第15章--第2讲--原子核--LI.ppt

1、一、贝可勒尔1896年发现天然放射现象,说明原子核具有内部结构（可以再分）；,1、卢瑟福1919年发现质子，符号 H 或 P,1 1,1 1,2、查德威克1932年发现中子，符号 n,1 0,3、质子和中子统称核子,4、原子核常用符号 X ，其中,A Z, X为元素符号, A为质量数（质子数 + 中子数）, 中子数为A-Z,二、原子核的组成,粒子符号： He, Z为电荷数（质子数或核外电子数或原子序数）,三、核反应,2、质量数和电荷数守恒,1、人工转变是一种核反应,3、衰变：原子核由于放出粒子或粒子而 转变为新核的变化,+ h,+ h,4、衰变的规律：,（1）衰变,规律：,+ h,新核质量数比

2、旧核减少4，电荷数减少2，周期表中位置向前移两位,本质：,+ h,（3）+衰变,规律：,+ h,新核质量数与旧核相比不变，电荷数减少1，周期表中位置向前移一位,本质：,+ h,（4） 射线是伴随、射线而产生；,（2）衰变,规律：,+ h,新核质量数与旧核相比不变，电荷数增加1，周期表中位置向后移一位,本质：,+ h,5、放射性物质放出的射线有三种： 射线、射线和 射线,射线,射线,射线,三种射线的比较,高速的氦核流,高速的电子流,高能的电磁波,h,+2e,-e,+e,0,6.64 10-27,0.91 10-30,无静止质量,0.1c,0.9c,c,最强,较弱,最弱,最小（薄纸）,较大（几毫米

3、厚铅板）,最大（几厘米厚铅板）,四、半衰期：,1、原子核有半数发生衰变所需的时间,2、,t 为经历时间，T为半衰期,3、半衰期由核内部本身的因素决定，跟外界 条件（物理或化学状态）无关,6、 射线的性质与作用：,工业探伤、治疗,六、放射性同位素的应用 1、利用放射性同位素放出的射线 穿透本领利用射线探伤、自动控制 电离本领把空气变成导电气体，带走静电 使DNA突变改良植物 医学治疗“放疗” 2、做示踪原子农业、生物研究 3、半衰期的应用:考古研究,五、具有放射性的同位素叫放射性同位素 小居里夫妇首先发现,七、核力 1、核力是一种强相互作用。 2、核力是短程力，只有相邻核子才有核力 3、核力可表

4、现为引力和斥力 4、质子和质子，质子和中子，中子间都有 核力作用。,八、爱因斯坦质能方程：,表明：物体具有的能量跟它的质量之间存在正 比关系。物体能量越大，质量也越大； 能量减少，质量也减少。,九、释放能量与质量亏损关系：,十、核能(结合能)：核反应中放出的能量称为 核能 平均结合能（比结合能）： 结合能与核子数之比 反映原子核结合紧密程度 平均结合能越大，核越稳定,质量亏损表明：原子核内的确存在着结合能。,核子在结合成原子核时出现的质量亏损m,中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。,m = 0.3578 10 -27 kg,E = m C 2 = 0.357

5、8 10 -27 （3 108）2 J = 3.22 10 -11 J = 201 MeV,+ 201 MeV,235 U + 1 n 90 Sr + 136 Xe + 10 1 n,92,0,38,54,0,+ 141 MeV,1938年，德国化学家哈恩和斯特拉斯曼,十一、重核的裂变,十一、重核的裂变,1、重核 俘获中子后分裂成中等质量原子00 核 ，并放出核能的核反应叫重核的裂变,2、铀核裂变时平均每个核子放出的能量0 0 约为 1 MeV，同时放出几个中子。,十二、链式反应,十三、临界体积： 能发生链式反应的最小体积 临界质量：跟临界体积相对应的质量,产生链式反应的条件： 1、中子不被杂

