选修3-5第二章第三节 核反应 核能 ppt课件

1、栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理第三节核反响核能第三节核反响核能栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理根底梳理自学导引根底梳理自学导引一、原子核的组成一、原子核的组成1原子核由原子核由_和和_组成，组成，两者统称为两者统称为_质子质子中子中子核子核子栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理2原子核常用原子核常用X表示表示,X为元素符号，为元素符号，上角标上角标A表示核的质量数，下角标表示核的质量数，下角标Z表表示核的示核的_ (原子序数原子序数)3同位素是具有一样的同位素是具有一样的_而而_不同的原子核，在元素周不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置期表中处

2、于同一位置电荷数电荷数质子数质子数中子数中子数栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理二、天然放射景象二、天然放射景象1天然放射景象：某些元素自发放射某天然放射景象：某些元素自发放射某些射线的景象称为天然放射景象，这些些射线的景象称为天然放射景象，这些元素称为放射性元素元素称为放射性元素2三种射线的本质：三种射线的本质：射线是射线是_，射线是射线是_,射线是射线是_氦核氦核电子电子光子光子栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理三、原子核的衰变三、原子核的衰变1衰变：原子核自发地放出某种粒子而衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化可分为转变成新核的变化可分为_、_，并

3、伴随着，并伴随着射线放出射线放出2半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_发生衰变所需求的时间发生衰变所需求的时间衰变衰变衰变衰变半数半数栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理四、放射性同位素的运用四、放射性同位素的运用1利用射线：放射性同位素放出的射利用射线：放射性同位素放出的射线运用于工业、探伤、农业、医疗等线运用于工业、探伤、农业、医疗等2作示踪原子作示踪原子栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理五、核反响、核力与核能五、核反响、核力与核能1 核 反 响 规 律 ： 在 核 反 响 中 ， 核 反 响 规 律 ： 在 核 反 响 中 ，_守恒，守恒，

4、_守恒守恒2核力核力(1)概念：组成原子核的概念：组成原子核的_之间存之间存在的作用力在的作用力质量数质量数电荷数电荷数核子核子栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)核力特点核力特点核力是核力是_ (强力强力)的一的一种表现，在它的作用范围内，核力比种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多库仑力大得多核力是核力是_力，作用范围在力，作用范围在1.51015 m之内之内每个核子只跟每个核子只跟_的核子发生核的核子发生核力作用力作用,这种性质称为核力的饱和性这种性质称为核力的饱和性强相互作用强相互作用短程短程相邻相邻栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理3质量亏损质量

5、亏损(1)爱因斯坦质能方程：爱因斯坦质能方程：_.(2)质量亏损：原子核的质量质量亏损：原子核的质量_组组成它的核子的质量之和的景象成它的核子的质量之和的景象Emc2小于小于栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理4结合能：抑制核力束缚，使原子核结合能：抑制核力束缚，使原子核分解为单个分解为单个_时需求的能量，时需求的能量，或假设干个核子在核力作用下结合成或假设干个核子在核力作用下结合成_时需求的能量时需求的能量核子核子原子核原子核栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理六、核裂变和核聚变六、核裂变和核聚变1重核裂变重核裂变( 1 ) 定 义 ： 使 重 核 分 裂 成 几 个

6、定 义 ： 使 重 核 分 裂 成 几 个_的原子核的核反响的原子核的核反响质量较小质量较小栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，一种典型的反响是生成核发生裂变，一种典型的反响是生成钡和氪，同时放出三个中子，核反响钡和氪，同时放出三个中子，核反响方程为方程为栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(3)链式反响：由重核裂变产生中子使链式反响：由重核裂变产生中子使裂变反响一代接一代继续下去的过程裂变反响一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反响叫做核裂变的链式反响(4)链式反响的条件：要有足够浓度链

7、式反响的条件：要有足够浓度的的235U；铀块体积需；铀块体积需_临界临界体积，或铀块质量体积，或铀块质量_临界质量临界质量大于大于大于大于栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理2轻核聚变轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成定义：两个轻核结合成_的的核，这样的核反响叫聚变核，这样的核反响叫聚变(2)聚变发生的条件：使物体到达几百聚变发生的条件：使物体到达几百万度的高温万度的高温较重较重栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理要点透析直击高考要点透析直击高考一、三种射线的比较一、三种射线的比较种类种类射线射线射线射线射线射线组成组成 高速氦核流高速氦核流高速电子流高速电子流高频电磁

8、高频电磁波波带电带电荷量荷量2ee0质量质量4mp(mp1.671027 kg)静止质静止质量为零量为零栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理种类种类射线射线射线射线射线射线速度速度0.1c0.99cc(光速光速)在电磁场中在电磁场中偏转偏转偏转偏转不偏转不偏转贯穿本领贯穿本领最弱，最弱，用纸能用纸能挡住挡住较强，穿较强，穿透几毫米透几毫米的铝板的铝板最强，穿最强，穿透几厘米透几厘米的铅板的铅板对空气的对空气的电离作用电离作用很强很强较弱较弱很弱很弱在空气中在空气中的径迹的径迹粗、短、粗、短、直直细、较细、较长、曲折长、曲折最长最长栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理即时

