《2013版物理全程复习方略配套课件(沪科版)：选修3-5.3.2放射性元素的衰变--核能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013版物理全程复习方略配套课件(沪科版)：选修3-5.3.2放射性元素的衰变--核能（50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,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,天然,
2、人工,示踪原子,2.原子核的衰变 (1)原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为_ 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,一半的核,物理、化学状,态,1.三种射线的比较,射线名称,比较项目,射线,射线,射线,组成,高速氦核流,高速电子流,光子流（高频电磁波）,带电量,2e,-e,0,质量,4mp,静止质量为零,符号,射线名称,比较项目,射线,射线,射线,速度,可达0.1c,可达0.99c,c,垂直进入电场或磁场的偏转情况,偏转,偏转,不偏转,贯穿本领,最弱,较
3、强,最强,对空气的 电离作用,很强,较弱,很弱,2.衰变、衰变的比较,衰变类型,衰变,衰变,衰变方程,衰变实质,2个质子和2个中子结合成 一个整体射出,1个中子转化为 1个质子和1个电子,匀强磁场中 轨迹形状,衰变规律,电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒,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. 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，T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
4、.,考点2 核反应的四种类型,核反应的四种类型比较,类型,可控性,核反应方程典例,衰变,衰变,自发,衰变,自发,人工转变,人工 控制,（约里奥居里夫妇发现放射性同位素及正电子）,重核裂变,比较容易 进行人工 控制,轻核聚变,除氢弹外 无法控制,类型,可控性,核反应方程典例,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.,考点3 核能,1.核力 核子间的作用力.核力是_力
5、，作用范围在1.510-15 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.,短程,释放,吸收,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=_.,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：核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核
6、子时吸收的能量. (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. 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2 3(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
7、: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. 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:,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
8、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=hv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：,核反应类型与核反应方程 【例证2】(2011北京高考)表示放射性元素碘 衰变的 方程
9、是( ) A. B. C. D. 【解题指南】解答本题时要把握以下两点： (1)在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒. (2) 衰变是原子核放出高速电子流.,【自主解答】选B. 碘 的原子核内一个中子放出一个电 子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1， 所以生成54号元素 放出一个电子.B选项正确.,【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
10、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.,与核能相关的综合问题 【例证3】(12分)钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激 发态 粒子,而铀核激发态 立即衰变为铀核 并放 出能量为0.097 MeV的光子.已知: 和粒子的质量 分别为mPu=239.052 1 u、mU=235.043 9 u和m=4.002 6 u, 1 u=931.5 MeV/c2. (1)写出衰变方程; (2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求粒子的动能.,【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:,计算质 量亏损,计算核能 E=mc2,由动量守恒、能量 守恒求氦核动能,【
11、规范解答】(1)衰变方程为 (1分) (1分) 或合起来有 (2)上述衰变过程的质量亏损为 m=mPu-mU-m (1分) 放出的能量为E=mc2 (1分) E是铀核 的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E之和，E=EU+E+E (1分) 可得EU+E=(mPu-mU-m)c2-E (1分),设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v,则由动量守恒有 mUvU=mv (1分) 又由动能的定义知 (2分) 由式得 (1分) 由式得 代入题给数据得E=5.034 MeV (2分),【总结提升】计算核能的几种方法 (1)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“
12、J”. (2)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”. (3)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. (4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，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
13、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态和外部条件无关,D正确.,2.(2011上海高考)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知( ) A.来自于原子核外的电子 B.的电离作用最强，是一种电磁波 C.的电离作用较强，是一种电磁波 D.的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子,【解析】选D.从穿透能力上看，能穿透铝板进入铅板，必 然是
14、射线，射线是原子核内发出的高频光子，属于电磁 波，电离作用弱，故D正确，C错误；能穿透纸板进入铝板， 必然是射线，是原子核内发射出的电子流，A错误；纸板能 够挡住，则是射线，它的电离作用最强，但它是氦原子 核，不是电磁波，B错误.,3.14C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14C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( ) 【解析】选C.由公式 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.(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( ) A. 是衰变 B. 是衰变 C. 是轻核聚变 D. 是重核裂变 (2)现有四个核反应： A. B. C. D.,_是发现中子的核反应方程，_是研究原子弹的基 本核反应方程，_是研究氢弹的基本核反应方程. 求B中X的质量数和中子数. 【解题指南】弄清衰变、人
