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第2講　原子核和核能 微知識(shí)1 天然放射現(xiàn)象 1．天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)地放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱為放射性元素。 2．三種射線的本質(zhì)：α射線是氦核流，β射線是電子流，γ射線是電磁波。 微知識(shí)2 原子核的衰變 1．定義 原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓性雍说乃プ儭? 2．分類 (1)α衰變：X―→Y＋He，同時(shí)放出γ射線。 (2)β衰變：X―→Y＋e，同時(shí)放出γ射線。 3．半衰期 (1)定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間。 (2)半衰期的大小由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強(qiáng)、溫度等)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)或化合物)無關(guān)。 微知識(shí)3 放射性同位素及應(yīng)用 1．同位素 有些原子的原子核電荷數(shù)相同，但質(zhì)量數(shù)不同，這樣一些具有相同核電荷數(shù)和不同質(zhì)量數(shù)的原子互稱為同位素。 2．放射性同位素的應(yīng)用 (1)放射性同位素放出的射線應(yīng)用于工業(yè)探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等。 (2)做示蹤原子。 微知識(shí)4 核反應(yīng) 用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程。 典型核反應(yīng)： (1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程。 N＋He―→O＋H。 (2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。 Be＋He―→C＋n。 (3)約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程。 Al＋He―→P＋n, P―→Si＋e。 常見的核反應(yīng)有：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變。 微知識(shí)5 核能 1．核能 由于原子核中的核子間存在強(qiáng)大的核力，使得原子核成為一個(gè)堅(jiān)固的集合體，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一個(gè)原子核，就要放出巨大的能量。 2．質(zhì)能方程 (1)質(zhì)能方程：E＝mc2，m是物體的質(zhì)量，c是真空中的光速。 上述表明：物體的質(zhì)量和能量間有一定聯(lián)系，即物體具有的能量與其質(zhì)量成正比，當(dāng)物體的能量增加或減小ΔE，它的質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)地增加或減少Δm，ΔE與Δm的關(guān)系是ΔE＝Δmc2。 (2)質(zhì)量虧損：核子結(jié)合成原子核時(shí)要釋放能量，按上述關(guān)系，原子核的質(zhì)量要小于組成原子核的核子總質(zhì)量，這個(gè)質(zhì)量差也叫質(zhì)量虧損。 3．獲得核能的途徑 (1)重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂成為兩個(gè)(或多個(gè))中等質(zhì)量核的反應(yīng)過程。重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能。鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 (2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬攝氏度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)。 一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“”。) 1．原子核是由質(zhì)子和中子組成的。(√) 2．β射線中的電子是原子核外的電子。() 3．半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用。(√) 4．核力是弱相互作用。() 5．質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊?) 6．所有的核反應(yīng)都是釋放能量的反應(yīng)。() 二、對(duì)點(diǎn)微練 1．(三種射線的性質(zhì))放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是(　　) A．α射線，β射線，γ射線　　 B．γ射線，β射線，α射線 C．γ射線，α射線，β射線 D．β射線，α射線，γ射線 解析　貫穿能力最強(qiáng)的是γ射線，β射線次之，α射線最弱，故正確答案為B項(xiàng)。 答案　B　 2．(核反應(yīng)方程)原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝。放射性衰變①②和③依次為(　　) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、α衰變和β衰變 C．β衰變、β衰變和α衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 解析　本題考查核反應(yīng)特點(diǎn)、α衰變和β衰變特點(diǎn)，意在考查考生理解和識(shí)記α衰變和β衰變特點(diǎn)的能力，以及分析判斷能力。根據(jù)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點(diǎn)，U核與Th核比較可知，核反應(yīng)的另一產(chǎn)物為He，所以衰變①為α衰變，BC項(xiàng)排除；Th與Pa，Pa核與U核比較可知，核反應(yīng)的另一產(chǎn)物為e，所以衰變②③為β衰變，A項(xiàng)正確。 