202X届高考物理总复习第十二章波粒二象性原子结构原子核12.3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【秒判正误秒判正误】(1)(1)衰变中的电子来源于原子核外电子。衰变中的电子来源于原子核外电子。( )( )(2)(2)半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用。半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用。 ( )( )(3)(3)三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是射射线、线、射线、射线、射线。射线。 ( )( )(4)(4)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。( )( )(5)(5)爱因斯坦质能方程反映了物质的质量就是能量，它爱因斯坦质能方程反映了物质的质量就是能量，它们之间可以相互转化

2、。们之间可以相互转化。 ( )( )(6)(6)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。( )( )(7)(7)轻核聚变比重核裂变的产能效率更高。轻核聚变比重核裂变的产能效率更高。( )( )【典题突破典题突破】典例典例1 (1 (本题涉及题型本题涉及题型1 1、2 2、4)4)( (多选多选) )有关原子核的知识，下列说法正确的是有关原子核的知识，下列说法正确的是 ( () ) A.A.原子核可发生原子核可发生衰变表明原子核中有电子衰变表明原子核中有电子B.B.放射性元素的原子核经过放射性元素的原子核经过2 2个半衰期将全部衰变个半衰期将全部衰变C.C

3、.在核反应中，动量守恒在核反应中，动量守恒D.D.在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒【解题思维解题思维】题型题型题型题型1 1题型题型2 2、3 3题型特征题型特征三种射线三种射线衰变次数、半衰期衰变次数、半衰期题型解码题型解码射线是氦核射线是氦核射线是电子射线是电子射线是光子射线是光子m m余余=m=m原原 t1( )2【解析解析】选选C C、D D。原子核发生。原子核发生衰变的实质是核内中衰变的实质是核内中子转化为质子时产生的，并在转化过程中释放光子，子转化为质子时产生的，并在转化过程中释放光子，原子核中没有电子，选项原子核中没有电子，选项A A错误；放射性元

4、素的原子核错误；放射性元素的原子核经过经过2 2个半衰期有个半衰期有 发生衰变，选项发生衰变，选项B B错误；在核反应错误；在核反应中，系统动量守恒，质量数和电荷数都守恒，选项中，系统动量守恒，质量数和电荷数都守恒，选项C C、D D正确。正确。34触类旁通触类旁通1 1 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知力实验结果如图所示，由此可推知 ( () )A.A.来自于原子核外的电子来自于原子核外的电子B.B.的电离作用最强，是一种电磁波的电离作用最强，是一种电磁波C.C.的电离作用较强，是一种电磁波的电离作用较强，是一种电磁波D.

5、D.的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【解析解析】选选D D。三种射线均来自于原子核内，。三种射线均来自于原子核内，A A错误；错误；从图中可看出，一张纸能挡住射线，则射线一定从图中可看出，一张纸能挡住射线，则射线一定是是射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，电磁波，而是高速粒子流，B B错误；铝板能挡住，而错误；铝板能挡住，而不能挡住，说明一定是不能挡住，说明一定是射线，其电离能力最射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于

6、原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，C C错误，错误，D D正确。正确。触类旁通触类旁通2 (2 (多选多选) )天然放射性元素天然放射性元素 ( (钍钍) )经过一系经过一系列列衰变和衰变和衰变之后，变成衰变之后，变成 ( (铅铅) )。下列诊断中。下列诊断中正确的是正确的是( () )A.A.衰变过程共有衰变过程共有6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变B.B.铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子C.C.衰变所放出的电子来自原子核外衰变所放出的电子来自原子核外D.D.钍核比铅核多钍核比铅核多2424个中子个中子23290Th20

7、882Pb【解析解析】选选A A、B B。由于。由于衰变不会引起质量数的减衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定少，故可先根据质量数的减少确定衰变的次数，衰变的次数，x=x= =6 =6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定来判定衰变的次数，衰变的次数，2x-y=90-82=82x-y=90-82=8，y=2x-8=4y=2x-8=4，钍，钍232232核中的中子数为核中的中子数为232-90=142232-90=142，铅，铅208208核中的中子数核中的中子数为为208-82=126208-82=126，所以钍核比铅核多，所以钍核比铅核

8、多1616个中子，铅核比个中子，铅核比2322084钍核少钍核少8 8个质子，由于物质的衰变与元素的化学状态无个质子，由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以关，所以衰变所放出的电子来自原子核内，所以衰变所放出的电子来自原子核内，所以A A、B B正确。正确。【提分秘籍提分秘籍】1.1.衰变、衰变、衰变的比较：衰变的比较：2.2.衰变次数的确定方法：衰变次数的确定方法：方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素设放射性元素 经过经过n n次次衰变和衰变和m m次次衰变后，衰变后，变成稳定的新元素变成稳定的新元素 ，则表示该核反应的方

9、程为，则表示该核反应的方程为 ，根据质量数守恒和电荷数守，根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程恒可列方程A=A+4nA=A+4nZ=Z+2n-mZ=Z+2n-m，AZYAZXAA40ZZ21XYn Hem e由以上两式联立解得由以上两式联立解得n= n= ，m= +Z-Zm= +Z-Z，由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。程组。方法二：因为方法二：因为衰变对质量数无影响，可先由质量数衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定的改变确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数，然后根据衰变规律确定衰变的次数。衰变的次数。AA4AA23

10、.3.对半衰期的理解：对半衰期的理解：(1)(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或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。少数原子核，无半衰期可言。(2)(2)根据半衰期的概率，可总结出公式根据半衰期的概率，可总结出公式N N余余=N=N原原 ，m m余余=m=m原原 。式中。式中N N原原、m m原原表示衰变前的放射性元素的原子表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，数和质量，N N余余、m m余余表示衰变后尚未发生衰变的放射性表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，元素的原子数和质量，t t表示衰变时间，表示衰变时间，表示半衰表示半衰期。期

