《湖北省丹江口市高中物理 第十九章 原子核复习课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖北省丹江口市高中物理 第十九章 原子核复习课件 新人教版选修3-5（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十九章 原子核复习,天然放射现象和衰变,原子序数大于83的原子核都不稳定,它们能够自发地放射出射线的现象叫天然放射现象,三种射线特点,元素的放射性与元素存在的状态无关， 放射性表明原子核是有内部结构的,原子核的组成,1.原子核的组成:质子(卢瑟福发现)和中子(卢瑟福的预言, 查德威克发现) 2.原子核中的三个整数: (1)核子数:质子和中子质量相差很小,统称为核子.质子数和中子数之和叫核子数. (2)电荷数(z):原子核所带的电核总是质子数的整数倍,用这个整数表示电荷量. (3)质量数(A):原子核的质量等于质子和中子的质量和,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数,叫质量数
2、. 3.原子核中的两个等式: (1)核电荷数=质子数=元素的原子序数=荷外电子数 (2)质量数=核子数=质子数+中子数,X表示元素符号,Z表示质子数,A表示质量数,同位素:如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。,衰变,原子核放出 粒子或 粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变 。,在衰变中遵守四个守恒：,在方程中表现出电荷数和质量数守恒,电量，质量 ，能量，动量守恒。,（1）衰变：原子核放出一个粒子，原子序数（核电荷数）就比原来少2，而质量数少4。 例如:,写成一般式为:,（2）衰变：原子核放出一个粒子，原子序数（核电荷数）就比原来多1，而质量数不变 例如:,（3）射线经常
3、是伴随射线和 射线产生的,写成一般式为:,一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出、和三种射线。,半衰期(T),1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量,2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 不同的放射性元素其半衰期不同,某元素经过n个半衰期(T)衰变后,剩余的该元素质量为：,某元素经过n个半衰期衰变后,剩余的该元素粒子数为：,3.公式：,注意：,(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关,(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的,【练习】填空题,1铀核 经过_次衰变和_次衰变后变成稳定
4、的铅,2、放射性元素 经过2h，只剩1/2的核没有衰变再经过_h，将只剩下1/8的核没有衰变。,答案: 6,答案: 8；6,例1 、在匀强磁场里原来静止的放射性碳14原子，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆，圆的半径之比为7：1，那么碳14的核衰变方程是 ( ) A、 B、 C、 D、,C,原子核的人工转变,1919年卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核的实验。,2 、 中子的发现 (查德威克),1、 质子的发现(人类第一次实现原子核的人工转变),人工放射同位素的发现,1934年约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝核，发生了下面的核反应:,核反应生成物 是磷的一种同位素它具有放射性，衰变时放出正电子，
5、下面是它的反应方程:,（1）利用它的射线,放射性同位素的应用,A、由于射线贯穿本领强，可以用来射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探伤仪,B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制,C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电,D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等,（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.,练习:以下几个原子核反应式中，X代表粒子的反应式是,答案:C,练习:用中子轰击硼( )核发生的核反应是： 其中的X粒子应是 A、粒子 B、粒子 C
6、、质子 D、中子,答案:A,核力特点:,核力:能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力,2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.810-15m时为引力, 距离为1010-15m时核力几乎消失，距离小于0.810-15m时为斥力。,3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。,4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。,1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。,（1）核能：,由于原子核之间有强大的核力，核子结合成原子核时要放出一定的能量；原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量。这个能
7、量叫做原子核的结合能，简称为核能,核能,比结合能:原子核的结合能与核子数的比值,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,不同的原子核的比结合能不一样,中等大小的原子核的比结合能最大,这些核最稳定,获得核能的途径,（1）。重核的裂变；,（2）。 轻核的聚变。,重核的裂变,重核的核子平均结合能比中等质量的核的核子平均结合能小。因此，重核分裂成中等质量的核时，会有一部分结合能释放出来。这种核反应叫做裂变。,链式反应：,铀核裂变时，同时放出23个中子，如果这些中子再引起其它铀核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去。这种反应叫做链式反应。 铀块的体积对于产生链式反应也是重要因素。能够发生
