高考物理一輪復習 14.3原子核課件.ppt

第3節(jié)原子核 1 放射性元素發(fā)出射線的現(xiàn)象 叫做天然放射現(xiàn)象 1896年由法國物理學家發(fā)現(xiàn) 2 放射性說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的 1 1919年 盧瑟福用 粒子轟擊氮原子核 發(fā)現(xiàn)了 并猜想原子核內(nèi)還存在 1932年 他的學生查德威克通過實驗證實了的存在 2 原子核是由質(zhì)子和中子組成的 常用符號zax表示 x為元素符號 a表示核的 z表示核的 自發(fā)地 貝克勒爾 質(zhì)子 中子 中子 質(zhì)量數(shù) 電荷數(shù) 一 天然放射現(xiàn)象 二 原子核的衰變 1 原子核放出 粒子或 粒子 變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變 2 分類 衰變 zax z 2a 4y 24he 衰變 zax z 1ay 10e3 半衰期 放射性元素的原子核有發(fā)生衰變所需的時間 半衰期由的因素決定 跟原子所處的無關(guān) 半數(shù) 核內(nèi)部本身 物理或化學狀態(tài) 1 同位素具有相同而不同的原子核 在元素周期表中處于同一位置 互稱 有些同位素具有放射性 叫做放射性同位素 天然放射性同位素不過四十多種 而人工制造的放射性同位素已達1000多種 2 放射性同位素的應用 1 放射性同位素放出的射線應用于工業(yè) 探傷 農(nóng)業(yè) 醫(yī)療等 2 作示蹤原子 質(zhì)子數(shù) 中子數(shù) 同位素 三 放射性同位素及應用 1 核力 組成原子核的核子之間有很強的相互作用力 使核子能克服庫侖力而緊密地結(jié)合在一起 這種力稱為核力 其特點為 1 核力是強相互作用的一種表現(xiàn) 在原子核的尺度內(nèi) 核力比庫侖力大得多 2 核力是短程力 作用范圍在1 5 10 15m之內(nèi) 3 每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用 這種性質(zhì)稱為核力的飽和性 四 核力與核能 2 原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的 要把它們分開 需要能量 這就是原子核的 3 質(zhì)量虧損 原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和 這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損 4 愛因斯坦質(zhì)能方程為 若核反應中的質(zhì)量虧損為 m 釋放的核能 e mc2 五 重核的裂變與輕核的聚變1 裂變 重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應 如 2 聚變 兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應 如 3 重核裂變和輕核聚變過程中都釋放出 結(jié)合能 e mc2 92235u 01n 54136xe 3890sr 1001n 12h 13h 24he 01n 核能 題型一 原子核的衰變規(guī)律 答案 b 方法與知識感悟 1 原子核衰變規(guī)律 確定衰變次數(shù)的方法 1 設放射性元素zax經(jīng)過n次 衰變和m次 衰變后 變成穩(wěn)定的新元素z a y 則表示該核反應的方程為zax z a y n24he m 10e根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程a a 4n z z 2n m 2 確定衰變次數(shù) 因為 衰變對質(zhì)量數(shù)無影響 先由質(zhì)量數(shù)的改變確定 衰變的次數(shù) 然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定 衰變的次數(shù) 2 三種射線的比較 例2我國科學家研制 兩彈 所涉及的基本核反應方程有 1 92235u 01n 3890sr 54136xe k01n 2 12h 13h 24he d01n關(guān)于這兩個方程的下列說法 正確的是 a 方程 1 屬于 衰變b 方程 2 屬于輕核聚變c 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1d 方程 1 中k 6 方程 2 中d 1 題型二 核反應方程及核反應類型的判斷 解析 本題考查核反應方程 1 式為典型的裂變方程 故a選項錯誤 2 為聚變反應 故b項正確 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒定律可得k 10 d 1 故c選項正確 本題難度較小 答案 bc 方法與知識感悟 核反應的四種類型 例3假設兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應生成氦的同位素和中子 已知氘核的質(zhì)量是2 0136u 中子的質(zhì)量是1 0087u 氦核同位素的質(zhì)量是3 0150u 1 聚變的核反應方程式是 在聚變核反應中釋放出的能量為 mev 保留兩位有效數(shù)字 2 若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核 反應方程式為13h 24he 37li 已知各核子比結(jié)合能分別為eh 1 112mev ehe 7 075mev eli 5 603mev 試求此核反應過程中釋放的核能 題型三 核能的計算 1 2011浙江 關(guān)于天然放射現(xiàn)象 下列說法正確的是 a 射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生的b 射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生的c 射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的d 通過化學反應不能改變物質(zhì)的放射性 d 2 2012福建 關(guān)于近代物理 下列說法正確的是 a 射線是高速運動的氦原子b 核聚變反應方程h h he n中 n表示質(zhì)子c 從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比d 玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域 其理論能夠解釋氫原子光譜的特征 d 解析 射線是高速氦核流 故a項錯誤 n表示中子 故b項錯誤 根據(jù)光電效應方程ek h w0可知 光電子的最大初動能與照射光的頻率 是一次函數(shù)關(guān)系 故c項錯誤 根據(jù)近代物理學史知 d項正確 3 關(guān)于半衰期 以下說法正確的是 a 同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質(zhì)中的長b 升高溫度可以使半衰期縮短c 氡的半衰期為3 8天 若有4個氡原子核 經(jīng)過3 8天就只剩下2個d 氡的半衰期為3 