高考物理一轮复习选修：
第3讲 原子核
考点1 原子核的衰变、半衰期(c)
【典例1】(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为
UThHe,下列说法正确的是 （ )
A. 衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
【解析】选B。根据动量守恒定律可知衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小,B正
确;根据Ek=可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能,A错误;半衰期是指放射性元素的
原子核有半数发生衰变所需时间,C项错误,衰变后质量亏损,因此α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,D项错误。
1.(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是 ( ) A.所有元素都可能发生衰变
B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强
D.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
【解析】选B、C。原子序数大于83的元素,都可以发生衰变,A错误;放射性、半衰期都与元素所处的物理、化学状态无关,B正确;三种射线α、β、γ穿透能力依次增强,C正确;原子核发生α或β衰变时常常伴随γ光子,但同一原子核不会同时发生α、β衰变,D错误。
1
2.(2019·温州模拟)在匀强磁场中,有一个原来静止的C原子核,它放出的粒子与反冲核
的径迹是两个相内切的圆,圆的直径之比为7∶1,那么碳14的衰变方程为 ( )
A
C
e
B
BCHeBe
CCHB
DCeN
【解析】选D。由动量守恒定律可知,放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反,由在磁场中两圆径迹内切可知,粒子与反冲核的电性相反,则知粒子带负电,所以该衰变为β衰变。,由两圆直径之比为7∶1和R=
可知,反冲核的电荷量是粒子的7倍,故选项D正确。
1.α衰变和β衰变: 衰变类型 衰变方程 α衰变 Xβ衰变 Ye XYHe 2个质子和2个中子结合为氦中子转化为质子和电子衰变实质 核:H+nHe He n 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2
2.半衰期:
(1)半衰期的计算:根据半衰期的概念,可总结出公式N余=N原,m余=m原。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。
(2)半衰期的理解:半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,同一放射性元素具有的衰变速率一定,不同的放射性元素半衰期不同,有的差别很大。
(3)适用条件:半衰期是一个统计规律,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变。 【加固训练】
氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组
织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是RnPo +____________。已知
Rn的半衰期约为3.8天,则约经过________天,16 g的Rn衰变后还剩1 g。
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填t=3.8×4天=15.2天。
He(或α),根据m=m0,解得
答案He或α 15.2
考点2 核反应的分类与核反应方程(c)
【典例2】(2016·全国卷Ⅱ)在下列描述的核反应的方程中,属于α衰变的是______,属于β衰变的是________,属于裂变的是________,属于聚变的是________。(填正确答案标号) A
C
N
e
BPSe
3
CUThHe
DNHeOH
EUnXeSr+n
FHHHen
【解析】原子核发生α衰变会产生一个新核和He,所以选项C是α衰变;原子核发生β
衰变会产生一个新核和e,所以A、B选项为β衰变;重核被轰击后,发生裂变会产生几
个质量差不多的新核,所以选项E为裂变;两个轻核结合成质量较大的核的核反应,为核聚变,所以选项F为核聚变。 答案:C A、B E F
1.(多选)卢瑟福通过用α粒子
He)轰击氮核
N)的实验,首次实现了原子核的人工转变,
则下列有关的说法中正确的是 ( )
A.该核反应的方程为HeB.通过此实验发现了质子
NOH
C.原子核在人工转变的过程中,电荷数可以不守恒
D.在此实验中,核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量
【解析】选A、B。由质量数守恒和电荷数守恒,即可写出核反应方程HeN OH,
选项A正确;在这个核反应中产生了质子,选项B正确;在原子核的人工转变过程中,电荷数守恒,选项C错误;由于在核反应中质量数守恒,而非质量守恒,故选项D错误。
2.(2019·湖州模拟)现在的工业生产中,为保证产品质量,经常使用β射线测重仪测量产品
4
的规格,下列核反应方程中属于β衰变的是
AHHHen
BCNe
CNHeOH
DUThHe
【解析】选B。A项是轻核聚变的核反应方程,未生成电子,不符合题意;B项是天然放射的核反应方程,生成电子,属于β衰变,符合题意;C项是发现质子的核反应方程,未生成电子,不符合题意;D项是天然放射的核反应方程,未生成电子,不符合题意。
核反应的四种类型 类 型 α衰变 衰变 β衰变 自发 ThPae 可控性 自发 核反应方程典例 UThHe NHe OH (卢瑟福发现质子) 人工 人工转变 控制 HeBeCn (查德威克发现中子) (约里奥— AlHePn 居里夫妇 发现放射 PSie 性同位素 5
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