廣東專版：高考物理一輪總復(fù)習(xí)教學(xué)課件【第十六章 原子結(jié)構(gòu)與原子核】第三單元 原子核 (1)

1、(1)天然放射現(xiàn)象 發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕，通過對(duì)無(wú)數(shù)放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)了原子序數(shù)大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序數(shù)小于83的天然存在的元素有些也有放射性，它們放射出來(lái)的射線共有三種,1天然放射現(xiàn)象,貝克勒爾,(2)三種射線 射線：速度為光速1/10的，貫穿作用，電離作用 射線：速度約為光速十分之幾的，貫穿作用，電離作用 射線：速度為光速的 (波長(zhǎng)極短的電磁波)，貫穿作用，電離作用,氦核流,弱,很強(qiáng),電子流,很強(qiáng),較弱,光子流,最強(qiáng),很弱,用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程，即： (1)1919年，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：,2原子核的人工

2、轉(zhuǎn)變,盧瑟福,(2)1932年，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為： (3)1934年，夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性同位素的核反應(yīng)方程為： 原子核的人工轉(zhuǎn)變使人們推知原子核的組成：由質(zhì)子和中子組成核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)、質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原子核反應(yīng)遵守質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,查德威克,約里奧居里,(1)衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)榈淖兓凶鲈雍说乃プ兂Ｒ姷乃プ冇袃煞N，放出粒子的衰變叫衰變，放出粒子的衰變叫衰變，射線是隨著射線或射線的放出而產(chǎn)生的 (2)規(guī)律：原子核衰變時(shí)都守恒,3原子核的衰變,新核,質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù),(3)半衰期 意義：放射性元素的原子核有 發(fā)生衰變需要的時(shí)間叫半衰期 半衰期與放射性元素的物理化學(xué)狀態(tài) ，

3、只由核的內(nèi)部因素決定，不同的元素有不同的半衰期 衰變規(guī)律：mm0(式中m0表示放射性元素衰變前的質(zhì)量，m為經(jīng)過t時(shí)間后剩余的放射性元素的質(zhì)量),半數(shù),無(wú)關(guān),4原子核的人工轉(zhuǎn)變,(3)原子核的組成 原子核由質(zhì)子和中子組成，其中質(zhì)子數(shù)等于原子的原子序數(shù)，中子數(shù)等于原子核的質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù) 核子：統(tǒng)稱為核子 核力：把各種核子緊緊地結(jié)合在一起的力叫核力特點(diǎn)：作用距離短(只在2.01015 m的短距離起作用，相鄰核子間才有核力作用)力強(qiáng)(遠(yuǎn)大于庫(kù)侖力),質(zhì)子和中子,(1)同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素具有放射性的同位素叫放射性同位素 (2)約里奧居里夫婦使人類首次得到放射性同位素

4、 (3)放射性同位素的應(yīng)用：一是利用它的，二是作為原子,5放射性同位素,射線,示蹤,(1)核力：相鄰核子之間的作用力 核力與核子是否帶電無(wú)關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子之間、質(zhì)子與中子之間、中子與中子之間都可以有核力作用 核力是短程力，只在2.01015 m的極短距離內(nèi)有核力作用，超過這個(gè)距離，核力就迅速減小到零由于質(zhì)子和中子的半徑約為0.81015 m，所以每個(gè)核子只能跟它的相鄰的核子間才有力的作用 核力是很強(qiáng)的力,6核能,(2)核能 由于原子核中的核子間存在強(qiáng)大的核力，使得原子核成為一個(gè)堅(jiān)固的集合體，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一個(gè)原子核，就要放出巨大的能量 單個(gè)

5、核子結(jié)合成原子核或原子核分裂成單個(gè)核子，放出或吸收的能量叫原子核的結(jié)合能,(3)質(zhì)能方程 質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫質(zhì)量虧損 質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2. 核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)地減少，即Emc2.原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收的能量Emc2.,(4)核能的計(jì)算 根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5 MeV.注意該式中m的單位是u，E的單位是MeV.,(5)核

6、能的利用途徑 重核裂變：重核俘獲一個(gè)中子后分裂成為兩個(gè)(或多個(gè))中等質(zhì)量核的反應(yīng)過程重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能為了使鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積,輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，同時(shí)釋放出大量核能的反應(yīng)過程，要想使氘核和氚核結(jié)合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng),A1次衰變，6次衰變 B4次衰變 C2次衰變 D2次衰變，2次衰變,1衰變次數(shù)的確定,解析原子核每經(jīng)過一次衰變，質(zhì)量數(shù)減4，核電荷數(shù)減2，每經(jīng)一次衰變，電荷數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，設(shè)經(jīng)過x次衰變y次衰變，可列方程組 答案B,衰變次數(shù)的確定首先要明確兩種衰變規(guī)律，

