广东省高中物理第一轮总复习 第12章第2讲原子核 粤教版 新课标.ppt

1 天然放射现象 1 天然放射现象中三种射线及其物质微粒的有关特性的比较 三种射线在匀强磁场 匀强电场 正交电场和磁场中的偏转情况比较 如图甲 乙所示 在匀强磁场和匀强电场中都是 比 的偏转大 不偏转 区别是 在磁场中偏转轨迹是圆弧 在电场中偏转轨迹是抛物线 丙图中 肯定打在o点 如果 也打在o点 则 必打在o点下方 如果 也打在o点 则 必打在o点下方 2 天然衰变中核的变化规律在核的天然衰变中 核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒 衰变 随着 衰变 新核在元素周期表中位置向前移2位 即 衰变 随着 衰变 新核在元素周期表中位置向后移1位 即 衰变 随着 衰变 变化的不是核的种类 而是核的能量状态 但一般情况下 衰变总是伴随 衰变或 衰变进行的 2 关于半衰期的几个问题 1 定义 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间 2 意义 反映了核衰变过程的统计快慢程度 3 特征 只由核本身的因素所决定 而与原子所处的物理状态或化学状态无关 4 理解 搞清了对半衰期的如下错误认识 也就正确地理解了半衰期的真正含义 第一种错误认识是 n0 大量 个放射性元素的核 经过一个半衰期t 衰变了一半 再经过一个半衰期t 全部衰变完 第二种错误认识是 若有4个放射性元素的核 经过一个半衰期t 将衰变2个 事实上 n0 大量 个某种放射性元素的核 经过时间t后剩下的这种核的个数为 而对于少量的核 如4个 是无法确定其衰变所需要的时间的 这实质上就是 半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度 的含义 3 原子核的人工转变和原子核的组成用高速运动的粒子去轰击原子核 是揭开原子核内部奥秘的基本方法 轰击结果产生了另一种新核 其核反应方程的一般形式为其中是靶核的符号 x为入射粒子的符号 a z y是新生核的符号 y是放射出的粒子的符号 1919年卢瑟福首先做了用 粒子轰击氮原子核的实验 在了解卢瑟福的实验装置 进行情况和得到的实验结果后 应该记住反应方程式 这是人类第一次发现质子的核反应方程 另外 对1930年查德威克发现中子的实验装置 过程和结果也应有个基本的了解 值得指出的是 查德威克在对不可见粒子的判断中 运用了能量和动量守恒定律 科学地分析了实验结果 排除了 射线的可能性 确定了是一种粒子 中子 发现中子的核反应方程这同样是应该记住的 4 核能对这部分内容 应该注意以下几点 1 已经确定核力的主要特性有 1 是一种很强的力 相比于其他的力 2 是一种短程力 2 一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应 核子在结合成原子核时的总质量减少了 相应的总能量也要减少 根据能量守恒定律 减少的这部分能量不会凭空消失 它要在核子结合过程中释放出去 反过来 把原子核分裂成核子 总质量要增加 总能量也要增加 增加的这部分能量也不会凭空产生 要由外部来供给 能量总是守恒的 原子核反应伴随有巨大的放能和吸能现象 3 核反应中释放或吸收的能量 可以根据反应物和生成物间的质量差用质能关系方程来计算 4 核反应中能量的吸 放 跟核力的作用有关 当核子结合成原子核时 核力要做功 所以放出能量 把原子核分裂成核子时 要克服核力做功 所以要由外界提供能量 主题 1 关于天然放射性及放射线 双选 如图12 2 1所示 铅盒a中装有天然放射性物质 放射线从其右端小孔中水平向右射出 在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场 则下列说法中正确的有 图12 2 1 a 打在图中a b c三点的依次是 射线 射线和 射线b 射线和 射线的轨迹是抛物线c 射线和 射线的轨迹是圆弧d 如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场 则屏上的亮斑可能只剩下b ac 放射性物质所放射出来的射线的带电性质 由左手定则可知粒子向右射出后 在匀强磁场中 粒子受的洛伦兹力向上 粒子受的洛伦兹力向下 轨迹都是圆弧 由于 粒子速度约是光速的1 10 而 粒子速度接近光速 所以在同样的混合场中不可能都做直线运动 如果一个打在b 则另一个必然打在b点下方 在另加一个电场的时候 要注意受力与磁场受力不同 注意不是做平抛运动 图12 2 2 单选 主要用于火灾报警的离子烟雾传感器如图12 2 2所示 在网罩 内有电极 和 a b端接电源 是一块放射性同位素镅241 