高考物理一轮复习 第十六章 原子结构与原子核 第2讲 原子核课件.ppt

第2讲原子核 知识梳理一 原子核的衰变1 1 衰变 原子核放出 粒子或 粒子 变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变 衰变时通常伴随着 射线放出 2 3种射线的比较 2 分类 衰变xy he 衰变xy e 3 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 半衰期由原子核内部的因素决定 跟原子所处的 物理 化学状态无关 二 原子核的人工转变和核能的释放 1 人工转变一种原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化称为人工转变 利用人工转变 人们发现了质子 中子 认识了原子结构 重要的核反应方程式有发现质子的核反应方程 nheoh 卢瑟福 发现中子的核反应方程 behecn 查德威克 发现正电子的核反应方程 2 重核裂变重核裂变是重核分裂成 中等质量的核的反应过程 如unxesr 1n 由于中子的增值使裂变反应能持续地进行的过程称为 链式反应 发生链式反应的条件是 裂变物质的体积 大于或等于临界体积 3 轻核聚变轻核聚变是 轻核结合成 质量较大的核的反应过程 如hhhen 发生聚变反应的条件是 超高温 几百万摄氏度以上 热核反应 4 质能方程 质量亏损爱因斯坦质能方程e mc2 核子在结合成原子核时出现质量亏损 由质量亏损可求出释放的核能 e mc2 反之 由核能也可求出反应过程的质量亏损 1 已知天然放射现象放出 三种射线 下列说法正确的是 a 三种射线分别是氦原子核 电子和中子b 三种射线中 射线速度最快 射线电离作用最强 射线穿透能力最强c 射线轰击氮原子核可以产生质子 核反应方程为he ohd 英国物理学家j j 汤姆孙最早用 射线完成著名的 粒子散射实验 并提出核式结构的原子模型 答案c 射线是高速光子流 a错误 射线电离作用最强 b错误 发现质子的核反应方程是henoh c正确 卢瑟福最早用 射线完成著名的 粒子散射实验 并提出原子核式结构模型 d错误 c 2 下列核反应方程的说法中正确的是 anhche是 衰变方程bhhhe 是核裂变方程cuthhe是核聚变方程dhealpn是原子核人工转变方程 答案dnhche是原子核的人工转变方程 a错误hhhe 是核聚变方程 thhe是 衰变方程 b c均错误healpn是原子核的人工转变方程 d正确 d 3 在一个质子和一个中子结合成一个氘核的核反应过程中亏损的质量为 m 则此核反应过程中 a 向外界释放的能量为 mc2b 向外界释放的能量为 mcc 从外界吸收的能量为 mc2d 从外界吸收的能量为 mc 答案ahnd 此过程为核聚变 有质量亏损 释放能量 e mc2 a正确 a 深化拓展 考点一衰变规律 考点二核反应的四种类型 考点三质能方程及核能的释放 考点四运用爱因斯坦质能方程分析宇宙的演变 深化拓展考点一衰变规律1 三种射线的本质和特性 2 衰变和 衰变的比较 情景素材 教师备用 三种射线的穿透能力 1 1 2015北京理综 14 6分 0 89 下列核反应方程中 属于 衰变的是 anheohbuthhechhhendthpae b 答案ba项属于原子核的人工转变 b项属于 衰变 c项属于聚变反应 d项属于 衰变 1 2 2017北京昌平二模 18 图为一放射源发出的 射线进入同一匀强磁场 磁场未画出 中的径迹 表中列出了三种射线的本质和特性 答案a带电粒子垂直于磁场方向进入磁场 做匀速圆周运动 bqv m r 1 图中a的轨迹半径大 a为 射线 b为 射线 c不偏转 为 射线 由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里 由此可知 a 磁场方向垂直纸面向里 a为 射线 b为 射线b 磁场方向垂直纸面向里 a为 射线 b为 射线c 磁场方向垂直纸面向外 a为 射线 b为 射线d 磁场方向垂直纸面向外 b为 射线 c为 射线 a 考点二核反应的四种类型 2 1 2017北京西城一模 14 下列核反应方程中 属于核聚变的是 ahhhenbthpaecuthhedunbakr n a 答案ab为 衰变 c为 衰变 d为核裂变 a为核聚变 2 2下列说法正确的是 a 研制核武器的钚239pu 由铀239u 经过4次 衰变而产生bu在中子轰击下生成sr和xe的核反应前后核子总数减少c 20g的u经过两个半衰期后未衰变的铀核质量变为15gd 用 