【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：第5章原子核与核能本章整合课件

第5章本章整合知识网络·体系构建重点题型·归纳整合目录索引

知识网络·体系构建最强

动量半数相邻E=mc2,ΔE=Δmc2

强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用重点题型·归纳整合一、原子核的三种衰变和三种射线性质1.原子核的三种衰变(1)①α衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体。②β衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的。③β+衰变是原子核内的质子转变成一个中子时产生的。γ射线是在发生α衰变、β衰变和β+衰变时,产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的。(2)不论发生哪种衰变,衰变前后的电荷数和质量数是守恒的。2.三种放射性射线三种射线是指α射线、β射线和γ射线,三种射线的实质和特性如下表所示。名称粒子特性α射线(正电)穿透本领很弱(空气中射程只有几厘米),电离作用强β射线(负电)穿透本领较强(能穿透几毫米厚的铝板),电离作用较弱γ射线高能光子(中性)穿透本领很强(能穿透几厘米厚的铅板),电离作用很弱3.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

典例1

在核电站泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素,它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中,有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程,它们分别是

和

(填入正确选项前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是

和

。

BC7882解析

根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可知,X2为

,中子数等于质量数减去核电荷数,分别为131-53=78和137-55=82。针对训练1为测定水库的存水量,将一瓶放射性溶液倒入水库中,已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次,这种元素的半衰期为2天,10天以后从水库取出1m3的水,并测得每分钟衰变10次,求水库的存水量。答案

2.5×105

m3解析

设该放射性元素原有质量m0,10天后的剩余质量为m,水库存水量为Q,由以上两式联立代入数据,得

解得水库存水量为Q=2.5×105

m3。

二、对核反应方程的类型的理解1.四类核反应方程的比较

2.解题时注意事项

(2)注意在核反应方程中,质量数和电荷数是守恒的;在解有关力学综合问题时,还有动量守恒和能量守恒。典例2

在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是

,属于β衰变的是

,属于裂变的是

,属于聚变的是

。(填正确答案标号)

CABEF解析

一个原子核自发地放出一个α粒子,生成一个新核的过程是

α衰变,因此C项是α衰变;一个原子核自发地放出一个电子,生成一个新核的过程是β衰变,因此A、B项是β衰变;一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变,因此E项是重核的裂变;两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒子的过程是轻核的聚变,因此F项是轻核的聚变;另外,D项是原子核的人工转变。针对训练2(多选)下列说法正确的是(

)BD三、核能的计算利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损Δm(2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能。方程ΔE=Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”;若Δm的单位用“u”,可直接用质量与能量的关系式1u相当于931.5MeV推算ΔE,此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”,即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV利用平均结合能来计算核能原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放(或吸收)的核能利用动量守恒和能量守恒定律来计算核能核反应中如无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。这种情况下的核能可由下列关系计算:反应前总动能+反应过程中释放的核能=反应后总动能;反应前后总动量不变量为226.0254u,氡核222质量为222.0163u,放出粒子质量为4.0026u。(1)写出核反应方程;(2)求镭核衰变放出的能量;(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能,求放出粒子的动能。(2)镭核衰变放出的能量为ΔE=(226.025

4-4.002

6-222.016

3)×931.5

MeV=6.05

MeV。(3)设镭核衰变前静止,镭核衰变时动量守恒,则由动量守恒定律可得mRnvRn-mαvα=0①又根据衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能,则则放出粒子的动能为5.94

MeV。

针对训练3(2)本次核试验释放的能量大约相当于7000吨TNT的能量,已知铀核的质量为m1、中子的质量为m2、锶(Sr)核的质量为m3、氙(Xe)核的质量为m4,光速为c。则一个

原子裂变释放的能量ΔE=

。

(m1-m3-m4-9m2