第三讲天然放射现象核能

第三讲天然放射现象核能演示文稿当前1页，总共55页。（优选）第三讲天然放射现象核能当前2页，总共55页。一、原子核的组成1．原子核由

和中子构成，质子和中子统称为核子．2．原子核的核电荷数等于

，原子核的质量数等于

加中子数．3．同位素：有些具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素．质子质子数质子数当前3页，总共55页。二、天然放射现象1．定义：元素自发地辐射出

的现象，由法国物理学家

在1896年发现．2．意义：说明原子核还有复杂的结构．射线贝克勒尔当前4页，总共55页。最强较弱最弱0.99c光速3．三种射线当前5页，总共55页。[特别提醒]射线的区分方法是：(1)让射线穿过电场或磁场，根据射线的偏转方向确定．(2)由穿透本领确定．当前6页，总共55页。三、原子核的衰变1．衰变：原子核放出某种粒子而转变成新核的变化．可分

为

、

，并伴随着

放出．α衰变β衰变γ射线半数当前7页，总共55页。3．原子核的衰变规律质量数当前8页，总共55页。[特别提醒](1)半衰期由原子内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态、化学状态无关．(2)原子核放出γ射线，不改变原子核的电荷数和质量数．它是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子．当前9页，总共55页。四、核反应及核能的释放1．核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生

的过程．在核反应中，质量数

，电荷数

．2．原子核的人工转变：用

轰击靶核，产生另一种

的方法．新原子核守恒守恒高能粒子原子核当前10页，总共55页。3．核能(1)质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之差．(2)质能方程：E＝

若原子核质量亏损Δm，对应释放的能量为：ΔE＝

.4．获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．mc2Δmc2当前11页，总共55页。(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．当前12页，总共55页。1.下列说法正确的是(

)A．质子和中子的质量不等，但质量数相等B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．中子不带电，所以原子核的总电量等于质子和电子的总电量之和当前13页，总共55页。解析：质子和中子的质量不同，但质量数相同，A正确．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和，B错误．同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错误．中子不带电，所以原子核的总电量等于质子总电量之和，D错误．答案：A当前14页，总共55页。2.如图15－3－1所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是

(

)A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C.甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线图15－3－1当前15页，总共55页。解析：粒子垂直进入磁场中，若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动，轨迹为圆弧，而乙为直线，可判定其为不带电粒子，即乙是γ射线；再根据左手定则，即可判定甲为β射线、丙为α射线，故B项正确．答案：B当前16页，总共55页。3．(2010·葫芦岛模拟)下列说法正确的是(

)A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行工业探伤当前17页，总共55页。解析：原子核的半衰期由核本身的性质决定，与外界物理或化学状态均无关，故A项正确；原子核经过一次α衰变后，质子数少2个，中子数少2个，质量数少4，B项错；β射线是原子核内中子转变为质子放出的电子流，不是来自核外的自由电子，C项错；三种射线中，穿透力最强的是γ射线，可用于工业探伤，α射线穿透力最弱，D项错．答案：A当前18页，总共55页。4．关于爱因斯坦质能方程的下列说法中正确的是(

)A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能B．E＝mc2是物体各种形式能的总和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走当前19页，总共55页。解析：原子核的半衰期由核本身的性质决定，与外界物理或化学状态均无关，故A项正确；原子核经过一次α衰变后，质子数少2个，中子数少2个，质量数少4，B项错；β射线是原子核内中子转变为质子放出的电子流，不是来自核外的自由电子，C项错；三种射线中，穿透力最强的是γ射线，可用于工业探伤，α射线穿透力最弱，D项错．答案：BD当前20页，总共55页。5．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是(

)A．反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应才能够发生D．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应当前21页，总共55页。解析：使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于临界体积，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体积，则不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．ABD错，选C.答案：C当前22页，总共55页。当前23页，总共55页。解析：反应前的质量M1＝m1＋m2，反应后的质量M2＝m3＋m4，质量亏损ΔM＝M1－M2＝(m1＋m2)－(m3＋m4)由质能方程得ΔE＝ΔMc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正确．答案：C当前24页，总共55页。当前25页，总共55页。当前26页，总共55页。当前27页，总共55页。[答案]

ABD当前28页，总共55页。当前29页，总共55页。当前30页，总共55页。答案：C当前31页，总共55页。当前32页，总共55页。答案：C当前33页，总共55页。当前34页，总共55页。[思路点拨]由衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变的特点及规律进行判断．[解析]

A项是α衰变，正确，B项是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人工转变，错误，C项是轻核聚变，正确，D项是β衰变，错误．[答案]

AC当前35页，总共55页。[归纳领悟]1．核反应的四种类型当前36页，总共55页。当前37页，总共55页。当前38页，总共55页。当前39页，总共55页。[题组突破]1．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核，则下面说法正确的是(

)A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的3倍D．X核的质量数比Z核质量数大3当前40页，总共55页。答案：D当前41页，总共55页。当前42页，总共55页。解析：由电荷数守恒和质量数守恒规律可知，X是正电子，Y是中子，Z是质子，故D正确．答案：D当前43页，总共55页。[典例启迪][例3]

设太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核放出2个正电子的热核反应，这个核反应释放的大量能量就是太阳的能源．已知mp＝1.007276u，mHe＝4.002603u，me＝0.000548u.(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应释放出的能量有多少焦？(3)若太阳向空间辐射的总功率为3.8×1026W，则太阳的质量每秒将减少多少千克？当前44页，总共55页。[思路点拨]书写核反应方程，求出质量亏损，用爱因斯坦质能方程求释放的核能，然后由能量守恒求解太阳每秒减少的质量．当前45页，总共55页。当前46页，总共55页。[归纳领悟]核能的计算方法：(1)若Δm的单位为kg，“c”代入3×108m/s，得到的ΔE的单位为“J”．(2)若Δm以“u”为单位，则由1uc2＝931.5MeV得ΔE＝Δm×931.5MeV.(3)核反应和力学中的弹性碰撞模型相似，遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．当前47页，总共55页。当前48页，总共55页。A．0.82MeV

B．0.31MeVC．1.33MeVD．0.51MeV解析：根据1原子质量单位(u)相当于931兆电子伏能量，则ΔE＝(36.95691＋0.00055－36.95658)×931MeV≈0.82MeV，A正确答案：A当前49页，总共55页。6．在真空中，原来静止的原子核X在进行α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变后产生的新核用Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计．(1)写出衰变的核反应方程；(2)求衰变过程中总的质量亏损．当前50页，总共55页。当前51页，总共55页。当前52页，总共55页。核反应与电磁场的综合问题核反应不仅遵从质量数和电荷数守恒，而且还遵从动量守恒和能量守恒；若核反应是在电场、磁场或复合场中发生的，则核反应前后的粒子在静电力或磁场力作用下运动，从而与力学知识联系，构成综合性强的题目．