高三物理總復(fù)習(xí) 16.2 放射性元素的衰變 核反應(yīng)核能 光電效應(yīng)

16.2放射性元素的衰變核反應(yīng)核能光電效應(yīng)高三總復(fù)習(xí)選修3-5編輯ppt一、天然放射性現(xiàn)象1．放射性現(xiàn)象：

像這樣物質(zhì)自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象。物質(zhì)的這種性質(zhì)叫天然放射性，具有放射性的元素，叫放射性元素。人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)大于84的所有天然存在的元素都有放射性，原子序數(shù)小于84的天然存在的元素有些也具有放射性，它們放射出來(lái)的射線共有三種：α射線、β射線、γ射線．1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾U和含鈾的礦物能發(fā)射某種看不見(jiàn)的射線，這種射線可以穿透黑紙使照像底片感光。編輯ppt2、三種射線的本質(zhì)和特性1.α射線：速度約為光速1／10的氦核流，貫穿作用很弱，電離作用很強(qiáng)．

2.β射線：速度約為光速0.99的電子流，貫穿作用很強(qiáng)，電離作用較弱．

3.γ射線：波長(zhǎng)極短的電磁波，貫穿作用最強(qiáng)，電離作用最弱．種類(lèi)本質(zhì)電荷(e)速度(C)電離性貫穿性α射線氦核+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住β射線電子-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板γ射線光子01最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版編輯ppt3.研究放射線的方法：(1)在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)編輯ppt(2)在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)3.研究放射線的方法：設(shè)α與β沿初速度方向前進(jìn)相同的距離L，兩者在電場(chǎng)方向上偏轉(zhuǎn)的距離之比：編輯ppt例1：將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況中正確的是()AD編輯ppt二、原子核的衰變規(guī)律（1）α衰變的一般方程為每發(fā)生一次α衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減少4．原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合比較緊密，有時(shí)作為一個(gè)整體從較大的原子核中拋射出來(lái)。（2）β衰變的一般方程為每發(fā)生一次β衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．β衰變的實(shí)質(zhì)是元素的原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子時(shí)放射出一個(gè)電子．

伴隨α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的、γ射線不改變?cè)雍说碾姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)．（3）γ射線實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變時(shí)，產(chǎn)生的某些新核由于具有過(guò)多的能量（核處于激發(fā)態(tài)）而輻射出光子．編輯ppt注意：

一種元素只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性物質(zhì)中可以同時(shí)放出α、β和γ三種射線。編輯ppt②每一種放射性元素都有一定的半衰期,不同的放射性元素,半衰期不同.如果用M0表示原來(lái)的原子質(zhì)量,Mt表示t時(shí)刻還未衰變的質(zhì)量,T表示半衰期,那么(4)半衰期（統(tǒng)計(jì)規(guī)律）①是放射性元素的大量原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間③放射性元素半衰期的長(zhǎng)短是由原子核的內(nèi)部因素決定的,它不受外部因素的影響.例如溫度、物態(tài)、化學(xué)結(jié)構(gòu)等,都不能改變它的半衰期.④衰變公式編輯ppt【例2】（釷）經(jīng)過(guò)一系列α和β衰變，變成（鉛），下列說(shuō)法正確的是（）A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變ABD【例3】鈾（）經(jīng)過(guò)α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛（問(wèn)在這一變化過(guò)程中，共有多少中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子（）A．6；B．14；C．22；D．32

）A

【例4】若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天,則相同質(zhì)量的A和B，經(jīng)過(guò)20天后，剩下的質(zhì)量之比，即mA：mB是()A、30∶31B、31∶30C、1∶2D、2∶1C編輯ppt【例5】如圖所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止原子核發(fā)生某種核變化后，產(chǎn)生的兩種運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能的是（）A.原子核發(fā)生了α衰變；B．原子核發(fā)生了β衰變C.原子核放出了一個(gè)正電子；D.原子核放出了一個(gè)中子；由于一般新核帶電量和質(zhì)量均大于放出的粒子電量和質(zhì)量,則由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知大圓為粒子軌跡,小圓為新核軌跡.ACα衰變外切，β衰變內(nèi)切編輯ppt【例6】靜止的氡核放出α粒子后變成釙核α粒子動(dòng)能為Eα。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動(dòng)能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為B.0C正確編輯ppt三、核反應(yīng)2、查德威克α射線粒子轟擊鈹原子核實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了中子定義：原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新核的過(guò)程叫核反應(yīng)1、1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué)反應(yīng)是核外電子的變化在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒編輯ppt4.注意：在人工轉(zhuǎn)變中，用某高速粒子去轟擊某原子核后，原子核發(fā)射出粒子和射線并轉(zhuǎn)變成新的原子核的過(guò)程中，不可認(rèn)為是高速粒子從原子核中打出了粒子.(1)

放射性同位素的發(fā)現(xiàn)（1934年，約里奧·居里夫婦）具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置,互稱(chēng)同位素.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(guò)四十多種,而人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種.3.同位素①放射性同位素放出的射線應(yīng)用于工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等

(2)放射性同位素的應(yīng)用

②作示蹤原子編輯ppt四、核能核子間作用力.短程強(qiáng)引力，只在相鄰的核子間發(fā)生作用，與核子的電性無(wú)關(guān).1.核力2、結(jié)合能由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化．可見(jiàn)，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量．這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能，亦稱(chēng)核能．編輯ppt原子核越大，自然它的結(jié)合能越高。因此，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)作比結(jié)合能也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。比結(jié)合能中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)定。有些重核分裂成中等質(zhì)量的核放出能量有些輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核放出能量獲得核能的兩個(gè)基本途徑是重核裂變和輕核聚變編輯ppt凡具有質(zhì)量的物體都具有能量，物體的質(zhì)量和能量間的關(guān)系為：E=mc2；若原子核質(zhì)量虧損為△m，對(duì)應(yīng)釋放的能量為△E=△mc2.