11、。t1( )2t1( )2(3)(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部影响因素：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因素决定的，跟原子所处的物理状态( (如温度、压强如温度、压强) )或化学状态或化学状态( (如单质、化合物如单质、化合物) )无关。无关。【加固训练加固训练】( (多选多选) )下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.波源的频率越高，波速越大波源的频率越高，波速越大B.B.温度升高，放射性元素的半衰期不变温度升高，放射性元素的半衰期不变C.C.氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级氢原子吸收光子从低能级跃迁到高能级D.D.光

12、发生全反射时，临界角随入射角增大而变大光发生全反射时，临界角随入射角增大而变大【解析解析】选选B B、C C。波的传播速度是由介质决定的，与。波的传播速度是由介质决定的，与波源的频率无关，波源的频率无关，A A错误；半衰期是放射性元素有半数错误；半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因素无关，界因素无关，B B正确；根据玻尔理论可知，氢原子吸收正确；根据玻尔理论可知，氢原子吸收光子后能量增大，从低能级跃迁到高能级，光子后能量增大，从低能级跃迁到高能级，C C正确；光正确；光发生全反射时，发生全反射时，sin C=

13、sin C= ，可知临界角，可知临界角C C由介质的折由介质的折射率决定，与入射角的大小无关，射率决定，与入射角的大小无关，D D错误。错误。1n考点考点2 2核反应类型与核反应方程核反应类型与核反应方程【典题突破典题突破】典例典例2 (20162 (2016全国卷全国卷)在下列描述的核过程的方在下列描述的核过程的方程中，属于程中，属于衰变的是衰变的是_，属于，属于衰变的是衰变的是_，属于裂变的是，属于裂变的是_，属于聚变的是，属于聚变的是_。 【解题思维解题思维】1.1.题型特征：核反应类型。题型特征：核反应类型。2.2.题型解码：题型解码：衰变和衰变和衰变的实质。衰变的实质。【解析解析】原

14、子核发生原子核发生衰变会产生一个新核和衰变会产生一个新核和 ，所以选项所以选项C C是是衰变；原子核发生衰变；原子核发生衰变会产生一个新衰变会产生一个新核和核和 ，所以，所以A A、B B选项为选项为衰变；重核被轰击后，衰变；重核被轰击后，发生裂变会产生几个质量差不多的新核，所以选项发生裂变会产生几个质量差不多的新核，所以选项E E为为裂变；两个轻核结合成质量较大的核的核反应，为核裂变；两个轻核结合成质量较大的核的核反应，为核聚变，所以选项聚变，所以选项F F为核聚变。为核聚变。答案：答案：C CA A、B BE EF F42He01e触类旁通触类旁通 关于核衰变和核反应的类型，下列表述正关于

15、核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有确的有( () )【解析解析】选选D D。A A为为衰变，衰变，B B为原子核的人工转变，为原子核的人工转变，C C为轻核聚变，为轻核聚变，D D为为衰变，故衰变，故D D正确。正确。【提分秘籍提分秘籍】1.1.核反应的四种类型：核反应的四种类型：2.2.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只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连接并表示反应方向，不能用等号连接。能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接。3.3.核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只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

16、物来写核反应方程。依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。4.4.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化。程中反应前后的总质量一般会发生变化。5.5.核反应遵循电荷数守恒。核反应遵循电荷数守恒。【加固训练加固训练】现有四个核反应：现有四个核反应：_是发现中子的核反应方程，是发现中子的核反应方程，_是研究是研究原子弹的基本核反应方程，原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本是研究氢弹的基本核反应方程。核反应方程。B B中中X X的质量数为的质量数为_，中子数为，中子数为_。【解析解析】D D为查德威克发现中

17、子的核反应方程；为查德威克发现中子的核反应方程；B B是是研究原子弹的基本核反应方程；研究原子弹的基本核反应方程；A A是研究氢弹的基本核是研究氢弹的基本核反应方程；反应方程；C C是一种衰变反应；是一种衰变反应；X X的质量数为：的质量数为：(235+1)-(89+3)=144(235+1)-(89+3)=144，X X的质子数为：的质子数为：92-36=5692-36=56，X X的中子数为：的中子数为：144-56=88144-56=88。答案：答案：D DB BA A1441448888考点考点3 3 核能及其计算核能及其计算【典题突破典题突破】典例典例3 3 某些建筑材料可产生放射性

18、气体某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可氡，氡可以发生以发生或或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核( )( )发生一次发生一次衰变生成新核钋衰变生成新核钋(Po)(Po)，并放出一个，并放出一个能量为能量为E E0 0=0.09 MeV=0.09 MeV的光子。已知放出的的光子。已知放出的粒子动能为粒子动能为E E=5.55 MeV=5.55 MeV，忽略放出光子的动量，但考虑其

19、能，忽略放出光子的动量，但考虑其能量，量，1 u=931.5 MeV/c1 u=931.5 MeV/c2 2。22286Rn(1)(1)写出衰变的核反应方程；写出衰变的核反应方程；(2)(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？衰变过程中总的质量亏损为多少？( (保留三位有效保留三位有效数字数字) )【解析解析】(1)(1)衰变方程为衰变方程为 (2)(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0=p0=p+ +p pPoPo，即新核钋即新核钋(Po)(Po)的动量与的动量与粒子的动量大小相等，粒子的动量大小相等，又又E Ek k= = ，可求出新核钋可求出新核钋(Po)(Po)的动能为的动能为E EPoPo= E= E，222218486842RnPoHe ，2p2m4218由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为E=EE=E+E+EPoPo+E+E0 0=mc=mc2 2，故衰变过程中总的质量亏损是故衰变