高中物理课件原子和原子核(下) 2

1、吝店中学吝店中学 郝双郝双 一、一、核反应核反应 人工转变人工转变 放射性同位素的应用放射性同位素的应用 二、二、核能核能 对质能方程的理解对质能方程的理解 释放核能的途径释放核能的途径 核反应堆核反应堆 06-07学年度南京市金陵中学一模学年度南京市金陵中学一模3 06年广东东莞中学高考模拟试题年广东东莞中学高考模拟试题1 07年年4月苏州中学调研试卷月苏州中学调研试卷2 07年年1月广东省汕尾市调研测试月广东省汕尾市调研测试13 07年扬州市期末调研测试年扬州市期末调研测试3 07年扬州市期末调研测试年扬州市期末调研测试7 06年年5月深圳市第二次调研考试月深圳市第二次调研考试2 江苏省如

2、东高级中学江苏省如东高级中学07年年2月期末试卷月期末试卷1 2007年高考江苏卷年高考江苏卷2 07届南京市第一次调研测试届南京市第一次调研测试 14 合肥市合肥市2007年教学质量检测一年教学质量检测一3 07年苏锡常镇四市一模年苏锡常镇四市一模 1 07年苏锡常镇四市一模年苏锡常镇四市一模 2 07年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模8 07年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模15B 2007年物理海南卷年物理海南卷19(2) 一、核反应一、核反应 所有核反应的反应前后都遵守：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。）质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质

3、量并不守恒。） 1.核反应类型核反应类型 衰变：衰变： 衰变：衰变： e HThU 4 2 234 90 238 92 （核内）（核内）HenH 4 2 1 0 1 1 22 衰变：衰变： ePaTh 0 1 234 91 234 90 eHn 0 1 1 1 1 0 （核内）（核内） +衰变：衰变：eSiP 0 1 30 14 30 15 enH 0 1 1 0 1 1 （核内）（核内） 衰变：原子核处于较高能级衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级辐射光子后跃迁到低能级. 人工转变：人工转变： HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 （发现质子的核反应）（发现质子的核反应

4、） nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 （发现中子的核反应）（发现中子的核反应） nPHeAl 1 0 30 15 4 2 27 13 eSiP 0 1 30 14 30 15 （人工制造放射性同位素）（人工制造放射性同位素） 重核的裂变：重核的裂变： MeV6200.n3KrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续在一定条件下（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。不断地进行下去，这就是链式反应。 轻核的聚变：轻核的聚变：MeV617.nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 （需要

5、几百万度高温，所以又叫热核反应）（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 2.放射性同位素的应用放射性同位素的应用 利用其射线：利用其射线：射线电离性强，用于使空气电离，射线电离性强，用于使空气电离， 将静电泄出，从而消除有害静电。将静电泄出，从而消除有害静电。射线贯穿性强，射线贯穿性强， 可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线 均可使均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程发生突变，可用于生物工程，基因工程 。 作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊 断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子

6、结构及其功能断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能 进行考古研究。利用放射性同位素碳进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木，判定出土木 质文物的产生年代。质文物的产生年代。 一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种 元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易 处理。可制成各种形状，强度容易控制）处理。可制成各种形状，强度容易控制） 二、核能二、核能 1.核能核能: 核反应中放出的能叫核能。核反应中放出的能叫核能。 2.质量亏损质量亏损 核子结合生成原子核，所生成的原子

7、核的质量比生成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。它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 3.质能方程质能方程 （1）爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之）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：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。，这就是爱因斯坦的质能方程。 （2）质能方程的另一个表达形式是：）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。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，可以用在非

8、国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示。它表示1原原 子质量单位的质量跟子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。的能量相对应。 对质能方程的理解对质能方程的理解（3） 一定的质量一定的质量m总是跟一定的能量总是跟一定的能量mc2对应。核子在对应。核子在 结合成原子核时的总质量减少了结合成原子核时的总质量减少了,相应的总能量也相应的总能量也 要减少要减少,根据能量守恒定律，减少的这部分能量不根据能量守恒定律，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。会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。 反过来反过来,把原子核分裂成核子把原子核分裂成核子,总质量要增加，

