2022届高考物理一轮复习第十二章交变电流传感器波粒二象性第3讲放射性元素的衰变核能课件新人教版

1、第3讲放射性元素的衰变核能必备知识自主排查【知识再现知识再现】一、放射现象、原子核的组成、衰变一、放射现象、原子核的组成、衰变1 1. .天然放射现象：天然放射现象：(1)(1)天然放射现象：放射性元素天然放射现象：放射性元素_地发出射线的现象，首先由地发出射线的现象，首先由_发发现。天然放射现象的发现，说明现。天然放射现象的发现，说明_具有复杂的结构。放出的射线有具有复杂的结构。放出的射线有射射线、线、射线、射线、射线三种。射线三种。自发自发贝可勒尔贝可勒尔原子核原子核(2)(2)放射性同位素的应用与防护放射性同位素的应用与防护放射性同位素：有放射性同位素：有_放射性同位素和放射性同位素和_

2、放射性同位素两类，放射性同放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。位素的化学性质相同。应用：工业测厚、放射治疗、作为应用：工业测厚、放射治疗、作为_等。等。防护：防止放射性物质对环境的污染和对人体组织的伤害。防护：防止放射性物质对环境的污染和对人体组织的伤害。天然天然人工人工示踪原子示踪原子2.2.三种射线的比较：三种射线的比较：3.3.原子核的组成：原子核的组成：(1)(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为_。质子带正电，中子不。质子带正电，中子不带电。带电。(2)(2)基本关系基本关系核电荷数核电荷数(z)=(z)=质子数质子数= =元

3、素的原子序数元素的原子序数=_=_。质量数质量数(a)=_=(a)=_=质子数质子数+ +中子数。中子数。(3)x(3)x元素的原子核的符号为元素的原子核的符号为 ，其中，其中a a表示表示_，z z表示核电荷数。表示核电荷数。核子核子中性原子的核外电子数中性原子的核外电子数核子数核子数质量数质量数azx4.4.放射性元素的衰变、半衰期：放射性元素的衰变、半衰期：(1)(1)原子核的衰变：原子核的衰变：原子核放出原子核放出_或或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。规律：规律：_和和_都守恒。都守恒。分类分类衰变衰变: +_: +_，例，例

4、 衰变衰变: +_: +_，例，例 234234090911thpae238234492902uthhe粒子粒子电荷数电荷数质量数质量数aa 4zz 2xy42heaazz+1xy01e(2)(2)半衰期半衰期定义：放射性元素的原子核有定义：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间。发生衰变所需的时间。影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核_自身的因素决定的，跟原子自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件所处的化学状态和外部条件_关系。关系。公式：公式： tt0011nn ( ) ,mm ( )22余半数半数内部内部没有没有【情境转换情境转换】地球的年

5、龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时石形成初期时( (岩石形成初期时不含铅岩石形成初期时不含铅) )的一半。铀的一半。铀238238衰变后形成铅衰变后形成铅206206，铀，铀238238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中的相对含量随时间变化规律如图所示，图中n n为铀为铀238238的原子数，的原子数，n n0 0为铀和为铀和铅的原子总数，由此可以判断出地球的

6、年龄大致为多少年？铅的原子总数，由此可以判断出地球的年龄大致为多少年？提示：提示：地球的年龄大致为地球的年龄大致为4545亿年。亿年。二、核力、核能、核反应二、核力、核能、核反应1.1.核力：核力：(1)(1)定义：原子核内部定义：原子核内部_间特有的相互作用力。间特有的相互作用力。(2)(2)核力的特点核力的特点是强相互作用的一种表现；是强相互作用的一种表现；是是_力，作用范围在力，作用范围在1.51.51010-15-15 m m之内；之内；每个核子只跟每个核子只跟_发生核力作用。发生核力作用。核子核子短程短程邻近的核子邻近的核子2.2.结合能：结合能：原子核是核子凭借原子核是核子凭借_结

7、合在一起构成的，要将它们分开，需要结合在一起构成的，要将它们分开，需要_能量，能量，这些能量就是原子核的结合能。这些能量就是原子核的结合能。3.3.比结合能：比结合能：(1)(1)定义：原子核的结合能与定义：原子核的结合能与_之比，称作比结合能，也叫平均结合能。之比，称作比结合能，也叫平均结合能。(2)(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越_，原子核中核，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。子结合得越牢固，原子核越稳定。核力核力吸收吸收核子数核子数大大4.4.爱因斯坦质能方程：爱因斯坦质能方程：物体的能量和它的质量一一对应

