第3章 原子核
[自我校对] ①电离 ②穿透 ③有半数 ④核子 ⑤氮核 ⑥铍核
⑦质量数 ⑧电荷数 ⑨mc
2
四类核反应及其核反应方程 1.书写原则：核反应遵循质量数和电荷数守恒． 2．常见的核反应方程及相关内容
核反应式 238 92234 9014 794与其相关的重要内容 α衰变实质21H＋20n→2He β衰变实质0n→1H＋－1e 质子的发现(1919年) 中子的发现(1932年) 人工放射性同位素的发现 正电子的发现(1934年) 111 0114U→ 90Th＋2He 234 02344Th→ 91Pa＋－1e 4171N＋2He→ 8O＋1H 4121卢瑟福 查德威克 约里奥—居里夫妇 约里奥—居里夫妇 Be＋2He→ 6C＋0n Al＋2He→15P＋0n 301543012713P→14Si＋1e 136300235 92235 92U＋0n→38Sr＋ 54Xe＋100n U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n 211144891190重核裂变 轻核聚变 H＋1H→2He＋0n 3413.关于核反应的四点说明 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
(4)四类核反应的判断技巧：衰变方程的箭头左侧只有一项且箭头右侧必有2He或－1e；人工转变的箭头左侧都含有一个用来轰击的小粒子，多为质子、中子、α粒子或β粒子，且被轰击核多为中等质量核；重核裂变的箭头左侧多为铀235，且有中子；聚变方程的箭头左侧的原子序数都很小多为前4号元素．
4
0
下列说法正确的是( ) A.1H＋1H→2He＋0n是聚变
B. 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n是裂变 C. 98Ra→ 96Rn＋2He是α衰变 D.11Na→12Mg＋－1e是裂变 E. 7N＋2He→ 8O＋1H是聚变
【解析】 聚变是两个轻核结合成质量较大的核，A正确，E错误；裂变反应指的是质量较大的核分解成几块中等质量的核，B正确，D错误；放射性元素自发的放射出α粒子的现象是α衰变，C正确．
【答案】 ABC
核反应中的“守恒规律” 原子核物理中，常提及核反应的“守恒规律”与“核能的计算”问题．事实上，在核反应过程中，由于核力对核子做功，会引起“核反应系统”(以下简称“系统”)的能量变化．我们就把系统释放或吸收的这部分能量，叫做核能．从而，核反应即可分为质量亏损、释放核能和质量增加、吸收核能两大类型．其中，又以研究发生质量亏损、释放核能的一类核反应为学习的重点．
欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的计算”问题，可利用以下几条“依据”： 1．五个守恒 (1)质量数守恒． (2)质子数(电荷数)守恒．
(3)质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)． (4)能量守恒． (5)动量守恒． 2．两个方程
(1)质能方程：E＝mc，m指物体的质量． (2)核能：ΔE＝Δmc. 3．一个半衰期(T)
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14
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1
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24
0
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1
(1)剩余核数：N＝N0??.
?2?
t?1?Tt?1?T(2)剩余质量：m＝m0??.
?2?
如图3-1所示，有界匀强磁场磁感应强度为B＝0.05 T，磁场方向垂直于纸面
向里，MN是磁场的左边界，在磁场中A处放一个放射源，内装 88Ra(镭)， 88Ra放出某种放射线后衰变成 86Rn(氡)．试写出 88Ra衰变的方程．若A距磁场的左边界MN的距离OA＝1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m，则此时可以推断出一静止镭核 88Ra衰变时放出的能量是多少？(保留两位有效数字，取1 u＝1.6×10
－27
226
222
226
226226
kg，电子电量e＝1.6×10
－19
C)
图3-1
【解析】
226
88
222
4
Ra→ 86Rn＋2He.
镭衰变放出α粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，α粒子垂直于MN边界射出被接收器接收，α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周，得圆半径为R＝1.0 m
α粒子的动量mαv＝qBR＝1.6×10
2
－20
kg·m/s
1p2－14
α粒子的动能为E1＝mαv＝＝2.0×10 J
22mα衰变过程中动量守恒，有mαv＝MRnv1 1mαE12
氡核反冲的动能为E2＝MRnv1＝
2MRn衰变过程释放出的能量为
?mα?E1＋E2＝?1＋?E1≈2.04×10－14 J.
?MRn?
【答案】
226 88
Ra→ 86Rn＋2He 2.04×10
2224－14
J
如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能.在这种情况下计算核能的主要依据是：,1恒.,2
核反应过程中只有内力作用，故动量守
反应前后总能量守恒.,常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能
＝反应后总动能.
1.(2016·全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，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. 6C→ 7N＋-1e B.15P→16S＋-1e C. 92U→ 90Th＋2He D. 7N＋2He→ 8O＋1H E. 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋20n F.1H＋1H→2He＋0n
【解析】 α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A、B均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程．
【答案】 C AB E F
2．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核13Al俘获一速度为1.0×10 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核14Si.下列说法正确的是( )
A．核反应方程为p＋13Al→14Si B．核反应过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E．硅原子核速度的数量级为10 m/s，方向与质子初速度的方向一致
【解析】 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋13Al→14Si，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有
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mpvp＝mSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E
正确．
【答案】 ABE
3．(2016·南昌一中检测)如图3-2所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现
2016-2017学年高中物理第3章原子核章末分层突破教师用书教科版选修3-5
