《2016届高三物理第一轮复习课件-选修3-5-第十八、十九章-第2讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016届高三物理第一轮复习课件-选修3-5-第十八、十九章-第2讲（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 放射性元素的衰变 核能,学科网,考点1 三种射线、两种衰变,1.天然放射现象 (1)天然放射现象. 元素_地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射 现象的发现，说明_具有复杂的结构.,自发,原子核,(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_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 _、_、_. (4)放射性同位素的应用与防护. 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相同. 应用：消除静电、工业探伤、作_等. 防护：防止放射性对人体组织的伤害.,放射性,放射性,射线,射线,射线,
2、天然,人工,示踪原子,2.原子核的衰变 (1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种_的变化称 为_的衰变. (2)分类. 衰变： +_ 衰变： +_ (3)半衰期：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间. 半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的_ _无关.,原子核,原子核,半数,物理、化学状,态,1.三种射线的比较,2.衰变、衰变的比较,Z.x.x. K,3.对半衰期的两点说明 (1)根据半衰期的概念,可总结出公式. N余=N原( )t/，m余=m原( )t/.式中N原、m原表示衰变前的放射 性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放 射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，
3、表示半衰期. (2)影响因素: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(如温度、压强)或化学状态(如单质、 化合物)无关.,核反应的四种类型比较,考点2 核反应的四种类型,关于核反应的三点说明 (1)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，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程. (3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.,1.核力：核子间的作用力.核力是_力，作用范围在1.5 10-15 m之内，只在相邻的核子间发生作用 2.核能：核子结合为原子核
4、时_的能量或原子核分解为核子 时_的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能 3.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E=_，原子核的质量必然比组成它的核子 的质量和要小m,这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核 能E=_.,考点3 核能,短程,释放,吸收,mc2,mc2,1.对核力的三点说明 (1)核力是强相互作用的一种表现； (2)核力是短程力，作用范围在1.510-15 m之内； (3)每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用. 2.结合能与比结合能 (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)比结合能：定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能.特
5、点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定. 3.获得核能的途径 (1)重核裂变：定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程.,z.xx.k,特点:a.裂变过程中能够放出巨大的能量;b.裂变的同时能够放出23(或更多)个中子;c.裂变的产物不是惟一的.对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比较小. 典型的分裂方程:,(2)轻核聚变. 定义：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程. 特点:a.聚变过程放出大量的能量,平均每个核子放出的能量, 比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍
6、.b.聚变反应比裂 变反应更剧烈.c.对环境污染较少.d.自然界中聚变反应原料丰 富. 典型的聚变方程:,热点考向1 衰变与其射线 【例证1】(2011重庆高考)核电站核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,【解题指南】解答本题时要把握以下三点：(1)半衰期的长短代表了衰变的快慢.(2)光子能量大小由频
7、率高低决定.(3)同位素的核电荷数相同. 【自主解答】选D.射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A错误；射线的频率大于可见光的频率，根据E=h可知，射线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D正确.,【总结提升】解答本题关键在于搞清三种射线的性质，以及半衰期及同位素的概念.对易错选项及错误原因具体分析如下：,热点考向2 核反应类型与核反应方程 【例证2】(2012广东高考改编)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( ) A. 是核聚变反应 B