答案　A　 3．(核能的計(jì)算)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　y＋Be→z＋C x、y和z是3種不同的粒子，其中z是(　　) A．α粒子　　 B．質(zhì)子 C．中子　　　 D．電子 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，三個(gè)核反應(yīng)方程為H＋Li→2He，He＋N→H＋O，He＋Be→n＋C，z為中子，C項(xiàng)正確。 答案　C　 見學(xué)生用書P186 微考點(diǎn)　1　原子核的衰變　半衰期　　　　　　　　　　　 核|心|微|講 1．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) (1)α衰變和β衰變的比較 (2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生的。 2．半衰期 半衰期的計(jì)算：根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式。 N余＝N原，m余＝m原，式中N原，m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期。 3．確定α、β衰變次數(shù)的方法 典|例|微|探 【例1】　(多選)目前，在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說法正確的是(　　) A．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生并發(fā)射出來的 B．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 C．已知氡的半衰期為3.8天，若取1 g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走0.75 砝碼天平才能再次平衡 D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2 【解題導(dǎo)思】 (1)α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)是什么？ 答：α衰變的實(shí)質(zhì)是每次α衰變釋放一個(gè)α粒子，β衰變的實(shí)質(zhì)是中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)釋放出一個(gè)電子。 (2)半衰期是大量原子核衰變時(shí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)嗎？ 答：對(duì)。 解析　β衰變是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子同時(shí)釋放一個(gè)電子，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，而不是原子核的質(zhì)量減少一半，且質(zhì)量基本不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；α粒子為氦原子核，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2，D項(xiàng)正確。 答案　AD 題|組|微|練 1．(2018湖南師大附中摸底考試)某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為(　　) A．11.4天 B．7.6天 C．3.8天 D．2.85天 解析　經(jīng)過4個(gè)半衰期，原子有發(fā)生衰變，所以T＝天＝2.85天。 答案　D　 2．(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α射線、β射線)與物質(zhì)相互作用，射線的動(dòng)能被吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽偻ㄟ^換能器轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。其構(gòu)造大致是最外層是由合金制成的保護(hù)層，次外層是防止射線泄漏的輻射屏蔽層，第三層是把熱能轉(zhuǎn)化成電能的換能器，最里層是放射性同位素。 電池使用的三種放射性同位素的半衰期和發(fā)出的射線如下表： 同位素 90Sr 210Po 238Pu 射線 β α α 半衰期 28年 138天 89.6年 若選擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽層，制造用于執(zhí)行長(zhǎng)期航天任務(wù)的核電池，則下列論述正確的是(　　) A．90Sr的半衰期較長(zhǎng)，使用壽命較長(zhǎng)，放出的β射線比α射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄 B．210Po的半衰期最短，使用壽命最長(zhǎng)，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄 C．238Pu的半衰期最長(zhǎng)，使用壽命最長(zhǎng)，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄 D．放射性同位素在發(fā)生衰變時(shí)，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但衰變前后的總質(zhì)量數(shù)不變 解析　原子核衰變時(shí)，釋放出高速運(yùn)動(dòng)的射線，這些射線的能量來自原子核的質(zhì)量虧損，即質(zhì)量減小，但質(zhì)量數(shù)不變，D項(xiàng)對(duì)；從表格中顯示Sr的半衰期為28年、Po的半衰期為138天、Pu的半衰期為89.6年，故Pu的半衰期最長(zhǎng)，其使用壽命也最長(zhǎng)，α射線的穿透能力沒有β射線強(qiáng)，故較薄的屏蔽材料即可擋住α射線的泄漏，C項(xiàng)對(duì)。 答案　CD　 微考點(diǎn)　2　核反應(yīng)類型　核反應(yīng)方程 　　　　　　　　　　　　核|心|微|講 1．核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變。 2．