第十五章第3单元天然放射现象、核反应、核能ppt

一、原子核1．原子核的组成(1)原子核由

和

组成，质子和中子统称为

．(2)原子核的核电荷数＝

数，原子核的质量数＝

，质子和中子都为一个单位质量．2．同位素：具有相同

、不同

的原子．因为在

元素周期表中的

相同，同位素具有相同的

性

质．质子中子核子质子质子数＋中子数质子数中子数位置化学二、天然放射现象1．天然放射现象元素

地放出射线的现象，首先由

发现．天然放射现象的发现，说明

还具有复杂的结构．2．放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫

．具有放射性的元素叫

．自发贝可勒尔原子核放射性放射性元素3．三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是

α射线、

、

．4．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：放射性同位素有

放射性同位素和

放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质

．(2)应用：消除静电，工业探伤，作示踪原子等．(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害．β射线γ射线天然人工相同三、原子核的衰变1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的

变化．可分为α衰变、

，并伴随着

放出．2．半衰期：放射性元素的原子核有

发生衰变所需要

的时间．四、核能1．核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新

的过程．在核反应中，

守恒，电荷数守恒．β衰变γ射线半数原子核质量数2．核力(1)概念：原子核里的

间存在着相互作用的核力，核力把

紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．(2)核力特点①核力是

(强力)的一种表现．②核力是

力，作用范围在1.5×10－15m之内．③每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．核子核子强相互作用短程3．结合能(1)结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时所需的能量，或若干个核子在核力作用下结合成原子核时所需的能量．(2)比结合能：原子核的

与

之比，也叫平均结合能．比结合能越大，表示原子核核子结合得越牢固，原子核越

．4．质量亏损(1)爱因斯坦质能方程：

.(2)质量亏损：原子核的质量

组成它的核子的质量之和

的现象．结合能核子数稳定E＝mc2小于5．获得方式：重核裂变和轻核聚变．6．链式反应及核反应堆(1)链式反应一个铀核裂变时总要释放出2～3个中子，这些中子还会引起其他的铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量，这种反应叫做链式反应．(2)核反应堆：目前正式运行的核电站都是应用裂变发电

的．核电站的核心是

，核反应堆的主要组

成是：核反应堆①核燃料：用浓缩铀．②减速剂：用

、重水或普通水．③控制棒：用

做成．④冷却剂：用水或液态钠．⑤水泥防护层：用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．石墨镉1．(2010·天津高考)下列关于原子和原子核的说法正确的是(

)A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，A错误；玻尔的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的，B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误．答案：

B2．(2010·广东高考)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(

)A.

U→

Th＋

He是α衰变B.

N＋

He→

O＋

H是β衰变C．

H＋

H→

He＋

n是轻核聚变D．Se→Kr＋2

e是重核裂变解析：A项是α衰变，正确；B项是核的人工转变，错误；C项是轻核聚变，正确；D项是β衰变，错误．答案：

AC3．在核反应中，控制铀235核裂变的反应速度的方法是

(

)A．使用浓缩铀B．改变铀块的临界体积C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变

中子数D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度解析：控制核反应堆中核裂变的反应速度是通过调节镉棒插入的深度以改变中子数来实现的．答案：C4．关于放射性元素的半衰期(

)A．是原子核质量减小一半所需的时间B．是原子核有半数发生衰变所需的时间C．与外界压强和速度有关，与原子的化学状态无关D．可以用于测定地质年代、生物年代等答案：BD5．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子11H轰击静止的ZAX，生成两个动能均为8.9MeV的24He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为________．(2)质量亏损为________kg.答案：(1)

(2)3.1×10－29原子核的衰变及半衰期1.α衰变和β衰变的比较[关键一点](1)半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，

跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(

如单质或化合物)无关．(2)半衰期是一个具有统计意义上的物理量，半衰期的统

计规律只适用于含有大量原子的样品．[答案]

C核反应方程的书写[关键一点](1)核反应方程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能

用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应生成物一定要以实验为基础，不能只依两个守

恒规律杜撰出生成物来臆造核反应方程．某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子．由此可知(

)A．A＝7，Z＝3

B．A＝7，Z＝4C．A＝8，Z＝3D．A＝8，Z＝4[思路点拨]

只要写出此核反应的核反应方程式便可得出正确答案．[解析]

其核反应方程为X＋n―→2He＋e，由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：A＋1＝4×2，Z＝2×2－1，解得A＝7，Z＝3.[答案]

AAZ10420-1核能的产生和计算1.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．(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．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1u＝1.66×10－27kg,1u相当于931.5MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应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．[关键一点](1)质量数与质量是两个不同的概念．核反应中质量数、

电荷数都守恒，但核反应中依然有质量亏损．(2)爱因斯坦的质能方程反映了原子质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系(即：核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转化为能量)．质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子的个数是不变的．(3)质量亏损并不否定质量守恒定律．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J(即P＝1×1037J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．014211(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10－27kg,1u相当于1.5×10－10J的能量，电子质量me＝0.0005u，氦核质量mα＝4.0026u，氢核质量mp＝1.0078u，中微子νe质量为零．)[思路点拨]

书写核反应方程→求出氢核聚变时的质量亏损→求出聚变时释放的核能→估算银河系中氦的含量→与已知含量对比→得出结论．[答案]

(1)4.12×10－12J(2)2%

(3)是宇宙诞生后不久生成的求核能的方法：(1)先算出质量亏损Δm，然后利用ΔE＝Δmc2进行计算.(2)质量用原子质量单位，计算出质量亏损后，用ΔE＝Δmc2×931.5MeV进行计算.(3)有时结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用.考情分析本节内容是高中物理中的最后一部分内容，也是原子物理中的重点内容，高考对本节内容考查的几率较大，考查的难度较小，高考既有对本节的单独考查，又有与动量等其他知识的综合考查，考查的题型有选择、填空、计算等.命题预测

根据近几年高考考查的情况可以预测，今后高考仍符合上述特点，特别是有关核能的计算、核反应方程的书写等内容被考查到的几率比较大，复习时应引起高度重视.1．(2010·上海高考)某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为A．11.4天B．7.6天C．5.7天

D．3.8天答案：D答案：A3.(2011·海淀