河北武邑中学 李长峰 http://phyedu.ys168.com E-mail:mytoday2004@163.com 第2讲 天然放射现象 衰变 核能 ★一、考情直播
1．考纲解读
考纲内容
1.氢原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期
2.放射性同位素
3. 核力、核反应方程 4. 结合能、质量亏损 5. 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆
6. 放射性的防护
能力要求
1.知道原子核的组成，三种射线及性质，衰变规律
2.了解放辐射性同位素及应用 3.知道书写核反应方程时要注意质量数守恒、核电荷数守恒
4.知道爱因斯坦质能联系方程，会计算核能
5.知道释放核能的两种方式：聚变与裂变
6.了解放射性防护
考向定位 考纲对这一部分知识均是Ⅰ级要求．本部分高考的热点是核反应方程，三种射线的比较，质子、中子以及正电子的发现，爱因斯坦质能联系方程，高考中以选择题的形式出现．
2．考点整合
考点一：天然放射现象及三种放射线的比较
1、 天然放射现象的发现
1896年， 在铀矿石中发现未知的射线，把这些射线称为α射线、β射线、γ射线，这就是天然放射现象的发现.天然放射现象的发现，说明原子核 . 2、 三种射线的比较 名产生 本质 电离作用 穿透能力 称
α
射线
β
射线
γ
射线
γ射线的作用：工业探伤、γ刀、除静电、消毒杀菌、育种保鲜等
3、三种射线在匀强电场和匀强磁场中的偏转（在射线旁写明射线的种类）
三种射线在电场中偏转 图7 三种射线在磁场中偏转
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河北武邑中学 李长峰 http://phyedu.ys168.com E-mail:mytoday2004@163.com 特别提醒
三种射线均来自原子核内部，说明原子核具有复杂结构．α射线是氦的原子核，β射线是电子流，γ射线是光子．
4.天然放射现象的发现说明原子核具有复杂结构
天然放射现象中的三种射线均来自于 ，这就充分说明了原子核具有复杂结构.
[例题1] 如图8所示，x为一未知放射源，P为薄铝箔，当x放射源稳定时，计数器的计数率（单位时间内接受射线的次数）稳定.现在将磁场移开，发现计数器的计数率没有什么变化，然后抽走P，则计数器的计数率大幅上升，说明x为 A．纯β粒子放射源 B. 纯γ粒子放射源
C．α粒子和β粒子的混合放射源 图8 D. α粒子和γ粒子的混合放射源 答案：D
解析：薄铝箔完全可以阻挡α粒子，所以能进入计数器的一定没有α粒子；β粒子和γ粒子都可以穿透薄铝箔，但由于β粒子是电子，在磁场的作用下会发生偏转，将磁场移开，发现计数器的计数率没有什么变化，说明一定没有β粒子；抽走P，则计数器的计数率大幅上升，说明一定有其它的粒子进入了计数器，而这种粒子一定不是β粒子，只能是α粒子，所以D正确
【规律总结】α粒子穿透本领最弱，γ粒子穿透本领最强．α粒子、β粒子在磁场中会受到洛伦兹力作用而发生偏转，γ粒子是光子，无论在电场中还是在磁场中，都不会发生偏转． 考点二：原子核的半衰期
1.半衰期： .
2.半衰期由放射性元素的原子核内部因素决定，与原子核所处的 无关. 3.衰变公式为 特别提醒： 半衰期与原子核多少无关，半衰期是一个统计性的概念，只有对大量的原子核才成立，对少量的或是几个原子核谈半衰期无意义. 【例题2】若元素Ａ的半衰期为４天，元素Ｂ的半衰期为５天，则相同质量的Ａ和Ｂ，经过２０天后，剩下两元素的质量之比mＡ:mＢ为
Ａ.30：31 Ｂ.31：20 Ｃ.１：２ Ｄ.２：１ 答案：C
【解析】根据半衰期公式，易得A经历5个半衰期，B经历4个半衰期，所以剩余质量之比为1:2，C正确
【规律总结】放射性元素的半衰期计算公式为m?m0??或N?N0?? 考点三：?、?衰变规律
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?1??2?tT?1??2?tT 河北武邑中学 李长峰 http://phyedu.ys168.com E-mail:mytoday2004@163.com 1.
?衰变规律
234?衰变方程：23892U?90Th?____
?衰变规律：
2. ?衰变规律
234?衰变方程：23490Th?91Pa?____
?衰变规律： 3.正电子衰变规律
正电子衰变方程：15P?14Si?_____ 正电子衰变规律：
特别提醒：
书写核反应方程要注意质量数守恒和核电荷数守恒；衰变方程的特点是反应前只有一个核，是释放核能的核反应．
[例题3] 下面对某原子核衰变的描述，哪个是不对的？ Ａ.放出一个β粒子后，原子核的中子数减１，原子序数少１ Ｂ.放出一个α粒子后，原子核的质量数少４，核电荷数少２ Ｃ.放出一个β粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数加１ Ｄ.