核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。 3．核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。 4．核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化。 5．核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒。 典|例|微|探 【例2】　(多選)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是β衰變 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 【解題導(dǎo)思】 總結(jié)衰變方程、人工轉(zhuǎn)變、聚變方程、裂變方程的特點(diǎn)。 答：衰變方程左邊只有一個(gè)原子核，右邊出現(xiàn)α或β粒子；人工核轉(zhuǎn)變的左邊是氦原子核等粒子與常見原子核的反應(yīng)，右邊也是常見元素的原子核；聚變方程左邊是兩個(gè)輕核，右邊是中等原子核；裂變的左邊是重核與中子反應(yīng)，右邊是中等原子核。 解析　H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng)，而不是β衰變；D項(xiàng)中是核裂變反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)。 答案　AC 題|組|微|練 3．鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：U＋n→a＋b＋2n，則a＋b可能是(　　) A.Xe＋Kr 　　　B.Ba＋Kr C.Ba＋Sr　　　D.Xe＋Sr 解析　根據(jù)核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒，則a＋b兩種元素的質(zhì)量數(shù)之和為(235＋1－2)＝234，電荷數(shù)之和為92，D項(xiàng)中兩元素的質(zhì)量數(shù)為(140＋94)＝234，電荷數(shù)為(54＋38)＝92，故D項(xiàng)正確。 答案　D　 4．氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷。它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一。其衰變方程是Rn→Po＋________。已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過________天，16 g的Rn衰變后還剩1 g。 解析　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為Rn→Po＋He。根據(jù)衰變方程m余＝m原()，得1＝16()，解得t＝15.2天。 答案　He(或α)　15.2 微考點(diǎn)　3　核能的計(jì)算　　　　　　　　　　　　 核|心|微|講 1．核能產(chǎn)生的兩種方式 (1)重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)中等質(zhì)量的核，同時(shí)釋放出幾個(gè)中子，并伴隨釋放巨大的能量。 (2)輕核聚變：某些輕核在一定條件下結(jié)合成質(zhì)量較大的核，同時(shí)釋放大量的能量，這個(gè)條件是幾百萬度以上的高溫。所以輕核聚變也稱為熱核反應(yīng)。 2．核能的計(jì)算 (1)利用愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，只要能計(jì)算出質(zhì)量虧損Δm，就能計(jì)算出核能。(質(zhì)量虧損Δm的單位一般用u,1 u＝1.6610－27 kg，相當(dāng)于931.5 MeV的能量) (2)核反應(yīng)過程同樣遵循能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來計(jì)算核能。 典|例|微|探 【例3】　假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.013 6 u，中子的質(zhì)量是1.008 7 u，氦核同位素的質(zhì)量是3.015 0 u。 (1)聚變的核反應(yīng)方程式是______________________，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為__________MeV。(保留兩位有效數(shù)字) (2)若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核，反應(yīng)方程式為H＋He―→Li，已知各核子的比結(jié)合能分別為EH＝1.112 MeV、EHe＝7.075 MeV、ELi＝5.603 MeV，試求此核反應(yīng)過程中釋放的核能。 【解題導(dǎo)思】 計(jì)算核反應(yīng)中產(chǎn)生的能量的依據(jù)是什么？ 答：愛因斯坦的質(zhì)能方程。 解析　(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程式為H＋H―→He＋n。 核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝22.013 6 u－(3.015＋1.008 7) u＝3.510－3 u。 由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對(duì)應(yīng)，所以氘核聚變時(shí)放出的能量： ΔE＝3.510－3931.5 MeV＝3.3 MeV。 (2)H和He分解成7個(gè)核子所需的能量為 E1＝31.112 MeV＋47.075 MeV ＝31.636 MeV， 7個(gè)核子結(jié)合成Li，釋放的能量為 E2＝75.603 MeV＝39.221 MeV， 所以此核反應(yīng)過程中釋放的核能為 ΔE＝E2－E1 ＝39.221 MeV－31.636 MeV ＝7.585 MeV。 答案　(1)H＋H―→He＋n　3.3 (2)7.585 MeV 題|組|微|練 5．(多選)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是(　　) A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能 C．銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能 D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 E．自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 解析　由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時(shí)所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，A項(xiàng)正確；重原子核的核子平均質(zhì)量大于輕原子核的平均質(zhì)量，因此原子核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于衰變前的結(jié)合能，B項(xiàng)正確；銫原子核的核子數(shù)少，因此其結(jié)合能小，C項(xiàng)正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，D項(xiàng)錯(cuò)誤。自由核子組成原子核時(shí)，其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，E項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　ABC　 6．(多選)科學(xué)家利用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV。下列表述正確的有(　　) A．X是中子 B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒有出現(xiàn)質(zhì)量虧損 D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng) 解析　根據(jù)核反應(yīng)方程：H＋H→He＋X，X的質(zhì)量數(shù)：m1＝2＋3－4＝1，核電荷數(shù)：z1＝1＋1－2＝0，所以X是中子，故A項(xiàng)正確；根據(jù)核反應(yīng)方程：X＋Y→He＋H，X是中子，所以Y的質(zhì)量數(shù)：m2＝4＋3－1＝6，核電荷數(shù)：z2＝2＋1－0＝3，所以Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是3，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)兩個(gè)核反應(yīng)方程可知，都有大量的能量釋放出來，所以一定都有質(zhì)量虧損，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；氘和氚的核反應(yīng)過程中是質(zhì)量比較小的核生成質(zhì)量比較大的新核，所以是核聚變反應(yīng)，故D項(xiàng)正確。 答案　AD　 見學(xué)生用書P188 核反應(yīng)中的綜合問題 　素能培養(yǎng) 1．兩個(gè)守恒定律的應(yīng)用 若兩原子核發(fā)生核反應(yīng)生成兩種或兩種以上的新生原子核過程中滿足動(dòng)量守恒的條件，則 m1v1＋m2v2＝m3v3＋m4v4＋… 若核反應(yīng)過程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新生原子核的動(dòng)能，由能量守恒得 m1v＋m2v＋ΔE＝m3v＋m4v＋… 2．原子核衰變過程中，α粒子、β粒子和新生原子核在磁場(chǎng)中的軌跡。 (1)α衰變中，α粒子和新生原子核在磁場(chǎng)中的軌跡外切，如圖甲所示。 (2)β衰變中，β粒子和新生原子核在磁場(chǎng)中的軌跡內(nèi)切，如圖乙所示。 　經(jīng)典考題　如圖所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，Li＋n→H＋He，若已知He的速度為v2＝2.0104 m/s，其方向跟中子反應(yīng)前的速度方向相同(已知mn＝1u，mHe＝4u，mH＝3u)。求： (1)H的速度是多大？ (2)在圖中畫出粒子H和He的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求它們的軌道半徑之比。 (3)當(dāng)粒子He旋轉(zhuǎn)了3周時(shí)，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？ 解析　(1)Li俘獲n的過程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒， 則mnv0＝mHv1＋mHev2， 即v1＝， 代入數(shù)據(jù)得v1＝－1.0103 m/s，負(fù)號(hào)表示跟v0的方向相反。 (2)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。 H和He在磁場(chǎng)中半徑之比為 rH∶rHe＝∶＝3∶40。 (3)H和He的周期之比為 TH∶THe＝∶＝3∶2， 所以它們的轉(zhuǎn)速之比為 nH∶nHe＝THe∶TH＝2∶3。 當(dāng)α粒子轉(zhuǎn)3周時(shí)，氚核轉(zhuǎn)動(dòng)2周。 答案　(1)1.0103 m/s，跟v0的方向相反 (2)3∶40　(3)2周 　對(duì)法對(duì)題 1．(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si。下列說法正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為p＋Al→Si B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 E．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致 解析　核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，A項(xiàng)正確；微觀粒子相互作用過程中，滿足動(dòng)量守恒定律，B項(xiàng)正確；題述核反應(yīng)過程屬于“二合一”形式的完全非彈性碰撞，機(jī)械能有損失，但對(duì)于封閉的系統(tǒng)，能量仍然守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程中的機(jī)械能有損失，故存在質(zhì)量虧損現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤；硅原子質(zhì)量約是質(zhì)子質(zhì)量的28倍，由動(dòng)量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度數(shù)量級(jí)為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致，E項(xiàng)正確。 