9、总能总质量要增加，总能 量也要增加量也要增加,增加的这部分能量也不会凭空产生增加的这部分能量也不会凭空产生,要要 由外部来供给。能量总是守恒的由外部来供给。能量总是守恒的,在原子核反应伴在原子核反应伴 随有巨大的放能和吸能现象。随有巨大的放能和吸能现象。 物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量 增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和 能量发生了相互转化。能量发生了相互转化。 4.释放核能的途径释放核能的途径 凡是释放核能的核反应都有质量亏损。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

10、核时，平均每个核子的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。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。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铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定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。反应都是释放核能的。 5.核反应堆核反应堆 目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。 核

11、反应堆的主要组成是：核反应堆的主要组成是： 反应堆示意图反应堆示意图 核燃料。用浓缩铀核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀能吸收慢中子的铀235占占3%4%) 减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速, 以便被铀以便被铀235吸收）。吸收）。 控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。 冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出 去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。 水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。水泥

12、防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。 06-07学年度南京市金陵中学一模学年度南京市金陵中学一模3 3在下列四个方程中，在下列四个方程中，X1、X2、X3和和X4各代表某各代表某 种粒子，以下判断中正确的是种粒子，以下判断中正确的是 （ ） 1 141 56 92 36 1 0 235 92 3XBaKrnU XSiP 2 30 14 30 15 3 234 90 238 92 XThU 4 234 91 234 90 XPaTh AX1是是粒子粒子 BX2是质子是质子 CX3是中子是中子 DX4是电子是电子 D 06年广东东莞中学高考模拟试题年广东东莞中学高考模拟试题1 1关于放射性同位

13、素应用的下列说法中正确的有：关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有： ( ) A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电， 因此达到消除有害静电的目的因此达到消除有害静电的目的 B利用利用 射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人 体的透视体的透视 C用放射线照射作物种子能使其用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其发生变异，其 结果一定是成为更优秀的品种结果一定是成为更优秀的品种 D用用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免 对人体正常组织造成太大的危害对人体正常组

14、织造成太大的危害 D 07年年4月苏州中学调研试卷月苏州中学调研试卷2. 2钍核（钍核（ ）具有）具有放射性，它能放出一个电子放射性，它能放出一个电子 变成镤核（变成镤核（ ），伴随该过程会放出光子，下），伴随该过程会放出光子，下 列说法正确的是列说法正确的是 （ ） A光线可能是红外线光线可能是红外线,是钍原子跃迁产生的是钍原子跃迁产生的 B光线可能是光线可能是X射线射线,是镤原子跃迁产生的是镤原子跃迁产生的 C光线一定是光线一定是 射线射线,是钍核跃迁产生的是钍核跃迁产生的 D光线一定是光线一定是 射线射线,是镤核跃迁产生的是镤核跃迁产生的 Pa 234 91 Th 234 90 D 07

15、年年1月广东省汕尾市调研测试月广东省汕尾市调研测试13 解：解：核反应方程是：核反应方程是： nHH 1 0 1 1 2 1 核反应因质量亏损放出的能量核反应因质量亏损放出的能量 E=(mDmpmn)c2. 质子和中子获得的总动能是：质子和中子获得的总动能是：E+E 所以中子的动能为：所以中子的动能为： 2 1 2 1 2 Ec )mmm()EE(E npDKn 13、中子、中子 、质子、质子 、氘核、氘核D的质量分别为的质量分别为mn、mp、 mD，现用光子能量为，现用光子能量为E的的 射线照射静止氘核，使之分射线照射静止氘核，使之分 解，用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、解，用核