9、运用即时运用1放射性元素衰变时放出的三种射放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透才干由强到弱的陈列顺线，按穿透才干由强到弱的陈列顺序是序是()栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理A射线，射线，射线，射线，射线射线B射线，射线，射线，射线，射线射线C射线，射线，射线，射线，射线射线 D射线，射线，射线，射线，射线射线栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理解析：选解析：选B.由放射线的本质和特性由放射线的本质和特性知，三种射线的穿透才干是知，三种射线的穿透才干是射线最射线最强，强，射线最弱，由此可知，选项射线最弱，由此可知，选项B正确正确栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物

10、理近代物理二、原子核的衰变二、原子核的衰变1原子核衰变规律原子核衰变规律衰变衰变类型类型衰变衰变衰变衰变衰变衰变方程方程衰变衰变实质实质2个质子和个质子和2个中子结个中子结合成一个整体射出合成一个整体射出中子转化为质子和中子转化为质子和电子电子衰变衰变规律规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理根据电荷数守恒和质量数守恒可列根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程方程AA4n，ZZ2nm.栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)确定衰变次数，由于确定衰变次数，由于

11、衰变对质量衰变对质量数无影响，先由质量数的改动确定数无影响，先由质量数的改动确定衰衰变的次数，然后再根据衰变规律确定变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数衰变的次数. 栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理式中式中N原、原、m原表示衰变前的放射性元原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，素的原子数和质量，N余、余、m余表示衰余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，子数和质量，t表示衰变时间，表示衰变时间，表示表示半衰期半衰期栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)影响要素：放

12、射性元素衰变的快慢影响要素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部要素决议的，跟原子是由原子核内部要素决议的，跟原子所处的物理形状所处的物理形状(如温度、压强如温度、压强)或化或化学形状学形状(如单质、化合物如单质、化合物)无关无关栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理特别提示：特别提示：(1)(1)半衰期是大量原子核衰半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言核，无半衰期可言. .(2)(2)原子核衰变时质量数守恒，核反响原子核衰变时质量数守恒，核反响过程前、后质量发生变化过程前、后质量发生变化( (质量亏损质量亏损) )而释放

13、出核能而释放出核能. .栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理即时运用即时运用2(2019高考浙江卷高考浙江卷)关于天然放射景关于天然放射景象，以下说法正确的选项是象，以下说法正确的选项是()栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理A射线是由氦原子核衰变产生射线是由氦原子核衰变产生B射线是由原子核外电子电离产生射线是由原子核外电子电离产生C射线是由原子核外的内层电子跃射线是由原子核外的内层电子跃迁产生迁产生D经过化学反响不能改动物质的放经过化学反响不能改动物质的放射性射性栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理解析：选解析：选D.射线是原子核同时放出两射线是原子核同时

14、放出两个质子和两个中子产生的个质子和两个中子产生的,A错误；错误；射射线是原子核内中子转化为质子和电子线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的而放出的,B错误；错误；射线是衰变后的原射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的子核从高能级向低能级跃迁产生的,C错误；放射性是原子核的固有属性，错误；放射性是原子核的固有属性，D正确正确栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理三、核反响的四种类型三、核反响的四种类型类型类型可控性可控性核反应方程典例核反应方程典例衰衰变变衰衰变变自发自发衰衰变变自发自发栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理类类型型可控可控性性核反应方程典例核反应

15、方程典例人人工工转转变变人工人工控制控制(卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子)(查德威克发现中子查德威克发现中子)( (约里奥居约里奥居里夫妇发现放里夫妇发现放射性同位素射性同位素) )栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理类型类型可控性可控性核反应方程典例核反应方程典例重核重核裂变裂变比较容易比较容易进行人工进行人工控制控制轻核轻核聚变聚变除氢弹外除氢弹外无法控制无法控制栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理特别提示：特别提示：(1)(1)核反响过程普通都是不核反响过程普通都是不可逆的，所以核反响方程只能用单向可逆的，所以核反响方程只能用单向箭头表示反响方向，不能用等号衔接箭头

16、表示反响方向，不能用等号衔接. .(2)(2)核反响的生成物一定要以实验为根核反响的生成物一定要以实验为根底，不能凭空只根据两个守恒规律杜底，不能凭空只根据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反响方程撰出生成物来写核反响方程. .栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理即时运用即时运用3(2019厦门质检厦门质检)关于以下核反响或关于以下核反响或核衰变方程，说法正确的选项是核衰变方程，说法正确的选项是()栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理解析：选解析：选C.A是是衰变衰变,B是核裂变是核裂变,根根据核反响方程据核反响方程,C中的中

17、的“X表示中子表示中子，D中中“X表示质子表示质子栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理四、核能的产生和计算四、核能的产生和计算1获得核能的途径获得核能的途径(1)重核裂变：某些重核分裂成中等质重核裂变：某些重核分裂成中等质量的核的反响过程，同时释放大量的量的核的反响过程，同时释放大量的核能要使铀核能要使铀235发生链式反响以继续发生链式反响以继续地输出能量，铀块的体积应大于它的地输出能量，铀块的体积应大于它的临界体积临界体积栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理2核能的计算方法