6、质吸收； 2、中子尽可能不漏失；,十四、轻核的聚变,1 MeV,3.5MeV,4MeV,2.16MeV,轻核聚变时平均每个核子放出的能量约为3MeV,十五、产生轻核聚变的条件 温度极高：几百万摄氏度,（热核反应）,【例1】关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有() A是原子核质量减少一半所需的时间 B是原子核有半数发生衰变所需的时间 C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期 D可以用于测定地质年代、生物年代等,解析：原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态

7、无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对 答案：BD,答案：D,答案：D,解析：由核反应质量守恒电荷守恒可推断出X为e，A、B错； 质量亏损为m4m1m22m3 释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错，D对选D，本题容易 答案：D,【例4】如图所示甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了_射线,解析：由图甲可知射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕 答案：,答案：B,答案：B,答案：(1)AC,_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程 求B中X的质量

8、数和中子数,答案：(1)AC(2)DBA5688,解析：(1)衰变是原子核自发地放出或粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现或粒子；聚变反应的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；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核综上所述，A、C正确,(2)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的右边也是常见元素的原子核D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程 由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数

9、为1445688.,答案：(1)AC(2)DBA5688,答案：BC,解析：本题考查核反应方程 (1)式为典型的裂变方程，故A选项错误 (2)为聚变反应，故B正确根据质量数守恒和电荷数守恒定律可得k10，d1，故C选项正确 答案：BC,质量亏损及核能的计算,【例】 假设两个氚核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氚核的质量是2.013 6 u，中子的质量是1.008 7 u，氦核同位素的质量是3.015 0 u. (1)聚变的核反应方程式是_，在聚变核反应中释放出的能量为_MeV(保留两位有效数字),(1)核能的计算方法 根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“

10、m/s”，E的单位是“J” 根据Em931.5 MeV计算因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV” 根据核子比结合能来计算核能 原子核的结合能核子比结合能核子数 (2)利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算,解析：控制中子数可以控制反应速度；mmUmnmBamKr3mn 0.357 81027 kg， Emc23.221011J.,核能与动量守恒的综合问题,(2)求核反应中释放的核能 (3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能,41：1919

11、年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为m1，初速度为vO，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应 (1)粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？ (2)求此过程中释放的核能,原子结构、氢原子能级 1(2010上海单科)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是() A粒子的散射实验 B对阴极射线的研究 C天然放射性现象的发现 D质子的发现,解析：卢瑟福根据粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确 答案：A,放射性元素的衰变核

12、反应核能 2(2010上海单科)现已建成的核电站发电的能量来自于() A天然放射性元素衰变放出的能量 B人工放射性同位素放出的能量 C重核裂变放出的能量 D化学反应放出的能量,解析：现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确 答案：C,答案：B,4(2011浙江卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是() A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 C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D通过化学反应不能改变物质的放射性,答案：D,解析：射线是衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误射线是发生衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误射线是

13、原子核受到激发后产生的，故选项C错误物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确 答案：D,5(2011重庆卷)核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是() A碘131释放的射线由氦核组成 B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量 C与铯137相比，碘131衰变更慢 D铯133和铯137含有相同的质子数,答案：D,解析：射线由高速电子流组成，选项A错误射线为高频电磁波，光子能量远大于

14、可见光光子的能量，选项B错误碘131半衰期小，说明衰变快，选项C错误铯133和铯137为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项D正确 答案：D,6. (2011上海单科)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() A来自于原子核外的电子 B的电离作用最强，是一种电磁波 C的电离作用较强，是一种电磁波 D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子,答案：D,解析：放射性元素释放的三种射线分别是射线、射线和射线其中射线是氦核流，穿透能力最弱，一张普通的纸就能挡住，但其有很强的电离作用；射线是高速电子流，电离作用较弱，穿透力较强，可以穿透几毫米厚的铝板；射线是电磁波，其电离作用很弱，但穿透力很强，能穿透几厘米厚的铅板三种射线都来自于原子核内部综上可知：是射线，是射线，是射线，据此可知本题只有选项D正确 答案：D,8(2011海南卷)模块35试题2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严