它能放射出一种很容易使气体电离的粒 子 平时 镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离 在a b间形成较强的电流 发生火灾时 烟雾进入网罩内 烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子 导致电流发生变化 电路检测到这种变化从而发出警报 下列有关这种报警器的说法正确的是 a 镅241发出的是a粒子 有烟雾时电流增强b 镅241发出的是a粒子 有烟雾时电流减弱c 镅241发出的是b粒子 有烟雾时电流增强d 镅241发出的是b粒子 有烟雾时电流减弱 三种射线中a射线的电离本领最强 当有烟尘时 由于烟尘吸收空气中的离子和a粒子 所以电流会减弱 b 双选 天然放射现象显示出 a 原子不是单一的基本粒子b 原子核不是单一的基本粒子c 原子核具有复杂的结构d 原子内部大部分是空的天然的放射现象是从原子核中放射出来的 并且放出不同的三种射线 只能说明原子核内部很复杂 bc 如图12 2 3所示 是利用放射线自动控制铝板厚度的装置 假如放射源能放射出 三种射线 而根据设计 图12 2 3 该生产线压制的是3mm厚的铝板 那么是三种射线中的射线对控制厚度起主要作用 当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时 将会通过自动装置将m n两个轧辊间的距离调一些 大 射线 三种射线的对比 射线不能穿过3mm厚的铝板 射线又很容易穿过3mm厚的铝板 基本不受铝板厚度的影响 而 射线刚好能穿透几毫米厚的铝板 因此厚度的微小变化会使穿过铝板的 射线的强度发生较明显变化 即是 射线对控制厚度起主要作用 若超过标准值 说明铝板太薄了 应该将两个轧辊间的距离调节得大些 本题是三种射线在实际工业上的运用 主题 2 关于原子核的衰变衰变 放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变 衰变规律 电荷数和质量数都守恒 确定衰变次数的方法 设放射性元素经过n次 衰变m次 衰变后 变成稳定的新元素a z y 则表示核反应的方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程a a 4n z z 2n m两式联立得 由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组 衰变成共发生了次 衰变和次 衰变 衰变和 衰变方程及特点 根据衰变规律 的质量数比的质量数减少了238 222 16 而天然放射只有 衰变才能使质量数减少 且每次 衰变减少质量数为4 故发生了16 4 4次 衰变 因每次 衰变核的电荷数减少2 故由于 衰变核的电荷数应减少4 2 8 而核的电荷数仅比u核少了92 86 6 故说明发生了2次 衰变 即92 8 2 86 2 4 在分析有关 衰变的问题时 应抓住每次 衰变质量数减4 电荷数减2和每次 衰变时质量数不变 电荷数加1这一衰变规律进行分析 衰变前后总电荷量和总质量数守恒 单选 近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展 科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时 发现所生成的超重元素的核经过6次 衰变后成为由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 a 124 259b 124 265c 112 265d 112 277每次 衰变质量数减少4 电荷数减少2 因此该超重元素的质量数应是277 电荷数应是112 选d d 单选 目前 在居室装修中经常用到花岗岩 大理石等材料 这些岩石都不同程度地含有放射性元素 如有些含有铀 钍的花岗岩会释放出放射性气体氡 氡会发生放射性衰变 放出 射线 已知氡的半衰期为3 8天 则下列说法正确的是 a 发生 衰变时 生成的核与原来的核相比 中子数少2b 发生 衰变时 释放出电子 说明原子核内有电子存在 c 射线一般伴随着 或 射线产生 其中 射线的穿透能力最强 电离能力也最强d 若只有4个氡核 经7 6天一定只剩下1个氡核 a 衰变和 衰变 对半衰期的理解 发生 衰变时 生成的核与原来的核相比 中子数和质子数都少2 a正确 发生 衰变时 释放出电子 是因为中子转化为质子时产生了正电荷 根据电荷守恒可知同时产生电子带负电荷 b错 射线一般伴随着 或 射线产生 其中 射线的穿透能力最强 电离能力最弱 c错误 半衰期是统计规律 适用于有大量原子核的衰变 d错误 半衰期是统计规律 