天然放射现象、核反应、核能江苏高考总复习物理

1、一、原子核一、原子核1原子核的组成原子核的组成 (1)原子核由原子核由 组成，组成， 统称为统称为核子核子 (2)原子核的核电荷数原子核的核电荷数 ，原子核的质量数质，原子核的质量数质子子 数中子数，质子和中子都为一个原子质量单位质量数中子数，质子和中子都为一个原子质量单位质量质子和中子质子和中子质子和中子质子和中子质子数质子数2同位素：同位素：具有相同具有相同 而而 不同的原子不同的原子核因为核因为 在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学 性质性质质子数质子数中子数中子数二、天然放射现象二、天然放射现象1天然放射现象：天然放射现象：放射性

2、元素自发地放射性元素自发地 的现象，的现象， 首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明原子 核还具有复杂的结构核还具有复杂的结构发出射线发出射线2三种射线：三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 射线、射线、射线、射线、射线射线3三种射线的比较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光子流光子流(高频高频电磁波电磁波)带电荷量带电荷量2ee0质量质量4mp静止质量为静止质量为零零符号符号速度速度0.1c0.99cc种类种类射线射线射线射线射线射线

3、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较强较强最强最强贯穿实例贯穿实例用纸能挡住用纸能挡住穿透几毫米穿透几毫米厚的铝板厚的铝板穿透几厘米穿透几厘米厚的铅板厚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、直粗、短、直细、长、曲折细、长、曲折最长最长种类种类射线射线射线射线射线射线能使胶片能使胶片感光感光感光感光感光感光产生机制产生机制核内两个中子和两核内两个中子和两个质子结合得比较个质子结合得比较紧密，有时会作为紧密，有时会作为一个整体从原子核一个整体从原子核拋射出来拋射出来核内的中子可核内的中子可以转化为一个

4、以转化为一个质子和一个电质子和一个电子，产生的电子，产生的电子从核中发射子从核中发射出来出来放射性原子核在发放射性原子核在发生生衰变、衰变、衰变后衰变后产生的新核如果处产生的新核如果处于高能级，当它向于高能级，当它向低能级跃迁时，辐低能级跃迁时，辐射射光子光子 (1)自然界中原子序数大于或等于自然界中原子序数大于或等于83的元的元素，都能自发地放出射线；原子序数小于素，都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的的元素，有的也具有放射性也具有放射性.(2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的天然放射现象说明原子核是有内部结构的.元素的放射性元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响不受单质

5、和化合物存在形式的影响.三、原子核的衰变三、原子核的衰变1.衰变：衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化.可可 分为分为衰变、衰变、衰变，并伴随着衰变，并伴随着射线放出射线放出.2.半衰期：半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间.3.原子核衰变规律原子核衰变规律衰变类型衰变类型衰变衰变衰变衰变衰变方程衰变方程衰变实质衰变实质2个质子和个质子和2个中子个中子结合成一个整体射出结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规律衰变规律电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数

6、守恒4确定衰变次数的方法确定衰变次数的方法 (1)设放射性元素设放射性元素 经过经过n次次衰变和衰变和m次次衰变后，衰变后， 变成稳定的新元素变成稳定的新元素 则表示该核反应的方程为：则表示该核反应的方程为： 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： AA4n， ZZ2nm. 解方程可得解方程可得m、n. (2)因为因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确 定定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数衰变的次数5影响半衰期的因素影响半衰期的因素 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决

7、定的，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的， 跟原子所处的物理状态跟原子所处的物理状态(如温度、压强如温度、压强)或化学状态或化学状态(如如单单 质、化合物质、化合物)无关无关 (1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言核，无半衰期可言(2)原子核衰变时质量数守恒，但并非质量守恒，核反应过程原子核衰变时质量数守恒，但并非质量守恒，核反应过程前、后质量发生变化前、后质量发生变化(质量亏损质量亏损)而释放出核能，质量与能量相而释放出核能

