沪科版高考物理一轮复习：选修3-5第15章第2节《原子核》ppt精编课件.ppt

第2节原子核 一 天然放射现象1 元素 放出射线的现象叫做天然放射现象 由 发现 2 三种射线的本质和特征的比较 自发地 贝克勒耳 3 半衰期 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间 半衰期由 的因素决定 跟原子所处的 无关 半数 核内部本身 物理或化学状态 三 原子核的人工转变 同位素1 原子核的人工转变原子核在 作用下变成另一种原子核的过程称为人工转变 著名的方程式如 其他粒子 2 原子核的组成 1 原子核由质子 中子组成 质子 中子统称 核子 质子数 原子序数 核电荷数 中子数 质量数 原子序数 3 同位素 1 同位素 质子数 而中子数 的原子核互称同位素 很多核的同位素具有放射性 2 放射性同位素通常应用其射线或用作示踪原子 相同 不同 4 射线的危害与防护 1 危害 过强的辐射 无论哪种射线 包括电磁辐射 都会对生物体造成危害 2 防护 四 核力与核能1 核力 组成原子核的核子之间有很强的相互作用力 使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起 这种力称为核力 其特点为 1 核力是强相互作用的一种表现 2 核力是短程力 作用范围在1 5 10 15m之内 3 每个核子只跟相邻的核子发生核力作用 这种性质称为核力的饱和性 2 结合能 原子核是核子结合在一起构成的 要把它们分开 需要能量 这就是原子核的 结合能 3 质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和 这个现象叫做质量亏损 4 爱因斯坦质能方程 若核反应中的质量亏损为 m 释放的核能 E E mc2 mc2 核能 一 原子核的衰变1 原子核衰变规律 2 确定衰变次数 因为 衰变对质量数无影响 先由质量数的改变确定 衰变的次数 然后再根据衰变规律确定 衰变的次数 3 对半衰期的理解 1 根据半衰期的概念 可总结出公式 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 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 特别提醒 1 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律 对个别或少数原子核 无半衰期可言 2 原子核衰变时质量数守恒 核反应过程前 后质量发生变化 质量亏损 而释放出核能 即时应用1 据调查每年有280万人直接或者间接死于装修污染 装修污染已经被列为 危害群众最大的五种环境污染 之一 目前 在居室装修中经常用到的花岗岩 大理石等装修材料 都不同程度地含有放射性元素 比如 含有铀 钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡 而氡会发生放射性衰变 放出 射线 这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病 根据有关放射性知识可知 下列说法正确的是 A 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡核 经过7 6天就只剩下一个氡原子核了B 衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的C 射线一般伴随着 或 射线产生 在这三种射线中 射线的穿透能力最强 电离能力也最强 D 发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了4解析 选B 半衰期是对大量原子核而言的统计规律 4个氡核经两个半衰期可能还剩4个 或全部衰变 A错 射线的穿透能力最强 但电离能力最弱 C错 发生 衰变时新核与原来的原子核相比 中子数减少了2 故D错 二 核反应类型及核反应方程1 核反应的四种类型 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的特点 特别提醒 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 求B中X的质量数和中子数 解析 1 衰变是原子核自发地放出 或 粒子的核反应 衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核 箭头的右边出现 或 粒子 聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核 箭头的右边是较大质量的原子核 裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应 箭头右边是中等质量的原子核 综上所述 A C正确 2 人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核 箭头的右边也是常见元素的原子核 D是查德威克发现中子的核反应方程 B是裂变反应 是研究原子弹的核反应方程 A是聚变反应 是研究氢弹的核反应方程 由电荷数守恒和质量数守恒可以判定 X质量数为144 电荷数为56 所以中子数为144 56 88 答案 1 AC 2 DBA 14488 三 核能的计算1 质量亏损 组成原子核的核子质量与原子核的质量之差 2 质能方程 一定的能量和一定的质量相联系 物体的总能量和它的质量成正比 即E mc2 方程的含义是 物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系 物体的能量增大 质量也增大 物体的能量减少 质量也减少 1 核子在结合成原子核时出现质量亏损 m 其能量也要相应减少 即 E mc2 2 原子核分解成核子时要吸收一定的能量 相应的质量增加 m 吸收的能量为 E mc2 特别提醒 根据 E mc2计算核能时 若 m以千克为单位 c 代入3 108m s E的单位为 J 若 m以 u 为单位 则由1uc2 931 5MeV得 E m 931 5MeV 核反应中释放的核能 在无光子辐射的情况下 将转化为生成的新核和新粒子的动能 因此在此情况下可应用动量守恒定律和能量守恒及转化定律来计算核能 即时应用 解析 质量亏损为 m 232 0372u 228 0287u 4 0026u 0 0059u 则释放出的核能为 E 931 0 0059MeV 5 5MeV 答案 5 5 2018 高考海南单科卷 2018年3月11日 日本发生九级大地震 造成福岛核电站严重的核泄漏事故 在泄漏的污染物中含有131 和137Cs两种放射性核素 它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射 在下列四个式子中 有两个能分别反映131 和137Cs的衰变过程 它们分别是 和 填入正确选项前的字母 131 和137Cs原子核中的中子数分别是 和 思路点拨 解此题的关键有两点 1 正确认识衰变类型及 粒子 粒子的实质 2 核反应方程中质量数电荷数守恒及质量数 质子数 中子数 解析 衰变的种类有 衰变和 衰变两类 衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子 故A D错误 或从质量数守恒可知X1 X4的质量数分别是138 132 故他们不会是131I和137Cs的衰变 答案 BC7882 满分样板8分 约里奥 居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖 图15 2 1 2 计算上述核反应中释放的核能 保留三位有效数字 思路点拨 正确书写核反应方程及计算质量亏损是解题的关键 解析 1 根据题中条件 可知核反应方程为 方法引导 核能的计算可归纳为三种计算方法 1 核能的计算方法是根据反应前后的质量亏损 利用爱因斯坦质能方程求解