《2018版高考物理大一轮复习 第十五章 第2讲 天然放射现象 核反应 核能课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考物理大一轮复习 第十五章 第2讲 天然放射现象 核反应 核能课件（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、原子核 1.四个概念 (1)放射性:物质发射 射线 的性质。,知识梳理,(2)放射性元素:具有 放射性 的元素。 (3)同位素:具有相同 质子 数和不同 中子 数的原子核。 (4)放射性同位素:具有 放射性 的同位素。,2.原子核的组成 (1)原子核:由 质子 和 中子 组成,质子和中子统称为核子。 (2)电荷数(Z):等于核内质子数,也等于核外电子数,还等于元素周期中的 原子序数。 (3)质量数(A):等于核内的核子数,即质子数与中子数之和。,二、原子核的衰变 1.三种射线的比较,2.半衰期: (1)定义:放射性元素的原子核有 半数 发生衰变所需的时间。 (2)衰变规律:N=N0( )t
2、/、m=m0( )t/ (3)影响因素:由 原子核内部自身的因素 决定,跟原子所处的化学状 态和外部条件都无关。 三、核力与核能 1.核力 (1)含义:原子核里的 核子间 存在互相作用的核力,核力把核子紧紧 地束缚在核内,形成稳定的原子核。,(2)特点: a.核力是强相互作用的一种表现。 b.核力是短程力,作用范围在1.510-15 m之内。 c.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。 2.核能 (1)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。 (2)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E= mc2 。 核子在结合成原子核时出现质量亏损m,其能量
3、也要相应减少,即 E=mc2 。,(3)质能方程的意义:质量和能量是物质的两种属性,质能方程揭示了质量 和能量是不可分割的,它建立了两种属性在数值上的关系。 3.获得核能的途径,1.(1)衰变中的电子来源于原子核外电子。 ( ) (2)核反应方程的质量数守恒,方程两边的质量也相等。 ( ) (3)如某放射性元素的半衰期是5天,那么100个该元素的原子核经过10天还 剩下25个。 ( ) (4)目前核电站多数是采用核聚变反应发电。 ( ) (5)放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰 期。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),2.下列关于放射现象的说法中,正
4、确的是 ( ) A.原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4 B.原子核发生衰变时,生成核与粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C.原子核发生衰变时,生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1 D.单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的 答案 D 原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少 了2,A错误;原子核发生衰变时,生成核与粒子的总质量小于原来的原子 核的质量,B错误;原子核发生衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的 质量数相同,C错误;放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟原子 所处的化学状态和外部条件无关,所以单质的铀238与化合物中的铀
5、238的,半衰期是相同的,D正确。,3.(多选)以下说法正确的是 ( ) A.当氢原子从n=4的状态跃迁到n=2的状态时,发射出光子 B.光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性 C.原子核的半衰期由核内部自身因素决定,与原子所处的化学状态和外部 条件无关 D.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子越稳定 答案 ACD 当氢原子从高能级向低能级跃迁时,要辐射一定能量的光 子,A对;光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性,B错;由半衰期的特点 知,C对;比结合能越大,说明原子越稳定,D对。故选A、C、D。,4.(多选)一个 U原子核在中子的轰击下的裂变方程为 U+ nX+ Sr+ n,则下
6、列说法正确的是 ( ) A.X原子核中含有86个中子 B.X原子核中含有141个核子 C.铀核裂变的产物是多种多样的,具有一定的偶然性 D.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用纯铀235 答案 ACD 在核反应中,电荷数守恒,质量数守恒,X的质子数是92-38=5 4个,核子数是235+1-94-2=140个,中子数是140-54=86个,A正确,B不正确。 铀核裂变的产物是多种多样的,具有一定的偶然性,C正确。裂变的链式反 应是否容易进行,与铀的纯度、体积等有关,D正确。,5.(多选)目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些岩 石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有铀、
