2026届高考物理一轮复习课件 第十六章 第3讲 原子核

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第十六章 第3讲 原子核，共60页。PPT课件主要包含了情境导思，知识构建，小题试做，考点一，原子核的衰变半衰期，对半衰期的理解，考点二，核反应的四种类型，考点三，质量亏损及核能的计算等内容，欢迎下载使用。
(1)碳14衰变为氮14的过程是α衰变还是β衰变?(2)A射线一张纸能挡得住吗?(3)温度升高,碳14发生衰变的半衰期怎么变?(4)经过一个半衰期,10个14C放射性元素原子核会剩余几个没有发生衰变?2 g 14C经过两个半衰期后还剩多少?
[A] a=239,b=1[B] a=239,b=2[C] a=247,b=1[D] a=247,b=2
1.确定衰变次数的方法
(2)因为β衰变对质量数无影响,先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据电荷数确定β衰变的次数。
2.α衰变、β衰变的比较
[A] α衰变的本质是原子核内的一个中子转化为一个质子并向外辐射一个电子[B] 铅核比钍核少14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
【解析】 α衰变的本质是原子核中两个质子和两个中子紧密结合成一个整体,从原子核中放出氦原子核,故A错误;铅核的中子数为208-82=126,钍核的中子数为232-90=142,可知铅核比钍核少16个中子,故B错误;设共经过x次α衰变和y次β衰变,根据质量数和电荷数守恒可得232=208+4x+0×y,90=82+2x-y,解得x=6,y=4,可知共经过6次α衰变和4次β衰变,故C错误,D正确。
[例2] 【半衰期的有关计算】(2022·山东卷,1)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的(　　)
核反应类型及核反应方程
2.核反应方程式的书写
(2)掌握核反应方程遵循的规律:质量数守恒,电荷数守恒。
[例3] 【核反应类型的判断】 (2022·海南卷,2)下列属于β衰变的是(　　)
1.对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc2。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2。
2.核能的计算方法(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“ m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能。原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
[例5] 【质能方程的应用】(2023·全国乙卷,16)2022年10月,全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴,其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断,该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)[A] 1019 kg[B] 1024 kg[C] 1029 kg[D] 1034 kg
[例6] 【利用比结合能曲线分析结合能】(2024·湖北模拟)恒星之所以长期发光是因为在恒星内部会发生一系列的核反应生成:氦(He)、碳(C)、氧(O)、氖(Ne)、镁(Mg)、硅(Si)、硫(S)、钙(Ca)、铁(Fe)等。结合下图,下列说法正确的是(　　)[A] 比结合能越大,原子核越不稳定[B] 碳核的比结合能比氧核的比结合能大[C] 3He核子的平均质量比2H核子的平均质量小[D] 氦核的结合能比碳核的结合能大
【解析】 原子核比结合能越大,核子的平均质量越小,原子核越稳定,由题图可知,3He核子的平均质量比2H核子的平均质量小,故A错误,C正确;由题图可知,碳核的比结合能比氧核的比结合能小,故B错误;比结合能是原子核的总结合能与核子数的比值,碳核比结合能比氦核大,核子数比氦核大,碳核的结合能比氦核大,故D错误。
【答案】 (2)117∶92
(3)求该核反应释放的能量和质量亏损。
对点1.原子核的衰变　半衰期
[A] 核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒[B] 碳14发生的放射性衰变是β衰变[C] 埋入地下的植物中,其碳14的半衰期将变长[D] 4个碳14原子核在经过一个半衰期后,一定还剩2个
[A] 3.8天[B] 7.6天[C] 10天[D] 17.6天
对点2.核反应类型及核反应方程
对点3.质量亏损及核能的计算
[A] 2,9.0×1016 J[B] 3,9.0×1013 J[C] 2,4.5×1016 J[D] 3,4.5×1013 J
【解析】 根据核反应前后质量数守恒有235+1=141+92+k,解得k=3,根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1 g,释放的能量为ΔE=Δmc2=1×10-3×9.0×1016 J=9×1013 J。故B正确。
7.(4分)(2024·浙江1月选考卷,7)已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 ml-1,氘核摩尔质量为2 g·ml-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是(　　)[B] 氘核的比结合能比氦核的大[C] 氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变[D] 4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV
8.(12分)(2024·海南海口期末)两个氘核以相同动能Ek=0.5 MeV相向运动并发生正碰,产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量mD=2.013 6 u,氘核的摩尔质量为MD=2 g/ml,氦核质量mHe=3.015 0 u,中子质量mn=1.008 7 u,1 u相当于931.5 MeV,取阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 ml-1。(结果均保留3位小数)(1)求这次反应释放的核能;
【答案】 (1)3.260 MeV
【解析】 (1)由题可知反应过程中质量亏损为Δm=2mD-mHe-mn=0.003 5 u,这次反应释放的核能为ΔE=Δm×931.5 MeV/u=0.003 5×931.5 MeV≈3.260 MeV。
(2)若放出的能量全部转化成核的动能,分别求中子和氦核的动能;
【答案】 (2)3.192 MeV　 1.068 MeV
(3)若共有1 g的氘核完全反应,求放出的总能量。
【答案】 (3)7.824×1010 J
[A] 钍核包含有90个质子和140个中子[B] 钍核的结合能小于铅核的结合能[C] 钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变[D] 钍核衰变为铅核需要吸收能量
【解析】 钍核包含有90个质子,而其质量数等于质子数与中子数之和,则可知其中子数为232-90=142(个),故A错误;结合能等于比结合能与核子数的乘积,虽然钍核的比结合能稍小于铅核的比结合能,但钍核的核子数多于铅核,使得钍核的结合能大于铅核的结合能,故B错误;钍核变为铅核,核子总数减少了24,说明发生了6次α衰变,同时将导致质子数减少12,实际质子数减少了8,说明还发生了4次β衰变,故C正确;钍核为天然放射性元素,其能自发地进行衰变,而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应,故D错误。
11.(4分)(2024·江苏南通开学考试)一瓶无毒的放射性元素的水溶液,瓶内溶液每分钟衰变8×107次。现将这瓶溶液倒入水库,8天后在水库中取水样1.0 m3(可认为溶液已均匀分布),测得水样每分钟衰变20次。该放射性元素半衰期是2天,则水库中水的体积大约为(　　)[A] 2.5×105 m3[B] 5.0×105 m3[C] 1.0×106 m3[D] 4.0×106 m3
(1)写出该核反应方程。
(2)该核反应释放的核能为多少?(结果保留3位有效数字)
【答案】 (2)3.26 MeV
【解析】 (2)该核反应的质量亏损Δm=(2×2.013 6-1.008 7-3.015 0)u=0.003 5 u,该核反应释放的核能ΔE=0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV。
【答案】 (3)0.74 MeV