高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十五章 天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng) 核能

1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十五章 天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng) 核能課件第1頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四一、原子核1.四個概念(1)放射性:物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)。知識梳理(2)放射性元素:具有放射性的元素。(3)同位素:具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子核。(4)放射性同位素:具有放射性的同位素。第2頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.原子核的組成(1)原子核:由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。(2)電荷數(shù)(Z):等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù),也等于核外電子數(shù),還等于元素周期中的原子序數(shù)。(3)質(zhì)量數(shù)(A):等于核內(nèi)的核子數(shù),即質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。第3頁，共25

2、頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四種類射線射線射線組成高速氦核流高速電子流光子流帶電荷量2e-e0質(zhì)量4mpmp=1.6710-27 kgme=9.1110-31 kg靜止質(zhì)量為零符號Hee 速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(與射線反向)不偏轉(zhuǎn)二、原子核的衰變1.三種射線的比較第4頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四貫穿本領(lǐng)最弱,用紙能擋住較強,穿透幾毫米的鋁板最強,穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱第5頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.半衰期:(1)定義:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。

3、(2)衰變規(guī)律:N=N0()t/、m=m0()t/(3)影響因素:由原子核內(nèi)部自身的因素決定,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件都無關(guān)。三、核力與核能1.核力(1)含義:原子核里的核子間存在互相作用的核力,核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核。第6頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(2)特點:a.核力是強相互作用的一種表現(xiàn)。b.核力是短程力,作用范圍在1.510-15 m之內(nèi)。c.每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。2.核能(1)結(jié)合能:把構(gòu)成原子核的結(jié)合在一起的核子分開所需的能量。(2)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E=m

4、c2。核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損m,其能量也要相應(yīng)減少,即E=mc2。第7頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(3)質(zhì)能方程的意義:質(zhì)量和能量是物質(zhì)的兩種屬性,質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量是不可分割的,它建立了兩種屬性在數(shù)值上的關(guān)系。3.獲得核能的途徑 重核裂變輕核聚變定義質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的過程第8頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四特點a.裂變過程中能夠放出巨大的能量b.裂變的同時能夠放出23(或更多)個中子c.裂變的產(chǎn)物不是唯一的。對于鈾核裂變有二分裂、三分

5、裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比較小a.聚變過程放出大量的能量,平均每個核子放出的能量比裂變反應(yīng)中每個核子放出的能量大3至4倍b.聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈c.對環(huán)境污染較小d.自然界中聚變反應(yīng)原料豐富典型的方程UnKrBa+nHHHen第9頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1.(1)衰變中的電子來源于原子核外電子。()(2)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)守恒,方程兩邊的質(zhì)量也相等。()(3)如某放射性元素的半衰期是5天,那么100個該元素的原子核經(jīng)過10天還剩下25個。()(4)目前核電站多數(shù)是采用核聚變反應(yīng)發(fā)電。()(5)放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就

6、是半衰期。()答案(1)(2)(3)(4)(5)第10頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.下列關(guān)于放射現(xiàn)象的說法中,正確的是()A.原子核發(fā)生衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4B.原子核發(fā)生衰變時,生成核與粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量C.原子核發(fā)生衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)比原來的原子核的質(zhì)量數(shù)多1D.單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的答案D原子核發(fā)生衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了2,A錯誤;原子核發(fā)生衰變時,生成核與粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量,B錯誤;原子核發(fā)生衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)與原來的原子核的質(zhì)量數(shù)相同,

7、C錯誤;放射性元素的半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),所以單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的,D正確。第11頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四3.(多選)以下說法正確的是()A.當(dāng)氫原子從n=4的狀態(tài)躍遷到n=2的狀態(tài)時,發(fā)射出光子B.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有波動性C.原子核的半衰期由核內(nèi)部自身因素決定,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)D.比結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子越穩(wěn)定答案ACD當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時,要輻射一定能量的光子,A對;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都說明光具有粒子性,B錯;由半衰期

8、的特點知,C對;比結(jié)合能越大,說明原子越穩(wěn)定,D對。故選A、C、D。第12頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四4.(多選)一個U原子核在中子的轟擊下的裂變方程為U+nX+Sr+n,則下列說法正確的是()A.X原子核中含有86個中子B.X原子核中含有141個核子C.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有一定的偶然性D.為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易進行,最好用純鈾235答案ACD在核反應(yīng)中,電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒,X的質(zhì)子數(shù)是92-38=54個,核子數(shù)是235+1-94-2=140個,中子數(shù)是140-54=86個,A正確,B不正確。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有一定的偶然性,C正確。

9、裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是否容易進行,與鈾的純度、體積等有關(guān),D正確。第13頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四5.(多選)目前,在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡,而氡會發(fā)生放射性衰變,放射出、射線,這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病,根據(jù)有關(guān)放射性知識可知,下列說法正確的是()A.氡的半衰期為3.8天,若取4個氡原子核,經(jīng)7.6天后就一定剩下一個原子核了B.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C.射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生,在這三種射線中,射線

