高考物理一轮 14.3原子核课件.ppt

第3节原子核 1 放射性元素发出射线的现象 叫做天然放射现象 1896年由法国物理学家发现 2 放射性说明原子核内部是有结构的 1 1919年 卢瑟福用 粒子轰击氮原子核 发现了 并猜想原子核内还存在 1932年 他的学生查德威克通过实验证实了的存在 2 原子核是由质子和中子组成的 常用符号zax表示 x为元素符号 a表示核的 z表示核的 自发地 贝克勒尔 质子 中子 中子 质量数 电荷数 一 天然放射现象 二 原子核的衰变 1 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 2 分类 衰变 zax z 2a 4y 24he 衰变 zax z 1ay 10e3 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 1 同位素具有相同而不同的原子核 在元素周期表中处于同一位置 互称 有些同位素具有放射性 叫做放射性同位素 天然放射性同位素不过四十多种 而人工制造的放射性同位素已达1000多种 2 放射性同位素的应用 1 放射性同位素放出的射线应用于工业 探伤 农业 医疗等 2 作示踪原子 质子数 中子数 同位素 三 放射性同位素及应用 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 在原子核的尺度内 核力比库仑力大得多 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 四 核力与核能 2 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 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 爱因斯坦质能方程为 若核反应中的质量亏损为 m 释放的核能 e mc2 五 重核的裂变与轻核的聚变1 裂变 重核分裂成质量较小的核的反应 如 2 聚变 两个轻核结合成质量较大的核的反应 如 3 重核裂变和轻核聚变过程中都释放出 结合能 e mc2 92235u 01n 54136xe 3890sr 1001n 12h 13h 24he 01n 核能 题型一 原子核的衰变规律 答案 b 方法与知识感悟 1 原子核衰变规律 确定衰变次数的方法 1 设放射性元素zax经过n次 衰变和m次 衰变后 变成稳定的新元素z a y 则表示该核反应的方程为zax z a y n24he m 10e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程a a 4n z z 2n m 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 2 三种射线的比较 例2我国科学家研制 两弹 所涉及的基本核反应方程有 1 92235u 01n 3890sr 54136xe k01n 2 12h 13h 24he d01n关于这两个方程的下列说法 正确的是 a 方程 1 属于 衰变b 方程 2 属于轻核聚变c 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1d 方程 1 中k 6 方程 2 中d 1 题型二 核反应方程及核反应类型的判断 解析 本题考查核反应方程 1 式为典型的裂变方程 故a选项错误 2 为聚变反应 故b项正确 根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k 10 d 1 故c选项正确 本题难度较小 答案 bc 方法与知识感悟 核反应的四种类型 例3假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子 已知氘核的质量是2 0136u 中子的质量是1 0087u 氦核同位素的质量是3 0150u 1 聚变的核反应方程式是 在聚变核反应中释放出的能量为 mev 保留两位有效数字 2 若氚核和氦核发生聚变生成锂核 反应方程式为13h 24he 37li 已知各核子比结合能分别为eh 1 112mev ehe 7 075mev eli 5 603mev 试求此核反应过程中释放的核能 题型三 核能的计算 1 2011浙江 关于天然放射现象 下列说法正确的是 a 射线是由氦原子核衰变产生的b 射线是由原子核外电子电离产生的c 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的d 通过化学反应不能改变物质的放射性 d 2 2012福建 关于近代物理 下列说法正确的是 a 射线是高速运动的氦原子b 核聚变反应方程h h he n中 n表示质子c 从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比d 玻尔将量子观念引入原子领域 其理论能够解释氢原子光谱的特征 d 解析 射线是高速氦核流 故a项错误 n表示中子 故b项错误 根据光电效应方程ek h w0可知 光电子的最大初动能与照射光的频率 是一次函数关系 故c项错误 根据近代物理学史知 d项正确 3 关于半衰期 以下说法正确的是 a 同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中的长b 升高温度可以使半衰期缩短c 氡的半衰期为3 8天 若有4个氡原子核 经过3 8天就只剩下2个d 氡的半衰期为3 8天 4克氡原子核 经过3 8天就只剩下2克 d 解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律 半衰期对几个原子核来说是无意义的 上述说法中c是错误的 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定 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 