16、符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、 质子的动能相等，则中子的动能是多少？质子的动能相等，则中子的动能是多少？ n 1 0 p 1 1 07年扬州市期末调研测试年扬州市期末调研测试3 3当两个中子和两个质子结合成一个当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放粒子时，放 出出28.30MeV的能量，当三个的能量，当三个粒子结合成一个碳（粒子结合成一个碳（C） 核时，放出核时，放出7.26MeV的能量，则当的能量，则当6个中子和个中子和6个质个质 子结合成一个碳（子结合成一个碳（C）核时，释放的能量约为（）核时，释放的能量约为（ ） A21.04MeV B35.56MeV C77.64MeV D

17、92.16MeV 解：解：MeV.pn32822 MeV.C2673 3+得：得： MeV.Cpn169266 D 7下面说法中正确的是下面说法中正确的是 （ ） A （钍）经过一系列的（钍）经过一系列的和和衰变，成衰变，成 为为 ，铅核比钍核少，铅核比钍核少12个中子个中子 衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质 子和一个电子子和一个电子 C 射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很 大大 D利用利用 射线的电离作用，可检查金属内部有无射线的电离作用，可检查金属内部有无 砂眼或裂纹砂眼或裂纹 07年扬州市期末调研测试年

18、扬州市期末调研测试7 Th 232 90 Pb 208 82 B C 06年年5月深圳市第二次调研考试月深圳市第二次调研考试2 2、关于原子核，下列说法中正确的是、关于原子核，下列说法中正确的是 （ ） A原子核能发生原子核能发生衰变说明原子核内存在电子衰变说明原子核内存在电子 B核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度 C轻核的聚变反应可以在任何温度下进行轻核的聚变反应可以在任何温度下进行 D一切核反应都能释放核能一切核反应都能释放核能 B 江苏省如东高级中学江苏省如东高级中学07年年2月期末试卷月期末试卷1 12008年北京奥运会场馆周围年北京奥运会场馆

19、周围8090的路的路 灯将利用太阳能发电技术，奥运会灯将利用太阳能发电技术，奥运会90的洗浴热水将的洗浴热水将 采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于 太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核 反应过程可表示为反应过程可表示为 ( ) D. A. B. C. 24 4 2 1 1 HeH HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 nKrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 3 HeThU 4 2 232 90 238 92 A 2007年高考江苏卷年高考江

20、苏卷2 2、2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器， 通过通过 （钙（钙48）轰击）轰击 （锎（锎249）发生核反应，）发生核反应， 成功合成了第成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元号元素，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 的原子核先放出的原子核先放出3个相同的粒子个相同的粒子x，再连续经过，再连续经过3次次衰衰 变后，变成质量为变后，变成质量为282的第的第112号元素的原子核，则上号元素的原子核，则上 述过程中的粒子述过程中的粒子x是是 ( ) A、中

21、子、中子 B、质子、质子 C、电子、电子 D、粒子粒子 Ca 48 20 Cf 249 98 解：解：写出核反应方程式如下：写出核反应方程式如下： xHeYX m 33 4 2 282 112118 可见可见x为中子为中子 A 07届南京市第一次调研测试届南京市第一次调研测试 14 14物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断物理学家们普遍相信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发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在根据这一理论，在 太阳内部太阳内部4个氢核个氢核 ( )转化成一个氦核转化成一个氦核( )和两和两 个正电子个正电子( )并放出能量并放出能量.已知质子

22、质量已知质子质量mp1.0073u， 粒子的质量粒子的质量m 4.0015u，电子的质量，电子的质量m e 0.0005u 1u的质量对应的质量对应931.5MeV的能量。的能量。 （1）写出该热核反应方程）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兆电子）一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子 伏的能量伏的能量?（结果保留四位有效数字）（结果保留四位有效数字） e 0 1 H 1 1 He 4 2 解：解： （1） eHeH 0 1 4 2 1 1 24 （2）m4mp m - 2me =41.0073u-4.0015u- 20.0005u=0.0267 u E0.026