答案　ABE　 2．太陽中含有大量的氘核，因氘核不斷發(fā)生核反應(yīng)釋放大量的核能，以光和熱的形式向外輻射。已知氘核質(zhì)量為2.013 6 u，氦核質(zhì)量為3.015 0 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，1 u的質(zhì)量相當(dāng)于931.5 MeV的能量。則： (1)完成核反應(yīng)方程：H＋H→________＋n。 (2)求核反應(yīng)中釋放的核能。 (3)在兩氘核以相等的動(dòng)能0.35 MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和氦核的動(dòng)能。 解析　(1)He (2)ΔE＝Δmc2＝(22.013 6 u－3.015 0 u－1.008 7 u)931.5 MeV＝3.26 MeV。 (3)兩核發(fā)生碰撞時(shí)：0＝Mv1－mv2， 由能量守恒可得 ΔE＋2Ek＝Mv＋mv， 由以上兩式解得EHe＝Mv＝0.99 MeV， E中＝mv＝2.97 MeV。 答案　(1)He　(2)3.26 MeV (3)0.99 MeV　2.97 MeV 見學(xué)生用書P188 1．(多選)從一個(gè)小孔射出的α、β、γ三種射線沿同一直線進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)或勻強(qiáng)電場(chǎng)，這三種射線在場(chǎng)內(nèi)的徑跡情況有可能是(　　) A．三條重合 B．兩條重合 C．三條分開 D．α與β的徑跡一定分開 解析　當(dāng)三種射線沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，三種射線中粒子均不受洛倫茲力作用，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，三條徑跡重合，A項(xiàng)正確；當(dāng)三種射線入射方向與電場(chǎng)或磁場(chǎng)方向不同時(shí)，γ射線不偏轉(zhuǎn)，α、β粒子電性相反，向相反方向偏轉(zhuǎn)，三條徑跡是分開的，C項(xiàng)正確。 答案　AC　 2．下列說法正確的是 (　　) A．原子核的結(jié)合能是組成原子核的所有核子的能量總和 B．所有核反應(yīng)都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒”的規(guī)律 C．在天然放射現(xiàn)象中放出的β射線就是電子流，該電子是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后輻射出來的 D．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個(gè)鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個(gè)鐳226沒有發(fā)生衰變 解析　原子核的結(jié)合能是組成原子核的所有核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放出來的能量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；所有核反應(yīng)都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒”的規(guī)律，選項(xiàng)B正確；在天然放射現(xiàn)象中放出的β射線就是電子流，該電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子，從原子核中輻射出來的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；半衰期是對(duì)大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，少量原子核衰變不能運(yùn)用半衰期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B　 3．(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 解析　古木樣品中14C正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，可知時(shí)間正好是5 700年，A項(xiàng)正確；12C中子數(shù)為6，13C中子數(shù)為7,14C中子數(shù)為8，B項(xiàng)錯(cuò)誤；與14N相比，質(zhì)量數(shù)一樣而質(zhì)子數(shù)少一個(gè)，可知發(fā)生的是β衰變，C項(xiàng)正確；半衰期與外界環(huán)境無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　AC　 4．在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________。(填選項(xiàng)字母) A.C→N＋e B.P→S＋e C.U→Th＋He D.N＋He→O＋H E.U＋n→Xe＋Sr＋2n F.H＋H→He＋n 解析　一個(gè)原子核自發(fā)地放出一個(gè)α粒子，生成一個(gè)新核的過程是α衰變，因此C項(xiàng)是α衰變；一個(gè)重核在一個(gè)粒子的轟擊下，分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因此E項(xiàng)是重核的裂變；兩個(gè)較輕的原子聚合成一個(gè)較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此F項(xiàng)是輕核的聚變；另外，A、B項(xiàng)是β衰變，D項(xiàng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變。 答案　C　AB　E　F