226883030
Ra经过５次α衰变和４次β衰变后变成20682Pb
答案：BCD
【解析】?衰变衰变规律为核电荷数增加1，质量数不变，A错C正确；?衰变规律：核电荷数减少2，质量数减少4，B正确；
22688Ra经过５次α衰变和４次β衰变后，质量数减
20682少20，核电荷数先减少10在增加4，一共增加6，变为
Pb，D正确
【规律总结】发生α衰变无中子损失，每发生一次β衰变将有一个中子转化为一个质子，这一点是解决选项D的关键.
考点四：原子核的人工转变与核反应方程
1. 质子的发现
卢瑟福用?粒子轰击7号元素7N，发现了 . 核反应方程为：7N?2He?8C?_____ 2.中子的发现
查德威克用?粒子轰击4号元素4Be，发现了 核反应方程为：4Be?2He?6C?____
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941214417149 河北武邑中学 李长峰 http://phyedu.ys168.com E-mail:mytoday2004@163.com 3.放射性同位素的人工合成 伊丽芙·居里和约里奥·居里用?粒子轰击13号元素13Al，人工合成了 核反应方程为：13Al?2He?_____?0n
4.放辐射性同位素的应用 特别提醒：
无论是质子的发现还是中子的发现，这一类方程都属于核的人工转变，是吸收能量的．在核反应中质量数和电荷数都守恒．
2724【例题4】用中子（10n）轰击铝27(13Al)，产生钠24（11Na）和X，钠24具有放射性 24Mg）和Y.则X和Y分别是 它衰变后变成镁24（12274127
A．α粒子和电子
B．α粒子和正电子
C．电子和α粒子 D．质子和正电 答案：A
【解析】写出核反应方程：13Al?0n?11Na?2He和11Na?12Mg??1e，显然X是?粒子，Y是电子.A正确.
【规律总结】熟练的写出核反应方程是关键，当然也要记忆一些常见的粒子的名称和书写，在核反应中质量数和电荷数都守恒.
【例题5】在下列四个核反应中，X表示了质子的是哪些 A．7N?2He?8O?X B．13Al?2He?15P?X； C．1H?1H?2He?X； D．
23592901U?X?38Sr?13654Xe?100n 274301441727124424240234答案：A
【解析】根据核反应中质量数和电荷数都守恒，A中是质子；B、C、D中均为中子. 【规律总结】核反应中质量数和电荷数都守恒，从而确定粒子的种类. 考点五：核力与核能
1.核力与核能
核力：相邻的 间有强大的核力作用，是一种短程力，其作用距离不超过10-15m.
核能：核反应中 称为核能.
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河北武邑中学 李长峰 http://phyedu.ys168.com E-mail:mytoday2004@163.com 特别提醒：
将一个原子核分离成核子，需要克服核力做功，吸收能量；核子结合成原子核，核力做正功，释放核能.
2.爱因斯坦质能联系方程 3.核能
质量亏损： 叫质量亏损.在衰变、裂变和聚变中存在质量亏损. 特别提醒：
计算质量亏损的方法：?m??m2反应前??m反应后
对质能联系方程的理解：并不是指质量的消失，只是在核反应的过程中以辐射能量的形式体现了相应部分的质量；E?mc不能理解为质量为m的物质可以转化为mc的能量，这只是反应了质量与能量间的密切联系，在计算核能时应用?E??mc来计算
4. 结合能
结合能： ，叫做原子核的结合能.
特别提醒：对结合能的理解
①质量m与能量E符合爱因斯坦的质能方程?E??mc，这里c是真空中的光速. 根据质能方程，当能量增加了△E，那么它的质量也相应地增加△m，反过来也一样.△E和△m间符合下述质能方程?E??mc.
②核子结合成原子核时放出结合能，因此核的质量和组成它的核子的质量比较起来就要小些，这叫做核的质量亏损，知道了核的质量亏损，就可以根据质能方程求出原子核的结合能.
③用核子数去除原子核的结合能，就得到每个核子的平均结合能.
质量数为50～60的原子核平均结合能最大，约为8.6MeV，质量数较小的轻核和质量数较大的重核，平均结合能都比较小.
[例题6]
4232922222U（原子量为232.0372）衰变为22890Th（原子量为228.0287）时，释放出α粒子
（2He的原子量为4.0026），写出核反应方程，并求出衰变过程中释放出多少能量.? 答案：
232924U→22890Th+2He；
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