7、衰變的規(guī)律是：每經(jīng)過一次衰變，核的質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2.衰變的規(guī)律是：每經(jīng)過一次衰變，核的電荷數(shù)增加1，而質(zhì)量數(shù)不變先確定衰變次數(shù)后，再確定衰變的次數(shù),釷232經(jīng)過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素這種元素是什么？它的原子量是多少？它的原子序數(shù)是多少？ 解析6次衰變和4次衰變總的效果使原子量和原子序數(shù)變化為 原子量23264208 原子序數(shù)90264(1)82 由查表知這是 Pb. 答案見解析,2半衰期的應(yīng)用,解此類問題要抓住兩個(gè)要點(diǎn)：一是理解半衰期公式中m、m0的物理意義，m0為原來(lái)放射性元素的總質(zhì)量，m為經(jīng)過幾個(gè)半衰期后還沒有衰變的放射性元素的總質(zhì)量，相應(yīng)地(m0m)表示的是已經(jīng)

8、衰變了的放射性元素的總質(zhì)量；二是衰變掉的原子核與產(chǎn)生的新核之間的比例關(guān)系，每衰變掉一個(gè)原子核，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新核，它們之間的質(zhì)量之比與各自原子核的質(zhì)量數(shù)成正比抓住這兩點(diǎn)，問題就會(huì)迎刃而解,(2008江蘇單科)約里奧居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是_，P是P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)，1 mg P隨時(shí)間衰變的關(guān)系如圖1631所示，請(qǐng)估算4 mg的P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?,答案正電子t56天(5058天都算對(duì)),在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn)：在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)能產(chǎn)

9、生、射線的三種射線源，從射線源射出的一束射線垂直于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，如圖1632所示，在與射線源距離為H高處，水平放置兩張疊放著的、涂藥面朝下的印像紙(比一般紙厚且堅(jiān)韌的涂有感光藥的紙)經(jīng)射線照射一段時(shí)間后把兩張印像紙顯影,3原子核的綜合問題,(1)上面的印像紙有幾個(gè)暗斑？各是什么射線的痕跡？ (2)下面的印像紙顯出一串三個(gè)暗斑，試估算中間暗斑與兩邊暗斑的距離之比 (3)若在此空間再加上與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一次使射線不偏轉(zhuǎn)，一次使射線不偏轉(zhuǎn)，則兩次所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比是多少？,答案(1)2個(gè)暗斑，分別是、射線痕跡，因這兩種射線穿透性強(qiáng)(2)584(3)101,由于電量、質(zhì)量、能量

10、涉及物理學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)方面，同時(shí)還關(guān)聯(lián)到其他自然學(xué)科的領(lǐng)域，所以三者構(gòu)成了原子物理和物理學(xué)以及自然學(xué)科的其他方面規(guī)律之間的綜合 常見的主要是與守恒定律相關(guān)的力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)問題,答案BC,用于火災(zāi)報(bào)警的離子煙霧傳感器如圖1634所示，在網(wǎng)罩內(nèi)有電極和，a、b端接電源，是一小塊放射性同位素镅214，它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子平時(shí)，镅放射出的粒子使兩個(gè)電極間的空氣電離，在a、b間形成較強(qiáng)的電流發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩內(nèi)，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和镅發(fā)出的粒子，導(dǎo)致電流發(fā)生變化，電路檢測(cè)到這種變化而發(fā)生警報(bào)下列有關(guān)這種報(bào)警器的說(shuō)法正確的是 (),A镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時(shí)電流增強(qiáng) B镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時(shí)電流減弱 C镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時(shí)電流增強(qiáng) D镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時(shí)電流減弱,解析三種射線中射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，當(dāng)有煙塵時(shí)，由于煙塵吸收空氣中的離子和粒子，所以電流會(huì)減弱 答案B,眾所周知，地球圍繞著太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)，陽(yáng)光普照大地，萬(wàn)物生長(zhǎng)根據(jù)你學(xué)過的知識(shí)，試論述隨著歲月的流逝，地球公轉(zhuǎn)的周期，日、地的平均距離及地球的表面溫度變化的趨勢(shì)(不考慮流星及外星球與地球發(fā)生碰撞的可能性) 解析太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著激烈的熱核反應(yīng)，輻射大量光子，根據(jù)質(zhì)能方程Emc2，可知太陽(yáng)的質(zhì)量M在不斷減小由萬(wàn)有引力定律FG