适用于有大量原子核的衰变 不针对某几个 双选 下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是 a 同种放射性元素 在化合物中的半衰期比在单质中长b 放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关 它是一个统计规律 只对大量的原子核才适用c 氡的半衰期是3 8天 若有4g氡原子核 则经过7 6天就只剩下1gd 氡的半衰期是3 8天 若有4个氡原子核 则经过7 6天就只剩下一个根据对半衰期的正确理解 说法正确的是bc bc 单选 k 介子衰变的方程为k 0 其中k 介子和 介子带负的基元电荷 0介子不带电 如图12 2 3所示一个k 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中 其轨迹为圆弧ap 衰 图12 2 3 变后产生的 介子的轨迹为圆弧pb 两轨迹在p点相切 它们的半径rk 与r 之比为2 1 0介子的轨迹未画出 由此可知 介子的动量大小与 0介子的动量大小之比为 a 1 1b 1 2c 1 3d 1 6 c 衰变过程中微观粒子的圆周运动规律带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r mv qb k 介子和 介子电荷量又相同 说明它们的动量大小之比是2 1 方向相反 由动量守恒得 0介子的动量大小是 介子的三倍 方向与 介子的速度方向相反 选c 主题 3 核反应核反应类型 1 衰变 衰变 核内 衰变 核内 衰变 核内 衰变 原子核处于较高能级 辐射光子后跃迁到低能级 2 人工转变 发现质子的核反应 发现中子的核反应 人工制造放射性同位素 3 重核的裂变 在一定条件下 超过临界体积 裂变反应会连续不断地进行下去 这就是链式反应 4 轻核的聚变 需要几百万度高温 所以又叫热核反应 所有核反应的反应前后都遵守 质量数守恒 电荷数守恒 注意 质量并不守恒 单选 一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应 其裂变方程为 则下列叙述正确的是 a x原子核中含有86个中子b x原子核中含有141个核子c 因为裂变时释放能量 根据e mc2 所以裂变后的总质量数增加d 因为裂变时释放能量 出现质量亏损 所以生成物的总质量数减少 a 核反应的反应前后 质量数守恒 电荷数守恒根据质量数守恒得x的质量数为140 根据电荷数守恒得x的电荷数为54 则x的中子数为86个 a正确 b错 裂变时释放能量 存在质量亏损 裂变后的总质量减小 但总质量数不变 cd错误 先计算出相应的质量数和电荷数再判断 主题 4 核能1 核能核反应中放出的能叫核能 2 质量亏损核子结合生成原子核 所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些 这种现象叫做质量亏损 3 质能方程爱因斯坦的相对论指出 物体的能量和质量之间存在着密切的联系 它们的关系是 e mc2 这就是爱因斯坦的质能方程 质能方程的另一个表达形式是 e mc2 以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位 在非国际单位里 可以用1u 931 5mev 它表示1原子质量单位的质量跟931 5mev的能量相对应 在有关核能的计算中 一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制 4 释放核能的途径凡是释放核能的核反应都有质量亏损 核子组成不同的原子核时 平均每个核子的质量亏损是不同的 所以各种原子核中核子的平均质量不同 核子平均质量小的 每个核子平均放的能多 铁原子核中核子的平均质量最小 所以铁原子核最稳定 凡是由平均质量大的核 生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的 单选 静止的氡核放出 粒子后变成钋核 粒子动能为e 若衰变放出的能量全部变为反冲核和 粒子的动能 真空中的光速为c 则该反应中的质量亏损为 a b 0c d c 质能方程e mc2 由于动量守恒 反冲核和 粒子的动量大小相等 由 它们的动能之比为4 218 因此衰变释放的总能量是 e 由质能方程得质量亏损是本题需要灵活运用动能与动量之间的关系 损失的质量全部转化为能量 双选 一个中子和一个质子相结合生成一个氘核 若它们的质量分别是m1 m2 m3 则 a 由于反应前后质量数不变 所以m1 m2 m3b 由于反应时释放出了能量 所以m1 m2 m3c 由于反应在高温高压下进行 从而吸收能量 所以m1 m2