18、核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程列式计算：根据爱因斯坦质能方程列式计算：即即Emc2(m的单位：的单位：kg)(2)根据根据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5兆兆电子伏能量，那么电子伏能量，那么Em931.5 MeV(m的单位：的单位：u,1 u1.66061027 kg)栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(3)核反响遵守动量守恒定律和能量守核反响遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒恒定律，因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能定律和能量守恒定律来计算核能栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理特别提示：特别提

19、示：(1)质量数与质量是两个不质量数与质量是两个不同的概念同的概念.核反响中质量数、电荷数都核反响中质量数、电荷数都守恒，但核反响中依然有质量亏损守恒，但核反响中依然有质量亏损. (2)爱因斯坦的质能方程反映了原子核爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量亏损和释放出核能这两种景象之质量亏损和释放出核能这两种景象之间的联络，并不表示质量和能量之间间的联络，并不表示质量和能量之间的转变关系的转变关系栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(即：核反响中的质量亏损，并不是这即：核反响中的质量亏损，并不是这部分质量消逝或质量转化为能量部分质量消逝或质量转化为能量).质量质量亏损也不是核子个数的减少

20、，核反响亏损也不是核子个数的减少，核反响中核子的个数是不变的中核子的个数是不变的.(3)质量亏损并不否认质量守恒定律质量亏损并不否认质量守恒定律.栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理即时运用即时运用4(2019高考北京卷高考北京卷)太阳因核聚变释太阳因核聚变释放出宏大的能量，同时其质量不断减放出宏大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为少太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近太阳每秒钟减少的质量最接近()栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理A1036 kgB1018 kgC1013

21、kg D109 kg栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理题型探求讲练互动题型探求讲练互动衰变次数与半衰期的计算衰变次数与半衰期的计算例例1栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理A铅核比钍核少铅核比钍核少8个质子个质子B铅核比钍核少铅核比钍核少16个中子个中子C共经过共经过4次次衰变和衰变和6次次衰变衰变D共经过共经过6次次衰变和衰变和4次次衰变衰变栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)(2019高考上海卷高考上海卷)某放射性元素经某放射性元素经过过11.4天有天有7/8的原子核发生了衰变，的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为该元素的半衰期为()A11.4天

22、天B7.6天天C5.7天天 D3.8天天栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理【解析】【解析】(1)设设衰变次数为衰变次数为x，衰衰变次数为变次数为y，由质量数守恒和电荷数守，由质量数守恒和电荷数守恒得恒得2322084x90822xy栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理解得解得x6，y4，C错错D对对铅核、钍核的质子数分别为铅核、钍核的质子数分别为82、90，故故A对对铅核、钍核的中子数分别为铅核、钍核的中子数分别为126、142,故故B对对栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理【答案】【答案】(1)ABD(2)D栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物

23、理【易误警示】【易误警示】(1)半衰期是原子核有半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半子核的数量、质量减少一半栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理核反响方程及反响类型核反响方程及反响类型例例2 (1)(2019高考广东卷高考广东卷)关于核衰关于核衰变和核反响的类型，以下表述正确的变和核反响的类型，以下表述正确的选项是选项是()栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理_是发现中子的核反响方程，是发现中子的核反响方程，

24、_是研讨原子弹的根本核反响是研讨原子弹的根本核反响方程，方程，_是研讨氢弹的根本核是研讨氢弹的根本核反响方程反响方程求求B B中中X X的质量数和中子数的质量数和中子数栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理【解析】【解析】(1)衰变是原子核自发地放衰变是原子核自发地放出出或或粒子的核反响，衰变方程的特粒子的核反响，衰变方程的特点是箭头的左边只需一个原子核，箭点是箭头的左边只需一个原子核，箭头的右边出现头的右边出现或或粒子；聚变反响的粒子；聚变反响的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；的右边是较大质量的原子核；栏目栏目导引导引 第二

25、章第二章 近代物理近代物理裂变方程的特点是箭头的左边是重核裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反响，箭头右边是中等质量的与中子反响，箭头右边是中等质量的原子核综上所述，原子核综上所述，A、C正确正确栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理(2)人工转变方程的特点是箭头的左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的右边也是常见元素的原子核D是是查德威克发现中子的核反响方程，查德威克发现中子的核反响方程，B是裂变反响，是研讨原子弹的核反响是裂变反响，是研讨原子弹的核反响方程方程A是聚变反响，是研讨氢弹的是聚变反响，是研讨氢弹的核反响方程核反响方程栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理由电荷数守恒和质量数守恒可以断由电荷数守恒和质量数守恒可以断定，定，X X质量数为质量数为144144，电荷数为，电荷数为5656，所，所以中子数为以中子数为144144565688.88.【答案】【答案】(1)AC(1)AC(2)(2)D DB BA A质量数质量数144144，中子数，中子数8888栏目栏目导引导引 第二章第二章 近代物理近代物理有关核能的计算有关核能的计算例例3 假设两个氘核在不断线上相碰发假设两个氘核在不断线上相碰发生聚变反响生成氦的同位素和中