23、7 u 931.5MeV/u= 24.87 MeV 合肥市合肥市2007年教学质量检测一年教学质量检测一3 3据新华社报道，由我国自行设计、研制的世据新华社报道，由我国自行设计、研制的世 界第一套全超导核聚变实验装置（又称界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太人造太 阳阳”）已完成了首次工程调试。下列关于）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太人造太 阳阳”的说法正确的是的说法正确的是（ ） A“人造太阳人造太阳”的核反应方程式是的核反应方程式是 B“人造太阳人造太阳”的核反应方程式是的核反应方程式是 C根据公式根据公式 可知，核燃料的质量相同时，可知，核燃料的质量相同时， 聚变反应释放的

24、能量比裂变反应大得多聚变反应释放的能量比裂变反应大得多 D根据公式可知，核燃料的质量相同时，聚变反根据公式可知，核燃料的质量相同时，聚变反 应释放的能量与裂变反应释放的能量相同应释放的能量与裂变反应释放的能量相同 nHeHH 1 0 2 4 3 1 2 1 nKrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 3 2 mcE A C 07年苏锡常镇四市一模年苏锡常镇四市一模 1 1.下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) （A） 射线是一种来源是原子核衰变过程中受激射线是一种来源是原子核衰变过程中受激 发的电子从高能级向低能级跃迁时发出的发的电子从高能级向低能级跃迁时发出的

25、 （B）核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒）核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒 定律定律 （C）治疗脑肿瘤的）治疗脑肿瘤的“ 刀刀”是利用了是利用了 射线电离射线电离 本领大的特性本领大的特性 （D）某个平面镜反射光的能量为入射光能量的）某个平面镜反射光的能量为入射光能量的 80，即表示反射光光子的数量是入射光光子数，即表示反射光光子的数量是入射光光子数 量的量的80 D 07年苏锡常镇四市一模年苏锡常镇四市一模 2 2现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚 变产生的变产生的,大约在大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一亿年以后太阳内部将会启动

26、另一 种核反应，其核反应方程为：种核反应，其核反应方程为： ， 到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共 产生的已知产生的已知 的质量为的质量为m1， 的质量为的质量为m2，则，则 下列判断正确的是下列判断正确的是 ( ) （A）3m1m2 （B）3m1m2 （C）3m1=m2 （D）m1=3m2 CHeHeHe 12 6 4 2 4 2 4 2 He 4 2C 12 6 A 07年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模8 8原子核自发地放出电子的现象称为原子核自发地放出电子的现象称为衰变。开始时衰变。开始时 科学家曾认为科学家曾认为衰变中只放出电子

27、，即衰变中只放出电子，即粒子；后来发粒子；后来发 现这个过程中除了放出电子以外，还放出一种现这个过程中除了放出电子以外，还放出一种 叫做叫做“反中微子反中微子”的高速粒子，反中微子不带电。则的高速粒子，反中微子不带电。则 （ ） A原子核能发生原子核能发生衰变，说明原予核内含有电子衰变，说明原予核内含有电子 B发生发生衰变后的原子核的核子数不变，质子数却增衰变后的原子核的核子数不变，质子数却增 加加 C静止的原子核发生静止的原子核发生衰变时放出的能量大于衰变时放出的能量大于粒子粒子 与衰变后的核的动能之和与衰变后的核的动能之和 D. 静止的原子核发生静止的原子核发生衰变时衰变时粒子与衰变后的核

28、的动粒子与衰变后的核的动 量矢量和一定为零量矢量和一定为零 B C 07年江苏省扬州市一模年江苏省扬州市一模15B 15.B题题. 美国美国“里根里根”号核动力航空母舰的动力来自号核动力航空母舰的动力来自 核反应堆，其中主要的核反应方程式是核反应堆，其中主要的核反应方程式是 (1)在括号内填出在括号内填出 前的系数；前的系数； (2)用用m1、m2、m3均分别表示核均分别表示核 、 、 的质量，的质量，m表示中子的质量，则上述核反应过程中一表示中子的质量，则上述核反应过程中一 个铀个铀235核发生裂变产生的核能核发生裂变产生的核能E是多少是多少? (3)假设核反应堆的功率假设核反应堆的功率P=6.0105