高三物理最新教案-高三物理原子物理复习教案 精品(2)

43013030 27i?013Al?2He?15P?0n 15P?14S1e（人工制造放射性同位素）

1141921⑶重核的裂变： 235，裂变反应92U?0n?56Ba?36Kr?30n 在一定条件下（超过临界体积）会连续不断地进行下去，这就是链式反应。

341⑷轻核的聚变：2H?H?He?1120n（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） 2.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

1??1?T?1?T算式为：Nt?N0???N表示核的个数 ，此式也可以演变成 mt?m0??或nt?n0??，式中m

?2??2??2?tTtt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。 3.放射性同位素的应用

⑴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。

⑵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。

⑶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。 一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）。 例4. 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重离子结合

A253成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核ZX经过6次α衰变后成为100Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是

A.124，259 B.124，265 C.112，265 D.112，277

解：每次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，因此该超重元素的质量数应是277，电荷数应是112，选D。

例5. 完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。

41414171⑴147N+0n →6C+_____ ⑵ 7N+2He →8O+_____

49411⑶ 105B+0n →_____+2He ⑷4Be+2He →_____+0n

257⑸5626Fe+1H →27Co+_____

17解：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判定：⑴1H，⑵H，发现质子的核反应方程 ⑶113Li，

1⑷126C，发现中子的核反应方程 ⑸0n

例6. 一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m。铀发生一系列衰变，最终生成物为

铅。已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有 A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了

B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变 C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8 D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2

解：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4，经过三个半衰期后还剩m/8。因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变。本题选C。

例7. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有

A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视

C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。

例8. K-介子衰变的方程为K??π??π0，其中K-介子和π-介子带负的基A 元电荷，π0介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场K- π- B 中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与Rπ-之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出。由

P

此可知π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为

A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6

解：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB，K-介子和π-介子电荷量又相同，说明它们的动量大小之比是2∶1，方向相反。由动量守恒得π0介子的动量大小是π-介子的三倍，方向与π-介子的速度方向相反。选C。 四、核能

1.核能

核反应中放出的能叫核能。 2.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。 3.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：

E = mc2，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：ΔE=Δmc2。

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1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV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。 4.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。

例9. 一个氢原子的质量为1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量为11.6505×10-27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子，⑴写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？⑵1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？

47解：⑴11H+3Li →22He 反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc2得释放核能ΔE=2.76×10-12J

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