8天 4克氡原子核 經(jīng)過3 8天就只剩下2克 d 解析 放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間是一種統(tǒng)計規(guī)律 半衰期對幾個原子核來說是無意義的 上述說法中c是錯誤的 放射性元素衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定 跟原子所處的物理狀態(tài) 如溫度 壓強 或化學狀態(tài) 如單質(zhì) 化合物 無關(guān) 故a b錯誤 因此 正確選項只有d d 鞏固基礎(chǔ) 1 2012天津 下列說法正確的是 a 采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期b 由波爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子c 從高空對地面進行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力d 原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 b 解析 放射性元素的半衰期與壓強 溫度以及它是單質(zhì)還是化合物無關(guān) 因此無法采用物理或化學方法改變放射性元素的半衰期 選項a錯誤 氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 選項b正確 遙感攝影是利用紅外線具有良好的衍射能力 選項c錯誤 核子結(jié)合成原子核時 產(chǎn)生質(zhì)量虧損 釋放核能 故原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量 選項d錯誤 2 2006年美國和俄羅斯的科學家利用回旋加速器 通過2048ca 鈣48 轟擊98249cf 锎249 發(fā)生核反應 成功合成了第118號元素 這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素 實驗表明 該元素的原子核先放出3個相同的粒子x 再連續(xù)經(jīng)過3次 衰變后 變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號元素的原子核 則上述過程中的粒子x是 a 中子b 質(zhì)子c 電子d 粒子 a 3 如圖所示 為氫原子的能級圖 若在氣體放電管中 處于基態(tài)的氫原子受到能量為12 8ev的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài) 在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中 a 最多能輻射出10種不同頻率的光子b 最多能輻射出6種不同頻率的光子c 能輻射出的波長最長的光子是從n 5躍遷到n 4能級時放出的d 能輻射出的波長最長的光子是從n 4躍遷到n 3能級時放出的 bd ac 5 14c測年法是利用14c衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法 若以橫坐標t表示時間 縱坐標m表示任意時刻14c的質(zhì)量 m0為t 0時14c的質(zhì)量 下面四幅圖中能正確反映14c衰變規(guī)律的是 c 提升能力 d b 8 某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論 其中的兩個核反應方程為11h 612c 713n q1 11h 715n 612c x q2方程中q1 q2表示釋放的能量 相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表 以下推斷正確的是 a x是23he q2 q1b x是24he q2 q1c x是23he q2 q1d x是24he q2 q1 b 解析 由核反應過程中必須遵守的質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒知x是24he 放出熱量分別為q1和q2的兩個核反應中質(zhì)量虧損分別為0 0021u和0 0053u 故q2 q1 9 關(guān)于 三種射線 下列說法中正確的是 a 射線是原子核自發(fā)放射出的氦核 它的穿透能力最強b 射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時形成的電子 它具有中等的穿透能力c 射線一般伴隨著 或 射線產(chǎn)生 它的穿透能力最強d 射線是電磁波 它的穿透能力最弱 bc 10 一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核 同時輻射出一個 光子 已知質(zhì)子 中子 氘核的質(zhì)量分別為m1 m2 m3 普朗克常量為h 真空中的光速為c 該聚變反應過程中的質(zhì)量虧損為 光子的波長為 m1 m2 m3 11 2010年上海世博會太陽能應用技術(shù)引領(lǐng)了世界 太陽能屋頂 太陽能幕墻 太陽能汽車 太陽能動態(tài)景觀 科學研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應 即在太陽內(nèi)部4個氫核 11h 轉(zhuǎn)化成一個氦核 24he 和兩個正電子 10e 并放出能量 已知質(zhì)子質(zhì)量mp 1 0073u 粒子的質(zhì)量m 4 0015u 電子的質(zhì)量me 0 0005u 1u的質(zhì)量相當于931mev的能量 1 寫出該熱核反應方程 2 一次這樣的熱核反應過程中釋放出多少mev的能量 結(jié)果保留四位有效數(shù)字 解析 1 411h 24he 210e 2 m 4mp m 2me 4 1 0073u 4 0015u 2 0 0005u 0 0267u e 0 0267 931mev 24 86mev 12 1 核反應堆中的核廢料具有很強的放射性 目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中 然后 將選項前的字母代號填在橫線上 a 沉入海底b 放至沙漠c 送到月球d 深埋地下 2 圖乙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章 通過照相底片被射線感光的區(qū)域 可以判斷工作人員受到何種輻射 當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光 而鉛片下的照相底片未被感光時 結(jié)合圖甲分析工作人員受到了射線的輻射 當所有照相底片都被感光時 工作人員受到了射線的輻射 d 再上臺階 3 利用氦 3 23he 和氘進行的聚變安全無污染 容易控制 月球上有大量的氦 3 每個航天大國都將獲得氦 3作為開發(fā)月球的重要目標之一 嫦娥一號 探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項重要任務就是評估月球中氦 3的分布和儲量 已知兩個氘核 12h 聚變生成一個氦 3 則該核反應方程為 已知12h的質(zhì)量為m1 23he的質(zhì)量為m2 反應中新產(chǎn)生的粒子的質(zhì)量為m3 則上