【优化方案】浙江省高考物理总复习 第13章第三节 核反应 核能课件 大纲人教版.ppt

第三节核反应核能 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第三节核反应核能 基础知识梳理 基础知识梳理 一 原子核的组成1 原子核由 和 组成 两者统称为 2 原子核常用表示 x为元素符号 上角标a表示核的质量数 下角标z表示核的 原子序数 3 同位素是具有相同的 而 不同的原子核 在元素周期表中处于同一位置 二 天然放射现象1 天然放射现象 某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象 这些元素称放射性元素 质子 中子 核子 电荷数 质子数 中子数 2 三种射线的本质 射线是 射线是 射线是 三 原子核的衰变1 衰变 原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化 可分为 并伴随着 射线放出 2 半衰期 放射性元素的原子核有 发生衰变所需要的时间 四 核能1 核反应规律 在核反应中 守恒 守恒 氦核 电子 光子 衰变 衰变 质量数 半数 动量 2 核力 1 概念 组成原子核的 之间存在的作用力 2 核力特点 核力是 强力 的一种表现 在它的作用范围内 核力比库仑力大得多 核力是 力 作用范围在1 5 10 15m之内 每个核子只跟 的核子发生核力作用 这种性质称为核力的饱和性 核子 强相互作用 短程 相邻 3 质量亏损 1 爱因斯坦质能方程 2 质量亏损 原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象 4 结合能 克服核力束缚 使原子核分解为单个 时需要的能量 或若干个核子在核力作用下结合成 时需要的能量 五 核裂变和核聚变1 重核裂变 1 定义 使重核分裂成 的原子核的核反应 e mc2 小于 核子 原子核 质量较小 2 铀核裂变 用中子轰击铀核时 铀核发生裂变 一种典型的反应是生成钡和氪 同时放出三个中子 核反应方程为 3 链式反应 由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应 4 链式反应的条件 要有足够浓度的235u 铀块体积需 临界体积 或铀块质量 临界质量 2 轻核聚变 1 定义 两个轻核结合成 的核 这样的核反应叫聚变 2 聚变发生的条件 使物体达到几百万度的高温 大于 大于 较重 课堂互动讲练 一 三种射线的比较 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2009年高考上海卷 放射性元素衰变时放出的三种射线 按穿透能力由强到弱的排列顺序是 a 射线 射线 射线b 射线 射线 射线c 射线 射线 射线d 射线 射线 射线解析 选b 由放射线的本质和特性知 三种射线的穿透能力是 射线最强 射线最弱 由此可知 选项b正确 二 原子核的衰变1 原子核衰变规律 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 即时突破 小试牛刀 2 关于放射性元素的半衰期 下列说法正确的有 a 是原子核质量减少一半所需的时间b 是原子核有半数发生衰变所需的时间c 把放射性元素放在密封的容器中 可以减慢放射性元素的半衰期d 可以用来测定地质年代 生物年代等 解析 选bd 原子核衰变成新核 新核与未衰变的核在一起 故半衰期并不是原子核的数量 质量减少一半 a错b对 衰变快慢由原子核内部因素决定 与原子所处的物理状态或化学状态无关 常用其测定地质年代 生物年代等 故c错d对 三 核反应的四种类型 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 解析 选ac 衰变是放射出氦核的天然放射现象 a正确 衰变是放射出电子的天然放射现象 而b项是发现质子的原子核人工转变 故b错 c项是轻核的聚变 d项是 衰变现象 故c对d错 四 核能的产生和计算1 获得核能的途径 1 重核裂变 某些重核分裂成中等质量的核的反应过程 同时释放大量的核能 要使铀235发生链式反应以持续地输出能量 铀块的体积应大于它的临界体积 重核的裂变 如应用 原子弹 核反应堆 2 轻核聚变 某些轻核结合成质量较大的核的反应过程 同时释放出大量的核能 要想使氘核和氚核合成氦核 必须达到几百万度以上的高温 因此聚变反应又叫热核反应 轻核的聚变 如应用 氢弹 可控热核反应 2 核能的计算方法 1 根据爱因斯坦质能方程列式计算 即 e mc2 m的单位 kg 2 根据1原子质量单位 u 相当于931 5兆电子伏能量 则 e m 931 5mev m的单位 u 1u 1 6606 10 27kg 3 核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律 因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能 特别提醒 1 质量数与质量是两个不同的概念 核反应中质量数 电荷数都守恒 但核反应中依然有质量亏损 2 爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系 并不表示质量和能量之间的转变关系 即 核反应中的质量亏损 并不是这部分质量消失或质量转化为能量 质量亏损也不是核子个数的减少 核反应中核子的个数是不变的 3 质量亏损并不否定质量守恒定律 即时应用 即时突破 小试牛刀 4 2010年高考北京卷 太阳因核聚变释放出巨大的能量 同时其质量不断减少 太阳每秒钟辐射出的能量约为4 1026j 根据爱因斯坦质能方程 太阳每秒钟减少的质量最接近 a 1036kgb 1018kgc 1013kgd 109kg解析 选d 本题考查了爱因斯坦质能方程 解答本题要熟记公式 e mc2 由公式可得 m 所以d选项正确 经典题型探究 图12 3 1 解析 1 选abd 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 答案 1 abd 2 正电子56天 1 是发现中子的核反应方程 是研究原子弹的基本核反应方程 是研究氢弹的基本核反应方程 2 求b项中x的质量数和中子数 3 判断以上五个核反应的反应类型 思路点拨 根据核反应方程遵循的基本规律 正确书写方程 还要注意衰变 人工转变 裂变 聚变的区别 解析 1 e是查德威克发现中子的核反应方程 a是氢弹 b是原子弹的核反应方程 2 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 3 衰变是原子核自发地放出 粒子或 粒子的反应 c是 衰变 d是 衰变 e是人工控制的原子核的变化 属人工转变 裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应 b是裂变 聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反应 a是聚变 答案 1 eba 2 14488 3 见解