2020-2021学年高中物理-阶段复习课5-原子核学案-新人教版选择性必修3.doc

2020-2021学年高中物理 阶段复习课5 原子核学案 新人教版选择性必修32020-2021学年高中物理 阶段复习课5 原子核学案 新人教版选择性必修3年级：姓名：- 8 -原子核核心整合思维导图 必备考点素养评价素养一物理观念考点原子核1.天然放射性的发现:(1)说明了原子核是可分的、是有结构的。(2)原子核的组成:质子;中子。2.原子核:物理观念情境核反应方程意义或性质放射现象三种射线XYHeXYe射线,速度为光速的,其电离能力强,穿透能力较差。射线,速度为光速的99%,穿透能力较强,电离能力较弱。射线是能量很高的电磁波,电离作用更小,穿透能力更强。核反应核能核能核力:短程力,只与邻近核子发生作用结合能:由分散的核子结合成原子核的过程中所释放的能量比结合能(平均结合能):比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定爱因斯坦质能方程:E=mc2或E=mc2人工转变NHeOHBeHeCn(1)质子和中子的发现(2)原子核的组成核裂变UnBaKr+n核聚变HHHen(1)轻核聚变产能效率高。(2)地球上聚变燃料的储量丰富。(3)轻核聚变更为安全、清洁。3.原子核的关键词的转化:【素养评价】1.(多选)用中子轰击U原子核,发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为UnXSr+n,则以下说法中正确的是()A.X原子核中含有84个中子B.反应生成物的总结合能比U原子核的结合能小C.X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小D.X原子核中核子的比结合能比U原子核中核子的比结合能大【解析】选C、D。由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知:X原子核中含有92-38=54个质子,235+1-94-2-54=86个中子,故A错误;裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即往比结合能大的方向反应,所以反应生成物的总结合能比U原子核的结合能大,故B错误;裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小,故C正确U裂变的过程中释放能量,则U的比结合能小于X原子核的比结合能,即X原子核中核子的比结合能比U原子核中核子的比结合能大,故D正确。2.2019年1月3日,“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离,实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池,利用Pu衰变为U释放能量,可在月夜期间提供一定的电能。已知Pu的质量为mPuU的质量为mU,真空中的光速为c,下列说法正确的是()A.Pu发生衰变后产生的新核为UBPu衰变为U,中子数减少2C.温度升高时Pu的衰变会加快DPu衰变为U释放的能量为(mPu-mU)c2【解析】选B。根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为PuUHe,此为衰变,其质量数减少4,核电荷数减少2,故中子数减少2,故A错误,B正确;半衰期是由放射性元素本身决定的,与环境温度无关,故C错误;此核反应过程中的质量亏损为m=mPu-mU-m,核反应的过程中释放的能量:E=(mPu-mU-m)c2,故D错误。素养二科学思维考点核能的计算方法1.三个角度的比较:角度情境物理过程物理规律放射衰变:XYHe衰变:XYe核反应HHHe+UnSr+Xe+1n质量数和电荷数守恒核能质量亏损质能方程E=mc2或E=mc22.计算核能的常用方法:(1)根据爱因斯坦质能方程E=mc2计算核能。(2)根据1 u相当于931.5 MeV能量来计算。(3)在无光子辐射的情况下,核反应中释放的核能全部转化为生成的新核和新粒子的动能。3.核能中的关键词转化:【素养评价】1.一静止的U核衰变为Th核时,放出一个粒子,已知衰变过程中质量亏损为m,粒子的质量为m1Th的质量为m2,光在真空中的速度为c。若释放的核能全部转化为系统的动能。(1)写出衰变方程。(2)求Th核的动能。【解析】(1)根据质量数守恒与电荷数守恒可得衰变方程为:UThHe。(2)衰变的过程中动量守恒,以粒子运动的方向为正方向,根据动量守恒定律得:0=m1v-m2vTh,由能量守恒:E=mc2=m1+m2,可得新核的动能:ETh=E=。答案:(1UThHe(2)2.现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是UnNdZr+n+e+。(1)核反应方程中的是中微子,它不带电,质量数为零。试确定生成物锆(Zr)的电荷数Z与质量数A。(2)已知铀核的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,钕(Nd)核的质量为142.909 8 u,锆核的质量为89.904 7 u;又知1 u相当于931.5 MeV,试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少。【解析】(1)锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-143-3=90,核反应方程中应用符号Zr表示。(2)1 kg铀235的铀核数为n=6.021023个。不考虑核反应中生成的电子质量,1个铀核反应发生的质量亏损为m=235.043 9 u-142.909 8 u-89.904 7 u-21.008 7 u=0.212 u,1 kg铀235完全裂变产生的能量约为E=nmc2=6.0210230.212931.51061.610-19 J8.091013 J。答案:(1)4090(2)8.091013 J【补偿训练】为确定爱因斯坦的质能方程E=mc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1=0.60 MeV的质子轰击静止的锂核Li,生成两个粒子,测得两个粒子的动能之和为E2=17.9 MeV,已知质子、粒子、锂核的质量分别取mp=1.007 3 u、m=4.002 6 u、mLi=7.016 0 u。(1)写出核反应方程。(2)通过计算说明E=mc2正确。(1 u=1.660 610-27 kg)【解析】(1)核反应方程为LiHHe(2)核反应的质量亏损:m=mLi+mp-2m=7.016 0 u+1.007 3 u-24.002 6 u=0.018 1 u由质能方程可得与质量亏损相当的能量:E=mc2=0.018 11.660 610-27(3108)2 J=16.9 MeV而系统增加的能量:E=E2-E1=17.3 MeV这些能量来自核反应中,在误差允许的范围内可认为相等,所以E=mc2正确。答案:(1LiHHe(2)见解析