8、，质量与能量相联系联系四、核反应的四种类型四、核反应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变衰变自发自发衰变衰变自发自发人工转变人工转变人工控制人工控制(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)(约里奥约里奥居里夫妇发现居里夫妇发现放射性同位素，同时发放射性同位素，同时发现正电子现正电子)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裂变重核裂变比较容易进行比较容易进行人工控制人工控制轻核聚变轻核聚变目前无法控制目前无法控制 (1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方

9、向，不能用等号连接应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来个守恒规律杜撰出生成物来(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒恒五、放射性同位素及其应用和防护五、放射性同位素及其应用和防护1放射性同位素：放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同有些同位素具有放射性，叫做放射性同 位素位素2人工放射性同位素的优点人工放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制；放射强度容易控制； (2)可以制成

10、各种所需的形状；可以制成各种所需的形状； (3)半衰期很短，废料容易处理半衰期很短，废料容易处理3应用应用 (1)工业部门使用射线测厚度工业部门使用射线测厚度利用利用射线的穿透特性；射线的穿透特性； (2)烟雾报警器的使用烟雾报警器的使用利用射线的电离作用，增加烟利用射线的电离作用，增加烟 雾导电离子浓度；雾导电离子浓度； (3)农业应用农业应用 射线使种子的遗传基因发生变异，杀射线使种子的遗传基因发生变异，杀 死腐败细菌、抑制发芽等；死腐败细菌、抑制发芽等； (4)做示踪原子做示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素利用放射性同位素与非放射性同位素 有相同的化学性质有相同的化学性质3放射性污

11、染与防护放射性污染与防护污染与污染与防护防护举例与举例与措施措施说明说明污染污染核爆炸核爆炸核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的强烈的射线和中子流，长期存在放射性射线和中子流，长期存在放射性污染污染核泄漏核泄漏核工业生产和核科学研究中使用放射性核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染原材料，一旦泄露就会造成严重污染医疗照射医疗照射医疗中如果放射线的剂量过大，也会导医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡致病人受到损害，甚至造成病人的死亡污染与污染与防护防护举例与举例与措施措施说明说明防护防护密封防护密封

12、防护把放射源密封在特殊的包壳里，或者把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距离防护距放射源越远，人体吸收的剂量就越距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻少，受到的危害就越轻时间防护时间防护尽量减少受辐射的时间尽量减少受辐射的时间屏蔽防护屏蔽防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用防护作用.铅的屏蔽作用最好铅的屏蔽作用最好六、核力与核能六、核力与核能1核力核力 (1)含义：原子核里的核子间存在相互作用的核力，核力含义：原子核里的核子间存在相互作用的核力，核力把把 核子紧紧地束缚在核

13、内，形成稳定的原子核核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核 (2)特点特点 核力是强相互作用的一种表现；核力是强相互作用的一种表现； 核力是短程力，作用范围在核力是短程力，作用范围在1.51015m之内之内 每个核子只跟邻近的核子发生核力作用每个核子只跟邻近的核子发生核力作用2核能核能 (1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开 所需的能量所需的能量 (2)比结合能比结合能 定义：原子核的定义：原子核的 与与 之比称做比结合之比称做比结合能，能， 也叫平均结合能也叫平均结合能 性质：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结性质：不同原子核的比结合能

14、不同，原子核的比结合合 能越大，表示原子核中核子结合得越能越大，表示原子核中核子结合得越 ，原子核越，原子核越 结合能结合能核子数核子数牢固牢固稳定稳定(3)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即量和它的质量成正比，即Emc2.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少质量也减少(4)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损之和，这个现象叫做质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也，其能量也要相应减少，即要相应减少，即Emc2；原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加增加m，吸收的能量为，吸收的能量为Emc2.(5)获得方式：重核裂变和轻核聚变获得方式：重核裂变和轻核聚变聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的