高考物理一轮复习第13章原子结构原子核第2讲放射性元素的衰变核能课件新人教版选修3_5

第十三章原子结构原子核 选修3 5 第2讲放射性元素的衰变核能 知识梳理自测 一 原子核1 原子核的组成 1 原子核由 和 组成 质子和中子统称为 2 原子核的核电荷数 数 原子核的质量数 质子和中子都为一个单位质量 2 同位素 具有相同 不同 的原子 因为在元素周期表中的 相同 同位素具有相同的 性质 原子核的组成 放射性 放射性同位素 射线的危害和防护 质子 中子 核子 质子 质子数 中子数 质子 中子 位置 化学 二 天然放射现象1 天然放射现象元素 地放出射线的现象 首先由 发现 天然放射现象的发现 说明 还具有复杂的结构 2 放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫 具有放射性的元素叫 3 三种射线放射性元素放射出的射线共有三种 分别是 射线 射线 射线 自发 贝克勒尔 原子核 放射性 放射性元素 4 三种射线的比较 高速电子流 2e c不偏转最强很弱 5 放射性同位素的应用与防护 1 放射性同位素 有 放射性同位素和 放射性同位素两类 放射性同位素的化学性质相同 2 应用 消除静电 工业探伤 作 等 3 防护 防止放射性对人体组织的伤害 天然 人工 示踪原子 原子核的衰变半衰期 粒子或 粒子 半数 内部 1 核力 1 定义 原子核内部 核子间所特有的相互作用力 2 特点 核力是强相互作用的一种表现 核力是短程力 作用范围在1 5 10 15m之内 每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用 2 结合能核子结合为原子核时 的能量或原子核分解为核子时 的能量 叫做原子核的结合能 亦称核能 核力 结合能 质量亏损 释放 吸收 3 比结合能 1 定义 原子核的结合能与核子数之比 称做比结合能 也叫平均结合能 2 特点 不同原子核的比结合能不同 原子核的比结合能越大 表示原子核中核子结合得越牢固 原子核越稳定 4 质能方程 质量亏损爱因斯坦质能方程E 原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小 m 这就是质量亏损 由质量亏损可求出释放的核能 E mc2 mc2 1 重核裂变 裂变反应和聚变反应 裂变反应堆 核反应方程 观察重核裂变的示意图 完成以下内容 1 重核裂变定义 受到高能粒子的轰击而分裂成几个 的过程 2 重核裂变的特点 裂变过程中释放出 裂变的同时能够释放出2 3 或更多 个 裂变的产物不是唯一的 对于铀核裂变有二分裂 三分裂和四分裂形式 但三分裂和四分裂概率比较小 质量数较大的原子核 质量数较小的原子核 巨大的能量 中子 中子 链式反应 原子弹 镉棒 2 轻核聚变根据示意图完成以下内容 1 定义 两轻核结合成 的核的反应过程 轻核聚变反应必须在高温下进行 因此又叫 质量较大 热核反应 思维辨析 1 衰变中的电子来源于原子核外电子 2 核反应方程的质量数守恒 方程两边的质量也相等 3 如某放射性元素的半衰期是5天 那么100个该元素的原子核经过10天还剩下25个 4 目前核电站多数是采用核聚变反应发电 5 氢核 中子和氘核的质量分别为m1 m2 m3 当氢核与中子结合为氘核时 放出的能量为 m1 m2 m3 c2 6 三种射线 按穿透能力由强到弱的排列顺序是 射线 射线 射线 BD 解析 因为观察到威尔逊云室中存在又细又直的径迹 是 射线的径迹 A选项错误 B选项正确 射线粒子的运动肉眼是观察不到的 观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴 C选项错误 D选项正确 解析 半衰期与外界因素无关 A错误 天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B正确 卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结构 C错误 重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损 都向外界放出核能 D正确 BD ACD 解析 半衰期是固定不变的 故在考古中可利用14C来测定年代 故A正确 裂变和聚变过程都有质量亏损 释放能量 故B错误 比结合能越大 表示原子核中核子结合得越牢固 原子核越稳定 故C正确 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时 释放光子 由高轨道跃迁到低轨道 速度增大 动能增大 电势能减小 故D正确 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应 根据光电效应方程 最大初动能与入射光的频率有关 与光照强度无关 故E错误 解析 放射性同位素用作示踪原子 主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理 化学 生物过程 既要利用化学性质相同 也要利用衰变规律不受物理 化学变化的影响 同时还要考虑放射性废料容易处理 因此选项A B C正确 选项D不正确 ABC 核心考点突破 原子核的衰变半衰期 注意 射线是伴随 衰变或 衰变产生的 放出 射线后 原子核的电荷数和质量数都不变 其实质是放射性元素的原子核在发生 衰变或 衰变时 由于产生的某些新核具有过多的能量 核处于激发态 而辐射出光子 当放射性物质发生连续衰变时 原子核中有的发生 衰变 有的发生 衰变 同时伴有 射线产生 这时可连续放出三种射线 ABD 解题探究 1 核反应方程满足什么规律 2 写出计算剩余质量的公式 类题演练1 4 1 核反应的四种类型 核反应类型及核反应方程 2 核反应过程一般是不可逆的 书写核反应方程不能用等号 只能使用单向箭头 连接 并表示反应方向 3 核反应过程遵循质量数守恒 而不是质量守恒 核反应过程中伴随着能量的巨大变化 反应前后质量会变化 一般质量会亏损 4 核反应过程中遵循电荷数守恒原理 E B A 2 求B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 解题探究 1 试写出 粒子 粒子 中子的符号 2 原子弹利用的反应类型是什么 3 氢弹利用的反应类型是什么 解析 1 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 E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 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 答案 2 14488 3 轻核聚变重核裂变 衰变 衰变人工转变 类题演练2 1 质能方程的理解 1 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 2 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 3 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 核能的计算 2 核能释放的两种途径的理解中等大小的原子核的比结合能最大 这些核最稳定 1 使较重的核分裂成中等大小的核 2 较小的核结合成中等大小的核 核子的比结合能都会增加 都可以释放能量 3 核反应过程中的综合问题 1 两个守恒定律的应用若两原子核发生核反应生成两种或两种以上的新生原子核过程中满足动量守恒的条件 则 衰变中 粒子和新生原子核在磁场中的轨迹内切 如图 乙 所示 3 计算核能的两种方法 根据爱因斯坦质能方程 用核反应过程中质量亏损的千克数乘以真空中光速的平方 即 E mc2 根据1原子质量单位