8、. 是衰变 C. 是原子核的人工转变反应 D. 是衰变 【解题指南】解答本题需要掌握核反应基本知识，主要考查衰变与其他的核反应的区别.,【自主解答】选A.两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A对B错.重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C错.原子核放出或粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变.原子核的衰变的反应物只有一种，故D错.,【总结提升】核反应方程的书写方法 (1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础. 如质子( )、中子( )、粒子( )、粒子( )、正电子 ( )、氘核( )、氚核( )等. (2)掌握核反应
9、方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断 某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数 守恒和电荷数守恒的规律. (3)熟悉核反应的四种基本类型，可以帮助我们理清思路，很快 写出正确的核反应方程.,热点考向3 与核能相关的综合问题 【例证3】(2012海南高考改编)一静止的 核经衰变成 为 核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后 核的 动能为( ) A.4.0 MeV B.0.27 MeV C.0.07 MeV D.4.2 MeV,【规范解答】选C.据题意知,此衰变的衰变方程为 根据动量守恒定律得mv=mThvTh 式中,m和mTh分别为粒子和Th核的质量,v和vTh分别
10、为粒子和Th核的速度的大小,由题设条件知 式中Ek=4.27 MeV是粒子与Th核的总动能. 由式得 代入数据得,衰变后 核的动能,【总结提升】解决核反应方程及核能问题的规范解法 (1)要熟悉和掌握教材中出现的主要核反应方程式,并知道其意义; (2)根据E=mc2计算，计算时m的单位是“kg”,c的单位是“m/s”，E的单位是“J”. (3)根据E=m931.5 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”.,(4)根据平均结合能来计算核能. 原子核的结合能平均结合能核子数. (5)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，
11、此时应注意动量、动能关系式p2=2mEk的应用.,1.(2011浙江高考)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,【解题指南】解答本题时应注意理解： (1)天然放射现象中三种射线的产生机理. (2)影响天然放射现象的因素. 【解析】选D.射线是在衰变中产生的，本质是氦核，A错误； 射线是在衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误； 射线是发生衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状
12、态和外部条件无关,D正确.,2.(2012上海高考)在轧制钢板时需 要动态地监测钢板厚度，其检测装置 由放射源、探测器等构成，如图所 示.该装置中探测器接收到的是( ) A.X射线 B.射线 C.射线 D.射线 【解析】选D.放射源发出的只有、三种射线，故选项A错误.在、三种射线中，只有射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确.,测年法是利用 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 的质量， m0为t=0时 的质量.下面四幅图中能正确反映 衰变规律的 是( ) 【解析】选C.由公式m=m0 并结合数学知识可知C正确.,4.原子核 与氘核 反应生成一个粒
13、子和一个质子.由此可知( ) A.A=2,Z=1 B.A=2,Z=2 C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2 【解析】选D.写出核反应方程： ，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A+2=4+1,Z+1=2+1,解得:A=3,Z=2,故选项D正确.,5.(2012大纲版全国卷) 经过m次衰变和n次衰变，变成 ，则( ) A.m=7,n=3 B.m=7,n=4 C.m=14,n=9 D.m=14,n=18 【解析】选B.根据题意有：235-4m=207，92-2m+n=82，解两式得m=7,n=4，选项B正确.,6.(2012重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x、y和z是3种不同的粒
14、子，其中z是( ) A.粒子 B.质子 C.中子 D.电子 【解析】选C.把前两个方程化简，消去x，即 ，可见y是 ，结合第三个方程，根据电荷数 守恒、质量数守恒可知z是中子 .因此选项C正确.,7.(2013厦门模拟) 放射性衰变有多 种途径，其中一种途径是先衰变成 ， 而 可以经一次衰变变成 (X代表某 种元素)，也可以经一次衰变变成 ， 和 最后都衰变成 ，衰变路径如图所示，则可知图中 ( ) A.过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变 B.过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变,C.过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变 D.过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，
15、过程是衰变 【解析】选A.过程质量数不变，是衰变，a=84，过程质量数减少4，核电荷数减少2，是衰变，过程核电荷数减少2，是衰变，b=206，过程是衰变，故选A.,8.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同 位素 注入人体，参与人体的代谢过程， 在人体内衰变放出 正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测 器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象.将放射性同位素 注入人体， 的主要用途是( ) A.利用它的射线 B.作为示踪原子 C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸 【解析】选B.放射性元素注入人体带有放射性标记，可以用仪器探测出来，故 的主要用途是作为示踪原子，B正确.,9.据媒体报道：福建宁德正在建造核电站，这对福建缓解能源 紧张，提升经济起到巨大作用.关于当今已建的核电站，其获取 核能的基本
