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现在是1页\一共有55页\编辑于星期五（优选）第三讲天然放射现象核能现在是2页\一共有55页\编辑于星期五一、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．质子质子数质子数现在是3页\一共有55页\编辑于星期五二、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．射线贝克勒尔现在是4页\一共有55页\编辑于星期五最强较弱最弱0.99c光速3．三种射线现在是5页\一共有55页\编辑于星期五[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．现在是6页\一共有55页\编辑于星期五三、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射线半数现在是7页\一共有55页\编辑于星期五3．原子核的衰变规律质量数现在是8页\一共有55页\编辑于星期五[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．现在是9页\一共有55页\编辑于星期五四、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现在是10页\一共有55页\编辑于星期五3．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现在是11页\一共有55页\编辑于星期五(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．现在是12页\一共有55页\编辑于星期五1.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现在是13页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是14页\一共有55页\编辑于星期五2.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现在是15页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是16页\一共有55页\编辑于星期五3．(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现在是17页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是18页\一共有55页\编辑于星期五4．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，被放出的能量带走现在是19页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是20页\一共有55页\编辑于星期五5．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，一定发生链式反应现在是21页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是22页\一共有55页\编辑于星期五现在是23页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是24页\一共有55页\编辑于星期五现在是25页\一共有55页\编辑于星期五现在是26页\一共有55页\编辑于星期五现在是27页\一共有55页\编辑于星期五[答案]

ABD现在是28页\一共有55页\编辑于星期五现在是29页\一共有55页\编辑于星期五现在是30页\一共有55页\编辑于星期五答案：C现在是31页\一共有55页\编辑于星期五现在是32页\一共有55页\编辑于星期五答案：C现在是33页\一共有55页\编辑于星期五现在是34页\一共有55页\编辑于星期五[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现在是35页\一共有55页\编辑于星期五[归纳领悟]1．核反应的四种类型现在是36页\一共有55页\编辑于星期五现在是37页\一共有55页\编辑于星期五现在是38页\一共有55页\编辑于星期五现在是39页\一共有55页\编辑于星期五[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现在是40页\一共有55页\编辑于星期五答案：D现在是41页\一共有55页\编辑于星期五现在是42页\一共有55页\编辑于星期五解析：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现在是43页\一共有55页\编辑于星期五[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？现在是44页\一共有55页\编辑于星期五[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．现在是45页\一共有55页\编辑于星期五现在是46页\一共有55页\编辑于星期五[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．现在是47页\一共有55页\编辑于星期五现在是48页\一共有55页\编辑于星期五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现在是49页\一共有55页\编辑于星期五6．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．现在是50页\一共有55页\编辑于星期五现在是51页\一共有55页\编辑于星期五现在是52页\一共有55页\编辑于星期五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．现在