2017-2018学年高二物理粤教版选修3-5教师用书:第4章 章末分层突破

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名称 2017-2018学年高二物理粤教版选修3-5教师用书:第4章 章末分层突破
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资源类型 教案
版本资源 粤教版
科目 物理
更新时间 2017-07-13 15:43:04

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文档简介

章末分层突破
①电离
②穿透
③有半数
④核子
⑤氮核
⑥铍核
⑦质量数
⑧电荷数
⑨Δmc2
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四类核反应及其核反应方程
1.书写原则:核反应遵循质量数和电荷数守恒.
2.常见的核反应方程及相关内容
核反应式
与其相关的重要内容
U→Th+He
α衰变实质2H+2n→He
Th→Pa+e
β衰变实质n→H+e
N+He→O+H
质子的发现(1919年)
卢瑟福
Be+He→C+n
中子的发现(1932年)
查德威克
Al+He→P+n
人工放射性同位素的发现
约里奥·居里夫妇
P→Si+e
正电子的发现(1934年)
约里奥·居里夫妇
U+n→Sr+Xe+10nU+n→Ba+Kr+3n
重核裂变
H+H→He+n
轻核聚变
3.关于核反应的四点说明
(1)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,不能用等号连接.
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒;遵循电荷数守恒.
(4)四类核反应的判断技巧:衰变方程的箭头左侧只有一项且箭头右侧必有He或e;人工转变的箭头左侧都含有一个用来轰击的小粒子,多为质子、中子、α粒子或β粒子,且被轰击核多为中等质量核;重核裂变的箭头左侧多为铀235,且有中子;聚变方程的箭头左侧的原子序数都很小多为前4号元素.
 (多选)下列说法正确的是(  )
A.H+H→He+n是聚变
B.U+n→Xe+Sr+2n是裂变
C.Ra→Rn+He是α衰变
D.Na→Mg+e是裂变
【解析】 聚变是两个轻核结合成质量较大的核,A正确;裂变反应指的是质量较大的核分解成几块中等质量的核,B正确,D错误;放射性元素自发的放射出α粒子的现象是α衰变,C正确.
【答案】 ABC
核反应中的“守恒规律”
 原子核物理中,常提及核反应的“守恒规律”与“核能的计算”问题.事实上,在核反应过程中,由于核力对核子做功,会引起“核反应系统”(以下简称“系统”)的能量变化.我们就把系统释放或吸收的这部分能量,叫做核能.从而,核反应即可分为质量亏损、释放核能和质量增加、吸收核能两大类型.其中,又以研究发生质量亏损、释放核能的一类核反应为学习的重点.
欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的计算”问题,可利用以下几条“依据”:
1.五个守恒
(1)质量数守恒.
(2)质子数(电荷数)守恒.
(3)质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当).
(4)能量守恒.
(5)动量守恒.
2.两个方程
(1)质能方程:E=mc2,m指物体的质量.
(2)核能:ΔE=Δmc2.
3.一个半衰期(T1/2)
(1)剩余核数:N=N0.
(2)剩余质量:m=m0.
 如图4 1所示,有界匀强磁场磁感应强度为B=0.05
T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界,在磁场中A处放一个放射源,内装Ra(镭),Ra放出某种放射线后衰变成Rn(氡).试写出Ra衰变的方程.若A距磁场的左边界MN的距离OA=1.0
m时,放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA的直线1.0
m,则此时可以推断出一静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少?(保留两位有效数字,取1
u=1.6×10-27
kg,电子电量e=1.6×10-19
C)
图4 1
【解析】 Ra→Rn+He.
镭衰变放出α粒子和氡核,在磁场中做匀速圆周运动,α粒子垂直于MN边界射出被接收器接收,α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周,得圆半径为R=1.0
m
α粒子的动量mαv=qBR=1.6×10-20
kg·m/s
α粒子的动能为E1=mαv2==2.0×10-14
J
衰变过程中动量守恒,有mαv=MRnv1
氡核反冲的动能为E2=MRnv=
衰变过程释放出的能量为
E1+E2=E1≈2.04×10-14
J.
【答案】 Ra→Rn+He 2.04×10-14
J
如果在核反应中无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能.在这种情况下计算核能的主要依据是:
1.核反应过程中只有内力作用,故动量守恒.
2.反应前后总能量守恒.
常见的反应类型:反应前总动能+反应过程中释放的核能=反应后总动能.
1.下列关于核裂变和核辐射的方程中不正确的是(  )
A.U+n―→Ba+Kr+10n
B.Pu―→U+He
C.Cs―→Ba+e
D.I―→Xe+e
【解析】 选项A中,质量数不守恒,故A错误;核辐射是放出α、β、γ三种射线,选项B为α衰变,放出α射线,选项C、D为β衰变,放出β射线,故B、C、D正确.
【答案】 A
2.(多选)下列说法正确的是(  )
A.自由核子结合成原子核时,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一定等于反应后所生成物质的总质量
C.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量
D.不论哪种核反应,都遵守质量数守恒和电荷数守恒
【解析】 当自由核子结合成原子核时,一定存在质量亏损;核反应前后一般存在质量的变化,质量减少,放出能量,C正确,A、B错误.由核反应规律知D项正确.
【答案】 CD
3.(多选)如图4 2所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框经底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形.核辐射会向外释放三种射线:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得出如图所示的四条径迹,则(  )
图4 2
A.磁场的方向一定垂直于纸面向里
B.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子
C.a为α粒子的径迹
D.c为β粒子的径迹
【解析】 衰变过程中满足动量守恒,释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反,根据带电粒子在磁场中的运动不难分析:若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变.又因为R=mv/qB知半径与电荷量成反比,可知答案为B、D项.
【答案】 BD
4.(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107
m/s
的质子p后,变为处于激发态的硅原子核Si
.下列说法正确的是(  )
A.核反应方程为p+Al→Si
B.核反应过程中系统动量守恒
C.核反应过程中系统能量不守恒
D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和
【解析】 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为p+Al→Si
,说法A正确.核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒,说法B正确,说法C错误.核反应中发生质量亏损,生成物的质量小于反应物的质量之和,说法D错误.
【答案】 AB
5.在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是________,属于β衰变的是________,属于裂变的是________,属于聚变的是________.(填正确答案标号)
A.6C→7N+e
B.P→S+e
C.92U→90Th+He
D.7N+He→8O+H
E.92U+n→54Xe+Sr+2n
F.H+H→He+n
【解析】 α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象,选项C为α衰变;β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象,选项A、B均为β衰变;重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程,选项E是常见的一种裂变;聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程,选项F是典型的核聚变过程.
【答案】 C AB E F