故a b错误 因此 正确选项只有d d 巩固基础 1 2012天津 下列说法正确的是 a 采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期b 由波尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子c 从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力d 原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量 b 解析 放射性元素的半衰期与压强 温度以及它是单质还是化合物无关 因此无法采用物理或化学方法改变放射性元素的半衰期 选项a错误 氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子 选项b正确 遥感摄影是利用红外线具有良好的衍射能力 选项c错误 核子结合成原子核时 产生质量亏损 释放核能 故原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量 选项d错误 2 2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器 通过2048ca 钙48 轰击98249cf 锎249 发生核反应 成功合成了第118号元素 这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素 实验表明 该元素的原子核先放出3个相同的粒子x 再连续经过3次 衰变后 变成质量数为282的第112号元素的原子核 则上述过程中的粒子x是 a 中子b 质子c 电子d 粒子 a 3 如图所示 为氢原子的能级图 若在气体放电管中 处于基态的氢原子受到能量为12 8ev的高速电子轰击而跃迁到激发态 在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中 a 最多能辐射出10种不同频率的光子b 最多能辐射出6种不同频率的光子c 能辐射出的波长最长的光子是从n 5跃迁到n 4能级时放出的d 能辐射出的波长最长的光子是从n 4跃迁到n 3能级时放出的 bd ac 5 14c测年法是利用14c衰变规律对古生物进行年代测定的方法 若以横坐标t表示时间 纵坐标m表示任意时刻14c的质量 m0为t 0时14c的质量 下面四幅图中能正确反映14c衰变规律的是 c 提升能力 d b 8 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论 其中的两个核反应方程为11h 612c 713n q1 11h 715n 612c x q2方程中q1 q2表示释放的能量 相关的原子核质量见下表 以下推断正确的是 a x是23he q2 q1b x是24he q2 q1c x是23he q2 q1d x是24he q2 q1 b 解析 由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知x是24he 放出热量分别为q1和q2的两个核反应中质量亏损分别为0 0021u和0 0053u 故q2 q1 9 关于 三种射线 下列说法中正确的是 a 射线是原子核自发放射出的氦核 它的穿透能力最强b 射线是原子核内中子转化成质子时形成的电子 它具有中等的穿透能力c 射线一般伴随着 或 射线产生 它的穿透能力最强d 射线是电磁波 它的穿透能力最弱 bc 10 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核 同时辐射出一个 光子 已知质子 中子 氘核的质量分别为m1 m2 m3 普朗克常量为h 真空中的光速为c 该聚变反应过程中的质量亏损为 光子的波长为 m1 m2 m3 11 2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界 太阳能屋顶 太阳能幕墙 太阳能汽车 太阳能动态景观 科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应 即在太阳内部4个氢核 11h 转化成一个氦核 24he 和两个正电子 10e 并放出能量 已知质子质量mp 1 0073u 粒子的质量m 4 0015u 电子的质量me 0 0005u 1u的质量相当于931mev的能量 1 写出该热核反应方程 2 一次这样的热核反应过程中释放出多少mev的能量 结果保留四位有效数字 解析 1 411h 24he 210e 2 m 4mp m 2me 4 1 0073u 4 0015u 2 0 0005u 0 0267u e 0 0267 931mev 24 86mev 12 1 核反应堆中的核废料具有很强的放射性 目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中 然后 将选项前的字母代号填在横线上 a 沉入海底b 放至沙漠c 送到月球d 深埋地下 2 图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章 通过照相底片被射线感光的区域 可以判断工作人员受到何种辐射 当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光 而铅片下的照相底片未被感光时 结合图甲分析工作人员受到了射线的辐射 当所有照相底片都被感光时 工作人员受到了射线的辐射 d 再上台阶 3 利用氦 3 23he 和氘进行的聚变安全无污染 容易控制 月球上有大量的氦 3 每个航天大国都将获得氦 3作为开发月球的重要目标之一 嫦娥一号 探月卫星执行的一项重要任务就是评估月球中氦 3的分布和储量 已知两个氘核 12h 聚变生成一个氦 3 则该核反应方程为 已知12h的质量为m1 23he的质量为m2 反应中新产生的粒子的质量为m3 则上