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 答案d由铀239u 经过2次 衰变即可得到钚239pu a错误 核反应过程中核子数是守恒的 故b错误 20g的u经过两个半衰期后未衰变的铀核质量应为5g c错误 射线是一种放射性射线 超剂量使用对人体是有害的 d正确 d 考点三质能方程及核能的释放1 质能方程爱因斯坦的相对论指出 物体的质量和能量存在着密切联系 即e mc2 这就是爱因斯坦的质能方程 2 质能方程的理解质能方程告诉我们质量和能量之间存在着简单的正比关系 物体的能量增大了 质量也增大 能量减小了 质量也减小 且核反应中释放的能量与质量亏损成正比 e mc2 3 核反应中释放的核能的计算 1 根据爱因斯坦质能方程 用核子结合成原子核时质量亏损 m 乘以真空中光速的平方 即 e mc2 2 根据1原子质量单位 1u 相当于931 5mev 用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931 5mev 即 e m 931 5mev 情景素材 教师备用 核反应堆示意图 3 1 2014北京理综 14 6分 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 答案c此核反应方程为hnh 根据爱因斯坦的质能方程得 e m c2 m1 m2 m3 c2 c正确 c 3 2 2017北京理综 23 18分 在磁感应强度为b的匀强磁场中 一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变 放射出的 粒子he 在与磁场垂直的平面内做圆周运动 其轨道半径为r 以m q分别表示 粒子的质量和电荷量 1 放射性原子核用x表示 新核的元素符号用y表示 写出该 衰变的核反应方程 2 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流 求圆周运动的周期和环形电流大小 3 设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能 新核的质量为m 求衰变过程的质量亏损 m 答案见解析 解析 1xyhe 2 设 粒子的速度大小为v 由qvb m t 得 粒子在磁场中运动周期t 环形电流大小i 3 由qvb m 得v 设衰变后新核y的速度大小为v 系统动量守恒mv mv 0v 由 mc2 mv 2 mv2 得 m 说明 若利用m m解答 亦可 考点四运用爱因斯坦质能方程分析宇宙的演变在宇宙中存在许许多多热核反应 也是宇宙星体演变的主要形式和规律 故爱因斯坦质能方程应用到宇宙天体中 就成为人类探究宇宙奥秘的主要方法 也是高考命题的常用手法 情景素材 教师备用 太阳内部时刻发生着核聚变 4 1太阳的能量来自下面的反应 四个质子 氢核 聚变成一个 粒子 同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子 e 若太阳辐射能量的总功率为p 质子h 氦核he 正电子e的质量分别为mp mhe me 真空中的光速为c 求 1 写出核反应方程式 2 核反应所释放的能量 e 3 在t时间内参与上述热核反应的质子数目 答案见解析解析 1 核反应方程式为hhe e e 2 质量亏损 m 4mp mhe 2me 根据爱因斯坦质能方程得 e mc2 核反应释放的能量 e 4mp mhe 2me c2 3 设时间t内参与热核反应的质子数为n依据能量关系pt n 得n 4 2天文学家测得银河系中氦的含量约为25 有关研究表明 宇宙中氦生成的途径有两条 一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的 二是在宇宙演化到恒星诞生后 由恒星内部的氢核聚变反应生成的 1 把氢核聚变反应简化为4个氢核 h 聚变成氦核 he 同时放出2个正电子 e 和2个中微子 e 请写出该氢核聚变反应的方程 并计算一次反应释放的能量 2 研究表明 银河系的年龄约为t 3 8 1017s 每秒钟银河系产生的能量约为1 1037j 即p 1 1037j s 现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应 试估算银河系中氦的含量 最后结果保留一位有效数字 3 根据你的估算结果 对银河系中氦的主要生成途径作出判断 可能用到的数据 银河系质量约为m 3 1041kg 原子质量单位1u 1 66 10 27kg 1u相当于1 5