________________________________；
（2）查德威克用α粒子轰击铍9核发现中子_____________________________________；
（3）钠23俘获一个中子后变为钠的同位素，这个同位索具有放射性，再进行β衰变变为一种新核，这两个核反应过程的核反应方程式分别是___________________，________________．
1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家．下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式的是（ ）
A．N＋He→O＋H
B．U＋n→Sr＋Xe＋10n
C．U→Th＋He
D．H＋H→He＋n
一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为．下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程是
B．聚变反应中的质量亏损
C．辐射出的光子的能量
D．光子的波长
中子、质子、氘核的质量分别为、、．现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 （ ）
A． B．
C． D．
如下一系列核反应是在恒星内部发生的．
其中为质子，为粒子，为正电子，为一种中微子．已知质子的质量为，粒子的质量为，正电子的质量为，中微子的质量可忽略不计．真空中的光速．试计算该系列核反应完成后释放的能量．
镭核在α衰变中放出能量为的α粒子和能量为的γ光子，镭核每发生1次α衰变时的质量亏损() （ ）
A．等于1个α粒子的质量
B．等于
C．等于
D．等于
正电子与反电子相碰将“湮灭”变为两个相同的光子，每个光子的能量等于________________J，频率等于________Hz．(忽略电子与反电子碰撞前的动能，电子质量为)
某铀核裂变释放出的能量等于________J，核反应前后的质量亏损为________u，等于________________kg．
静止的铀235()发生衰变，为了测量粒子的动能，让它垂直进入磁感应强度为1T的匀强磁场，测得粒子的运动半径为(已知的质量为)，求：
（1）写出衰变时的核反应方程；
（2）求出粒子的动能；
（3）写出铀235衰变时发出的总能量；
（4）求出衰变过程的质量亏损
在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，x为待求粒子，a是x的个数，则x为________，a=________、以、、分别表示、、、核的质量，、．分别表示中子、质子的质量，c为光在真率中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能=___________
下列说法中正确的是（ ）
A．自由核子结合成原子核对，一定遵守质量守恒
B．在发生核反应时，反应前物质的总质量定等于反应后所生成物质的总质量
C．核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
D．核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，必须吸收能量才能发生这个核反应
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考题欣赏
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【例 1】天然放射现象的发现揭示了（ ）
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
【例 2】如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其射出的射线在电场的作用下 分成a、b、c，以下判断正确的是（ ）
A．a为射线，b为射线
B．a为射线，b为射线
C．b为射线，c为射线
D．b为射线，c为射线
【例 3】同位素是指（ ）
A．质子数相同而核子数不同的原子核
B．核子数相同而中子数不同的原子核
C．核子数相同而质子数不同的原子核
D．中子数相同而核子数不同的原子核
【例 4】某放射性元素的原子核A，经衰变得到新核B，B经衰变得到核C，则（ ）
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B多1
D．原子核C的质子数比B少1
【例 5】某放射性同位素样品，在21天里衰减掉，它的半衰期是（ ）
A．3天 B．天 C．7天 D．天
【例 6】下列说法正确的是 （ ）
A．电子的发现表明原子核有复杂结构
B．天然放射性的发现表明原子有复杂结构
C．粒子散射实验证明了原子的核式结构
D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的
【例7】核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137．碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射射线．下列说法正确的是（ ）
A．碘131释放的射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢．
D．与铯133和铯137含有相同的质子数
【例 8】在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在滋场中运动的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为7:1，如图所示．则碳14的衰变方程为（ ）
A． B．
C． D．
【例 9】在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是（ ）
A．发生的是衰变，b为粒子的径迹
B．发生的是衰变，b为粒子的径迹
C．磁场方向垂直纸面向外
D．磁场方向垂直纸面向内
【例10】设质子、中子、氘核的质量分别为、和3，那么，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，释放的能量是（ ）
A． B．
C． D．
【例 11】两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，若已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为．试计算用中子和质子生成1kg氦时，要释放的核能．()
【例 12】如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后，产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定（ ）
A．原子核只可能发生衰变
B．原子核可能发生α衰变或衰变
C．原子核放出一个正电子
D．原子核放出一个中子
【例 13】表示放射性元素碘131（）衰变的方程是：（ ）
A． B．
C． D．
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