8、链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。对于铀块如果超过了临界体积，就会引起铀核的链式反应，发生猛烈的爆炸。,核反应堆：,主要的构成有做为核燃料的浓缩铀，做为中子减速济的石墨，起控制作用的镉棒，起冷却和输出势能作用的液体金属钠或水，以及防止射线对人体的危害而修建的水泥防护层。,它是人工控制链式反应的装置,轻核聚变,轻核的结合能更小，某些轻核结合成质量较大的核时，能释放出更多的结合能。轻核结合成质量较大的轻核叫聚变。,轻核聚变的核反应方程:,爱因斯坦质能方程：,这个方程是爱因斯坦从相对论得出的，它表明物体的质量与它的能量间有一定的联系。当物体的能量增加（或减少）E时，它的质量也会相应地增加(或
9、减少)m，二者满足的关系是 E=mc2 式中c表示光在真空中的传播速度。,质量亏损：,核子结合成原子核时要放出核能，,原子核的能量要比核子未组合成核时的能量小，所以原子核的质量也要比组成核的核子的质量小。,组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损。,知道核的质量亏损，根据质能方程就可以求出原子核的核能,例.关于质能方程E=mc2,下述错误的是 （ ）,A. 质能方程是爱因斯坦最先得出的 该方程表明物体的质量和能量可以相互转化 C. 该方程表明物体的能量跟它的质量成正比 D. 该方程既适用于微观粒子,也适合宏观物体,B,例、 当一个中子和一个质子结合成氘核时，产生光子辐射，对这一
10、实验事实，下列说法正确的是（ ） A、核子结合成原子核时，要放出一定的能量 B、原子核分裂成核时，要放出一定的能量 C、光子的质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和 D、光子具有一定的能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和,答案：（A D）,相当于,核能的计算,1.一个粒子轰击硼核B11,生成碳核C14,并放出0.75MeV的能量. (1)写出核反应方程 (2)反应过程中质量亏损是多少?,例4、天然放射性现象中 发生衰变后变 成 。 已知 、 和粒子的质量分别是m1、m2和 m3，它们之间应满足,答案: B,一个U238发生 衰变后变成Th234,释放的能量是多少？,E=(m1-m2-
11、m3)c2,例5、 中子n、质子p、氘核D的质量分别为 现用光子能量为E的射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为 若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 （ ）,C,例6、铀核的裂变的核反应方程,裂变后：,反应过程中质量减少m=0.2153u，反应中释放的能量,例7：一个铀衰变为钍核时释放出一个粒子， 已知铀核的质量为 千克，钍核 的质量为 千克，粒子的 质量为 千克，在这个衰变过种中 释放出的能量等于_ J （取2位有效数字）。写出此衰变方程_。,分析：原子核发生变化时如果质量减小（减小的质量称为质量亏损）m，根据爱因斯坦质能方程 ，可以算出核变释放的能量E。,说明：本题没给出铀
12、核的质量数，所以用M表示铀核的质量数，这样钍核的质量数为M-4。 另外衰变释放的能表现为粒子的动能E和钍核反冲运动的动能ETh，由于衰变过程动量守恒，则,答:衰变过程中释放出的能量等于 这个衰变的方程为：,这里的M是衰变前核的质量数。因为M4，所以E接质E。,由于能量守恒，则 解这两个方程可得粒子的动能,如果整个装置放在匀强磁场中呢？,例8 、已知氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，氦3的质量为3.0150u。 (1)写出两个氘核聚变生成氦3的反应方程。 (2)求上述聚变释放出的核能。 (3)若两个氘核以相同的动能Ek=0.36MeV正碰，求碰后生成物的动能。,(2)3.26
13、MeV,答案:,例9 如图所示,某一足够大的真空中,虚线PH右侧是磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为、方向水平向左的匀强电场。静止于虚线上的一点处的镭核（226 Ra ）放出一个粒子而衰变成氡核（ 222Rn ），已知粒子是如图所示的方向水平进入磁场，设粒子与氡核分离后它们之间的作用可忽略不计，涉及动量问题时亏损的质量不计，重力不计。 （）写出镭核衰变的核反应方程 （）若经过一段时间，粒子刚好 到达虚线上的点，求此时氡 核沿场强方向的速率。 （设粒子的比荷为K，）,例10、用质子轰击锂核（Li）生成两个a粒子。已知质子质量Mp=1.0078u 锂核质量为 MLi=7.
14、0160u , a粒子的核质量为 Ma=4.0026u 质子的初动能是E1=0.6MeV。求： （1）写出核反应方程式； （2）核反应前后发生的质量亏损； （3）核反应过程中释放的能量E； （4）核反应释放的能量全部用来增加两个a粒子的动能，则核反应后两个a粒子具有总能量是多少？,1、,2、,3、,4、,3、天然放射性现象中 发生衰变后变成 。 已 知 、 和粒子的质量分别是m1、m2和m3，它们之 间应满足,答案:B,4、太阳辐射能量主要来自太阳内部的 A、化学反应 B、放射性衰变 C、裂变反应 D、热核反应,答案:D,7、关于原子核的能，下面说法正确的是 A只指原子核分解为核子时放出的能量
15、 B、只指核子结合为原子核时需要供给的能量 C、核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解为核子时放出的能量 D、核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,答案:D,8、在中子、质子、电子、正电子和粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上：,答案:,9、一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子。 已知:铀核的质量为 粒子的质量为 钍核的质量为 这个衰变过程中释放出的能量等于_J。 （保留二位有效数字）,答案:8.710-13,10、目前能够在实际上作为巨大能源应用的原 子 核能是 A. 重核裂变时放出的能量 B热核反应时放出的能量 C. 氘和氚聚变时放出的能量 D放射性同位素放出射线的能量,答案:A,