8、，即：物体的能量和它的质量一一对应，即：_。5.5.质量亏损：质量亏损：(1)(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。质原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损。质量亏损表明，原子核的结合能是的确存在的。量亏损表明，原子核的结合能是的确存在的。(2)(2)由质量亏损可求出核反应中释放的核能由质量亏损可求出核反应中释放的核能e=_e=_。(3)(3)碳原子质量的碳原子质量的 叫作原子质量单位，用叫作原子质量单位，用u u表示，表达原子核的质量时经常表示，表达原子核的质量时经常用用u u做单位，做单位，1 u1 u相当于相当于931.5 mev931

9、.5 mev。e=mce=mc2 2mcmc2 2112三、重核裂变和轻核聚变三、重核裂变和轻核聚变1.1.重核裂变：重核裂变：(1)(1)定义：质量数较定义：质量数较_的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较_的原子核的过程。的原子核的过程。(2)(2)特点特点裂变过程中裂变过程中_巨大能量。巨大能量。裂变的同时能够释放出裂变的同时能够释放出2 23(3(或更多或更多) )个个_。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。三分

10、裂和四分裂概率比较小。大大小小释放出释放出中子中子(3)(3)典型的裂变反应方程典型的裂变反应方程 3_3_。(4)(4)链式反应：由重核裂变产生的链式反应：由重核裂变产生的_使裂变反应一代接一代继续下去的过使裂变反应一代接一代继续下去的过程。程。(5)(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生临界体积和临界质量：裂变物质能够发生_的最小体积及其相应的的最小体积及其相应的质量。质量。(6)(6)裂变的应用：裂变的应用：_、核反应堆。、核反应堆。(7)(7)反应堆构造：核燃料、慢化剂、反应堆构造：核燃料、慢化剂、_、防护层。、防护层。2351144899205636u+ nba+kr+10n中子

11、中子链式反应链式反应原子弹原子弹镉棒镉棒2.2.轻核聚变：轻核聚变：(1)(1)定义：两个轻核结合成质量定义：两个轻核结合成质量_的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫温下进行，因此又叫_反应。反应。(2)(2)特点特点产能效率高；燃料的储量丰富；安全、清洁。产能效率高；燃料的储量丰富；安全、清洁。(3)(3)典型的聚变反应方程典型的聚变反应方程较大较大热核热核23411120h+ hhe+ n+17.6 mev。【小题快练小题快练】1.1.判一判判一判(1)(1)射线中的电子来源于原子核外电子。射线中的电子来源于原子核外电子。( () )(

12、2)(2)射线的穿透能力最强。射线的穿透能力最强。( () )(3)(3)目前核电站多数是采用核聚变反应发电。目前核电站多数是采用核聚变反应发电。( () )(4)(4)人造放射性同位素被广泛地应用。人造放射性同位素被广泛地应用。( () )(5)(5)核力是弱相互作用力。核力是弱相互作用力。( () )(6)(6)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。( () )(7)(7)质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒。质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒。( () )答案：答案：(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(

13、6)(6)(7)(7)2.2.练一练练一练(1)(1)如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( () )a.a.表示表示射线，表示射线，表示射线射线b.b.表示表示射线，表示射线，表示射线射线c.c.表示表示射线，表示射线，表示射线射线d.d.表示表示射线，表示射线，表示射线射线【解析解析】选选c c。射线为电磁波，不带电，在电场、磁场中均不偏转，故和射线为电磁波，不带电，在电场、磁场中均不偏转，故和表示表示射线；射线；射线中的射线中的粒子为氦原子核，带正电，在匀强电场中，沿粒子为氦原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故表示电场方向偏转，故表示射线，由左手定则可知在匀强磁场中射线，由左手定则可知在匀强磁场中射线向左射线向左偏，故表示偏，故表示射线；射线；射线带负电，同理可以分析和表示射线带负电，同理可以分析和表示射线，射线，c c正正确，确，a a、b b、d d错误。