7、钍的花岗岩等岩石会 释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放射出、射线,这 些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病,根据有关放射性知识 可知,下列说法正确的是 ( ) A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了 B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 C.射线一般伴随着或射线产生,在这三种射线中,射线的穿透能力最强, 电离能力最弱,D.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4,答案 BC 放射性元素的半衰期具有统计规律,对于少量的原子核衰变 不适用,所以A错;原子核内的中子在一定条件下可以转化为质子,同时放出
8、一个电子,这就是衰变时放出的电子,B对;发生衰变、衰变后往往产生 的新原子核处于高能级,这时其要向低能级跃迁,放出光子,所以射线经常 伴随着或射线产生,从射线到射线,它们的电离能力逐渐减弱,穿透能 力逐渐增强,C对;由质量数和电荷数守恒知D错。,1.衰变和衰变的比较,重难 原子核的衰变及半衰期的计算方法,重难突破,2.衰变次数的确定方法 方法一:依据两个守恒定律确定衰变次数,设放射性元素 X经过n次衰 变和m次衰变后,变成稳定的新元素 Y,则表示核反应的方程为 X Y+ He+ e。 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程 A=A+4n,Z=Z+2n-m 两式联立得n= ,m= +Z-Z 由此可见
9、确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。 方法二:因为衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定衰变的次,数,然后再根据衰变规律确定衰变的次数。 注意 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少数原子核, 无半衰期可言。,典例1 (1)原子核 U经放射性衰变变为原子核 Th,继而经放射性衰 变变为原子核 Pa,再经放射性衰变变为原子核 U。放射性衰变 、和依次为 ( ) A.衰变、衰变和衰变 B.衰变、衰变和衰变,C.衰变、衰变和衰变 D.衰变、衰变和衰变,(2)法国科学家贝可勒尔(H.A.Becquerel)在1896年发现了天然放射现象。 如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线。由
10、图可知,铀的半衰期为 年;请在下式的括号中,填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的 符号。 U Th+( ),解析 (1)衰变过程中电荷数、质量数守恒,由题意可得衰变方程分 别为 U Th He Th Pa e Pa e,所以A对。 (2)根据半衰期的定义,由题图坐标轴数据可知,铀的半衰期为1620年;由核,反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知,衰变过程中放出的粒子的电 荷数为Z=92-90=2,质量数为A=238-234=4,符号为 He。 答案 (1)A (2)1620 He,1-1 14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横 坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻1
11、4C的质量,m0为t=0时14C的质量。下 面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是 ( ) 答案 C 解析 由于每经过一个半衰期,14C的质量减少一半,所以m=m0( ,选项 C正确。,1-2 (多选)下面说法中正确的是 ( ) A Th(钍)经过一系列的衰变和衰变,成为 Pb(铅),铅核比钍核少12个 中子 B.衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子 C.射线的贯穿能力很强 D.利用射线的电离作用,可检查金属内部有无砂眼或裂纹 答案 BC 解析 钍核质子数为90,质量数为232,铅核质子数为82,质量数为208,所 以,衰变过程中,质子数减少了8,质量数减少了24,铅核比钍核少了
12、24-8=16 个中子,选项A错误;射线的电离作用最弱,利用射线检查金属内部有无砂,眼或裂纹是因为射线的贯穿能力很强,选项D错误。,放射性同位素的应用技巧 1.利用它的射线 如利用钴60放出的很强的射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹,这叫 射线探伤 。利用放射线的贯穿本领了解物体的厚度和密度的关系,可以用 放射性同位素来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度,从而自动,思想方法,控制生产过程。再如利用射线的电离作用,可以消除机器在运转中因摩 擦而产生的有害静电,利用射线杀死人体内的癌细胞等。 2.作为示踪原子 如在生物科学研究方面,同位素示踪技术起着十分重要的作用,在人工方法 合成牛胰岛素的
13、研制、验证方面,示踪原子起着重要的作用。在输油管线 漏油的检查和对植物生长的检测方面,示踪原子都起着重要作用。,典例 如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。 (1)请你简述自动控制的原理; (2)如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板,那么在、和三种射线中,你认 为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用?为什么?,解析 (1)放射线具有贯穿本领,如果向前运动的铝板的厚度有变化,则探 测器接收到的放射线的强度就会随之变化,这种变化被转变为电信号输入 到相应的装置,进而自动控制题图中右侧的两个轮间的距离,使铝板的厚度 恢复正常。 (2)射线起主要作用。因为射线的贯穿本领很小,一张薄纸就能把它挡 住,更穿不过1毫米的铝板;射线的贯穿本领非常强,能穿过几厘米的铅板,1 毫米左右的铝板厚度发生变化时,透过铝板的射线强度变化不大;射线的 贯穿本领较强,能穿过几毫米的铝板,当铝板的厚度发生变化时,透过铝板 的射线强度变化较大,探测器可明显地反映出这种变化,使自动化系统作出 相应的反应。,答案 见解析,
