高三物理总复习 15.3原子核与放射性 核能课件 鲁科版.ppt

第三节原子核与放射性核能 一 天然放射现象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 自发地 贝克勒尔 质子 中子 中子 2 原子核是由质子和中子组成的 常用符号x表示 x为元素符号 a表示核的 z表示核的 二 原子核的衰变1 定义 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 质量数 电荷数 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 三 放射性同位素及应用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 半数 核内部本身 物理或化学状态 质子数 中子数 同位素 2 分类 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 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 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 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 质能方程 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 结合能 e mc2 mc2 3 重核裂变和轻核聚变过程中都释放出 核能 课堂互动讲练 一 三种射线的比较 名师点睛 1 自然界中原子序数大于或等于83的所有元素 都能自发地放出射线 原子序数小于83的元素 有的也具有放射性 2 天然放射现象说明原子核是有内部结构的 元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响 即时应用1 如图15 3 1所示 铅盒内装有能释放 和 射线的放射性物质 在靠近铅盒的顶部加上电场e或磁场b 在图 甲 乙 中分别画出射线运动轨迹的示意图 在所画轨迹上须标明是 和 中的哪种射线 解析 粒子带正电 在甲图电场中右偏 在乙图磁场受到指向左侧的洛伦兹力向左偏 粒子带负电 故在甲图中左偏而在乙图中右偏 粒子不带电故不发生偏转 如图所示 曲率半径不作要求 每种射线可只画一条轨迹 答案 见解析 二 原子核的衰变1 原子核衰变规律 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 名师点睛 1 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律 个别原子核经多长时间衰变无法预测 对个别或极少数原子核 无半衰期可言 2 原子核衰变时质量数守恒 但并非质量守恒 核反应过程前 后质量发生变化 质量亏损 而释放出核能 质量与能量相联系 即时应用2 2010年高考福建卷 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 解析 选c 14c衰变过程中每经过一个半衰期 质量减少为原来的一半 故其质量减少得越来越慢c项正确 三 核反应的类型及核能计算1 核反应的四种类型 2 核能的计算方法 1 根据 e mc2计算 计算时 m的单位是 kg c的单位是 m s e的单位是 j 2 根据 e m 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 m的单位是 u e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 核子平均结合能 核子数 名师点睛 1 核反应过程一般都不是可逆的 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 3 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 遵循电荷数守恒 即时应用 经典题型探究 如图15 3 3所示 a为未知天然放射源 b为薄铝片 c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场 d为荧光屏 e为固定不动的显微镜筒 实验时 如果将强电场c撤去 从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化 如果再将薄铝片b移开 则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大为增加 由此可判定放射源所发出的射线可能为 图15 3 3 a 射线和x射线b 射线和 射线c 射线和 射线d 射线和 射线 思路点拨 根据三种射线的特性分析 解析 粒子的贯穿本领很小 一张薄铝片就可把它挡住 射线能穿透几毫米厚的铝板 射线能贯穿几厘米厚的铅板 撤去电场后 荧光屏上闪烁亮点数没有变化 说明原先能到达荧光屏的射线不带电 放射源放出的射线中有 射线 撤去薄铝片 闪烁亮点数大为增加 说明放射源发出的射线中有 射线 故d正确 答案 d 规律总结 解答该题时要认真读懂题意 还要很好地理解实验装置及其作用 更要对 三种射线的贯穿本领 带电情况有清晰的了解 解析 1 设 衰变次数为x 衰变次数为y 由质量数守恒和电荷数守恒得232 208 4x90 82 2x y解得x 6 y 4 c错d对 铅核 钍核的质子数分别为82 90 故a对 铅核 钍核的中子数分别为126 142 故b对 规律总结 1 质量数 电荷数守恒是解决衰变次数