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三 原 子 核考点一三种射线与半衰期1.(多选)(2014·新课标全国卷Ⅰ)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.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E.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、D。本题考查了原子核的衰变。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、C正确;三种射线α、β、γ穿透能力依次增强,D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,E错误。2.(2014·福建
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)如图,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是 ( )A.①
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示γ射线,③表示α射线B.②表示β射线,③表示α射线C.④表示α射线,⑤表示γ射线D.⑤表示β射线,⑥表示α射线【解析】选C。由放射现象中α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线,③④是α射线,故选C。3.(2014·重庆高考)碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有 ( )【解析】选C。由原子核的衰变公式m余=m()n,其中n=为衰变的次数,解得m余=,故选C。4.(2014·江苏高考)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+ 。已知的半衰期约为3.8天,则约经过 天,16g的衰变后还剩1g。【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填(或α),根据m=解得t=3.8×4天=15.2天。答案:或α 15.2【核心归纳】1.两种衰变的比较:衰变类型α衰变β衰变衰变方程衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变规律电荷数守恒,质量数守恒2.三种射线的比较:射线种类α射线β射线γ射线实质高速氦子流高速电子流高速光子流穿透性最弱居中最强电离性最强居中最弱偏转比较α射线、β射线偏转方向相反,并且β射线的弯曲程度更大关系γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的,其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中,产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子3.半衰期:(1)公式:N余=N原()t/τ,m余=m原()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。(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。考点二核反应方程及核能计算1.(2014·上海高考)核反应方程中的X表示( )A.质子B.电子C.光子D.中子【解析】选D。根据质量数守恒可知X的质量数为1;根据电荷数守恒可知X的电荷数为0,所以X表示中子。2.(2014·北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速) ( )A.(m1+m2-m3)cB.(m1-m2-m3)cC.(m1+m2-m3)c2D.(m1-m2-m3)c2【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)确定质量的变化量Δm;(2)根据质能方程ΔE=Δmc2计算释放的能量。【解析】选C。由题意可知,质量的变化量Δm=m1+m2-m3;根据质能方程ΔE=Δmc2计算释放的能量为E=(m1+m2-m3)c2。3.(2013·新课标全国卷Ⅰ)一质子束入射到静止靶核上,产生核反应:式中p代表质子,n代表中子,X代表核反应产生的新核。由反应式可知,新核X的质子数为 ,中子数为 。【解析】根据核反应前、后电荷数守恒确定新核X的质子数为14,质量数为27。再根据“质量数=质子数+中子数”,由新核X的质量数和质子数即可得:中子数=27-14=13,故新核X的中子数为13。答案:14 13【核心归纳】1.各种核反应方程及典例:类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发β衰变自变类型可控性核反应方程典例人工转变人工控制(卢瑟福发现质子)(查德威克发现中子)约里奥—居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子2.核反应方程的
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写方法:(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。(2)掌握核反应方程遵守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,所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律。(3)熟悉核反应的四种基本类型,可以帮助我们理清思路,很快写出正确的核反应方程。3.核能计算的几种方法:(1)根据ΔE=Δmc2计算,Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE=Δm×931.5MeV计算,因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据平均结合能来计算核能:原子核的结合能=平均结合能×核子数。(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算,此时应注意动量、动能关系式p2=2mEk的应用。
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