2.质量亏损

核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。

目的要求

复习应用爱因斯坦质能方程进行核能计算。

知识要点

1.核能

核反应中放出的能叫核能。

3.放射性同位素的应用

⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。

⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。

⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。

一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制)。

例题分析

例1：近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核X经过6次α衰变后成为Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是

A.124，259　　 B.124，265　　 C.112，265　　 D.112，277

解：每次α衰变质量数减少4，电荷数减少2，因此该超重元素的质量数应是277，电荷数应是112，选D。

例2：完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。

⑴N+n →C+_____　　　 ⑵ N+He →O+_____

⑶ B+n →_____+He　　 ⑷Be+He →_____+n

⑸Fe+H →Co+_____

解：根据质量数守恒和电荷数守恒，可以判定：⑴H，⑵H，发现质子的核反应方程 ⑶Li，⑷C，发现中子的核反应方程 ⑸n

例3：一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m。铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有：

A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了

B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变

C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8

D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2

解：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4，经过三个半衰期后还剩m/8。因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变。本题选C。

例4：关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有：

A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的

B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视

C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种

D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害

解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。

例5：K-介子衰变的方程为，其中K-介子和π-介子带负的基元电荷，π0介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与Rπ-之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出。由此可知π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为：

A.1∶1　　　　 B.1∶2　　　　 C.1∶3　　　　 D.1∶6

解：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB，K^-介子和π^-介子电荷量又相同，说明它们的动量大小之比是2∶1，方向相反。由动量守恒得π⁰介子的动量大小是π^-介子的三倍，方向与π^-介子的速度方向相反。选C。

2. 放射性元素的半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)计算式为：N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或　 ，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上 各式左边的量都表示时间t后的剩余量。

半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。

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目的要求21世纪教育网

复习核反应的类型、核反应方程、放射性同位素及放射性元素的半衰期。

知识要点

1.核反应类型

⑴衰变：α衰变：(核内)

β衰变：(核内)

+β衰变：(核内)

γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。

⑵人工转变：(发现质子的核反应)

(发现中子的核反应)

　 (人工制造放射性同位素)

⑶重核的裂变：

在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。

⑷轻核的聚变：(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)

所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。(注意：质量并不守恒。)

4.激光的特性及其应用21世纪教育网

普通光源(如白炽灯)发光时，灯丝中的每个原子在什么时候发光，原子在哪两个能级间跃迁，发出的光向哪个方向传播，都是不确定的。21世纪教育网

激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。(由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。)⑵平行度好。(传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD或计算机光盘上读写数据。)⑶亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。(可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。)21世纪教育网

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例题分析21世纪教育网

例1：如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 21世纪教育网

A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线21世纪教育网

B.α射线和β射线的轨迹是抛物线21世纪教育网

C.α射线和β射线的轨迹是圆弧21世纪教育网

D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b21世纪教育网

解：由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方。)本题选AC。21世纪教育网

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例2：如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调__　 _一些。21世纪教育网

解：α射线不能穿过3mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响。而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化。即是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些。21世纪教育网

3.氢原子中的电子云(以下新教材适用)21世纪教育网

对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。21世纪教育网

对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。21世纪教育网

2.各种放射线的性质比较21世纪教育网

三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：21世纪教育网

如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。21世纪教育网

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目的要求21世纪教育网

复习元素的放射性。21世纪教育网

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知识要点21世纪教育网

1.天然放射现象21世纪教育网

天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。21世纪教育网

4.光谱和光谱分析21世纪教育网

⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。21世纪教育网

⑵稀薄气体发光形成线状谱(又叫明线光谱、原子光谱)。21世纪教育网

根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。21世纪教育网

根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。只要某种元素在物质中的含量达到10^-10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线。21世纪教育网

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例题分析21世纪教育网

例：用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν₁、ν₂、ν₃，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν₁；②hν₃；③h(ν₁+ν₂)；④h(ν₁+ν₂+ν₃) 以上表示式中：21世纪教育网

A.只有①③正确　　 　B.只有②正确21世纪教育网

C.只有②③正确　　 　D.只有④正确21世纪教育网

解：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν₃=E₃- E₁，hν₁=E₃- E₂，hν₂=E₂- E₁，可见hν₃= hν₁+ hν₂= h(ν₁+ν₂)，所以照射光子能量可以表示为②或③，答案选C。21世纪教育网