《2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练》专题77 原子核物理（原卷版）
2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题 77 原子核物理
导练目标 导练内容
目标 1原子核的衰变和半衰期
目标 2核反应方程与核能的计算
【知识导学与典例导练】
一、原子核的衰变和半衰期
1.三种射线的比较
2.α衰变、β衰变的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
电荷量 2e -e 0
质量 4mp,
mp=1.67×10-27 kg
mp
1836
静止质量为零
速度 0.1c0.99c c
在电场、
磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转
贯穿本领 最弱,用纸能挡住 较强,能穿透几毫米的铝板 最强,能穿透几厘米的铅板
对空气的
电离作用 很强 较弱 很弱
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程
Z
AX→Z − 2
A − 4Y+¿2
4¿
He
Z
AX→Z+1
AY+¿-1
0¿
e
衰变实质 2个质子和 2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为 1个质子和 1个电子
21
1
H+
20
1n→2
4
He
0
1n→1
1H+¿-1
0¿
e
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
3.衰变次数的计算方法
若
Z
AX→Z'
A'
Y+
n2
4
He+
m-1
0
e
则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m
解以上两式即可求出 m和n。
4.半衰期的理解
(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。
(2)根据半衰期的概念,可总结出公式 N余=N 原
1
2
t
τ
,m余=m 原
1
2
t
τ
。式中 N原、m原表示衰变前的放射性元素的
原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰
期。
【例 1】陶寺遗址是尧的都城，是最早的“中国”，在发掘中采用了碳十四测年技术等多项科技手段来判
断陶寺文化的绝对年代。 的衰变方程为 ，下列说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的 X是中子
B． 需吸收能量才能发生衰变
C．随着 的不断衰变，其半衰期会逐渐变长
D． 与 X的质量之和小于 的质量
【例 2】花岗岩、砖砂、水泥及深层地下水等物质会释放氡气。氡气被吸入人体后会形成内照射，对人体
的危害仅次于吸烟。氡的同位素中对人体危害最大的是氡 及其衰变产物，氡 的衰变链为：
，其中氡 的半衰期为 3.8 天。关于氡 的
衰变，下列说法正确的是（ ）
A．将抽取的深层地下水煮沸后，氡会更快地衰变掉
B．衰变④过程只发生了 衰变
C．每经过 3.8 天，将有半数的氡 衰变为铅
D．一个氡核 每经过一个衰变链，共发生了 3次 衰变、2次 衰变
二、核反应方程与核能的计算
1.核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变
α衰变 自发
92
238 U→90
234
Th
+¿2
4¿
He
β衰变 自发
90
234
Th
→91
234
Pa
+¿-1
0¿
e
人工转变 人工控制
7
14 N+¿2
4¿
He
→8
17 O+¿1
1¿
H(卢瑟福发现质子)
2
4
He
+¿4
9¿
Be
→6
12 C+¿0
1¿
n(查德威克发现中子)
13
27
Al
+¿2
4¿
He
→15
30 P+¿0
1¿
n
(约里奥-居里夫妇发现放射性同位素)
15
30 P→14
30
Si
+¿1
0¿
e
重核
裂变
比较容易进
行人工控制
92
235 U+¿0
1n→56
144 ¿
Ba
+¿36
89 ¿
Kr+
30
1
n
92
235 U+¿0
1n→54
136 ¿
Xe
+¿38
90 ¿
Sr+1
00
1
n
轻核聚变 很难控制
1
2H+¿1
3H→2
4¿
He
+¿0
1¿
n
2.核反应方程的书写
(1)熟记常见粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子
(1
1
H)、中子
(0
1
n)、α粒子
(2
4
He)、β粒子
(-1
0
e)、
正电子
(1
0
e)、氘核
(1
2
H)、氚核
(1
3
H)等。
(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据。由于核反应
不可逆,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。
(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。
3.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
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