10、的穿透能力最強,電離能力最弱D.發(fā)生衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4第14頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四答案BC放射性元素的半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,對于少量的原子核衰變不適用,所以A錯;原子核內(nèi)的中子在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)子,同時放出一個電子,這就是衰變時放出的電子,B對;發(fā)生衰變、衰變后往往產(chǎn)生的新原子核處于高能級,這時其要向低能級躍遷,放出光子,所以射線經(jīng)常伴隨著或射線產(chǎn)生,從射線到射線,它們的電離能力逐漸減弱,穿透能力逐漸增強,C對;由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知D錯。第15頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1.衰變和衰變的比較衰

11、變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子H+nHenHe衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒重難原子核的衰變及半衰期的計算方法重難突破第16頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四2.衰變次數(shù)的確定方法方法一:依據(jù)兩個守恒定律確定衰變次數(shù),設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次衰變和m次衰變后,變成穩(wěn)定的新元素Y,則表示核反應(yīng)的方程為X Y+He+e。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程A=A+4n,Z=Z+2n-m兩式聯(lián)立得n=,m=+Z-Z由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個二元一次方程組。方法二:因為衰變對質(zhì)量數(shù)無影響,可先由質(zhì)量數(shù)的改變確

12、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)。注意半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律,對個別或少數(shù)原子核,無半衰期可言。第17頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四典例1(1)原子核U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薚h,繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薖a,再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薝。放射性衰變、和依次為()A.衰變、衰變和衰變B.衰變、衰變和衰變C.衰變、衰變和衰變D.衰變、衰變和衰變第18頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四(2)法國科學(xué)家貝可勒爾(H.A.Becquerel)在1896年發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。如圖反映的是放射性元素鈾核衰變的特性曲線。由圖可知,

13、鈾的半衰期為年;請在下式的括號中,填入鈾在衰變過程中原子核放出的粒子的符號。UTh+()第19頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四解析(1)衰變過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒,由題意可得衰變方程分別為UThHeThPaePae,所以A對。(2)根據(jù)半衰期的定義,由題圖坐標(biāo)軸數(shù)據(jù)可知,鈾的半衰期為1620年;由核反應(yīng)所遵循的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知,衰變過程中放出的粒子的電荷數(shù)為Z=92-90=2,質(zhì)量數(shù)為A=238-234=4,符號為He。答案(1)A(2)1620He第20頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1-114C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生

14、物進行年代測定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時間,縱坐標(biāo)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()答案C解析由于每經(jīng)過一個半衰期,14C的質(zhì)量減少一半,所以m=m0(,選項C正確。第21頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四1-2(多選)下面說法中正確的是()ATh(釷)經(jīng)過一系列的衰變和衰變,成為Pb(鉛),鉛核比釷核少12個中子B.衰變的實質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子C.射線的貫穿能力很強D.利用射線的電離作用,可檢查金屬內(nèi)部有無砂眼或裂紋答案BC解析釷核質(zhì)子數(shù)為90,質(zhì)量數(shù)為232,鉛核質(zhì)子數(shù)為82,質(zhì)

15、量數(shù)為208,所以,衰變過程中,質(zhì)子數(shù)減少了8,質(zhì)量數(shù)減少了24,鉛核比釷核少了24-8=16個中子,選項A錯誤;射線的電離作用最弱,利用射線檢查金屬內(nèi)部有無砂眼或裂紋是因為射線的貫穿能力很強,選項D錯誤。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四放射性同位素的應(yīng)用技巧1.利用它的射線如利用鈷60放出的很強的射線來檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼和裂紋,這叫射線探傷 。利用放射線的貫穿本領(lǐng)了解物體的厚度和密度的關(guān)系,可以用放射性同位素來檢查各種產(chǎn)品的厚度、密封容器中的液面高度,從而自動思想方法控制生產(chǎn)過程。再如利用射線的電離作用,可以消除機器在運轉(zhuǎn)中因摩擦而產(chǎn)生的有害靜電,利用射線

16、殺死人體內(nèi)的癌細胞等。2.作為示蹤原子如在生物科學(xué)研究方面,同位素示蹤技術(shù)起著十分重要的作用,在人工方法合成牛胰島素的研制、驗證方面,示蹤原子起著重要的作用。在輸油管線漏油的檢查和對植物生長的檢測方面,示蹤原子都起著重要作用。第23頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四典例如圖是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖。(1)請你簡述自動控制的原理;(2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1毫米的鋁板,那么在、和三種射線中,你認為哪一種射線在鋁板的厚度控制中起主要作用?為什么?第24頁，共25頁，2022年，5月20日，23點29分，星期四解析(1)放射線具有貫穿本領(lǐng),如果向前運動的鋁板的厚度有變化,則探測器接收到的放射線的強度就會隨之變化,這種變化被