3.質(zhì)量虧損組成原子核的核子與原子核的質(zhì)量之差叫做質(zhì)量虧損；需說(shuō)明的是任何一個(gè)原子核的質(zhì)量總是小于組成它的所有核子的質(zhì)量和.4.愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程第一..核反應(yīng)過(guò)程中:核子結(jié)合成原子核時(shí),新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量(質(zhì)量虧損),同時(shí)以光子形式釋放核能有關(guān)問(wèn)題的理解和注意事項(xiàng)原子核分解為核子時(shí),需要吸收一定能量,核子的總質(zhì)量大于原原子核的質(zhì)編輯ppt第三.質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失,而是減少的質(zhì)量m以能量形式輻射(動(dòng)質(zhì)量),因此質(zhì)量守恒定律不被破壞.第四.公式ΔE=Δm·c2的單位問(wèn)題m用“u(原子質(zhì)量單位)”1u=1.660566×10-27kg

ΔE用“uc2”1uc2=931MeV(表示1u的質(zhì)量變化相當(dāng)于931MeV的能量改變)第二.核反應(yīng)過(guò)程中,質(zhì)量虧損時(shí),核子個(gè)數(shù)不虧損(即質(zhì)量數(shù)守恒),可理解為組成原子核后,核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些第五.核反應(yīng)中釋放或吸收的能量比化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的能量大好幾個(gè)數(shù)量級(jí)兩者相差數(shù)十萬(wàn)倍.

編輯ppt編輯ppt核反應(yīng)中的能量核反應(yīng)吸收能量放出能量核子結(jié)合成原子核有些重核分裂成中等質(zhì)量的核有些輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核編輯ppt2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變時(shí)放出幾個(gè)中子，再引起其他重核裂變而使裂變反應(yīng)不斷進(jìn)行下去（原子彈原理）.五、重核的裂變1、定義：重核俘獲一個(gè)中子后分裂為幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程叫重核的裂變1938年12月，德國(guó)物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生了裂變。鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，一種典型的反映是裂變?yōu)殇^和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，其核反應(yīng)方程是：鈾核的裂變+→++編輯ppt裂變前的質(zhì)量：裂變后的：鈾核的裂變釋放出的能量為編輯ppt(1)裂變過(guò)程中能放出巨大的能量裂變特點(diǎn)：

(2)裂變的產(chǎn)物不是唯一的．(3)裂變的同時(shí)能放出2～3個(gè)(或更多個(gè))中子．

1kg鈾全部裂變，它放出的能量相當(dāng)于2800t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量．鈾核裂變時(shí)，同時(shí)釋放出2～3個(gè)中子，如果這些中子再引起其他鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)編輯ppt裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。3、臨界體積

原子彈的材料一般為鈾-235或钚-239。有中子反射的球形鈾-235臨界點(diǎn)為15公斤左右，钚-239則為10公斤左右。編輯ppt核能的和平利用——解決能源危機(jī)根本途徑4、核電站（1）核心部件(核)反應(yīng)堆：

(nuclear)reactor

人類(lèi)第一座核反應(yīng)堆：CP-1的“尊容”用人式方法控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度并獲得核能的裝置。編輯ppt（2）反應(yīng)堆的組成：核燃料棒、減速劑、控制棒、冷卻系統(tǒng)、防護(hù)層等。反應(yīng)堆核燃料棒：核心設(shè)施。濃縮鈾制成的鈾棒減速劑：石墨、重水或普通水，用于減小中子的速度控制棒：鎘，用于吸收中子，控制核反應(yīng)的快慢。3%-4%的濃縮鈾編輯ppt六、輕核聚變輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫聚變。輕核聚變的核反應(yīng)方程使核發(fā)生聚變；必須使它們接邁到10-15米，也就是接近到核力能夠發(fā)生做用的范圍。由于原子核都帶正電，要使它們接近到這種程度，必須克服電荷之間的很大斥力作用，這就要使核具有很大的動(dòng)能。只有在幾百萬(wàn)度的高溫以上，原子核才有足夠的動(dòng)能克服相互間的庫(kù)侖斥力，在碰撞中接近到可以發(fā)生聚變的程度。所以這種輕核聚變的反應(yīng)又叫做熱核反應(yīng)。編輯ppt氘核的質(zhì)量：mD＝2.014102u氚核的質(zhì)量：mT＝3.016050u氦核的質(zhì)量：mα＝4.002603u中子的質(zhì)量：mn=1.008665u編輯ppt一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核釋放17.6MeV能量，平均每個(gè)核子放出的能量在3MeV以上，比裂變反應(yīng)中平均每個(gè)核子釋放的能量大3～4倍．編輯ppt核聚變的利用——?dú)鋸棌楏w引爆裝置小型原子彈三種炸藥：普通炸藥Ｕ235氘、氚爆炸裂變聚變氘、氚、重氫化鉀等鈾235外殼普通炸藥編輯ppt氫彈爆炸形成的磨姑云編輯ppt太陽(yáng)的中心發(fā)生核聚變，放出巨大能量，太陽(yáng)；這個(gè)天然的的核聚變過(guò)程已經(jīng)發(fā)生了好幾十億年。核聚變普遍存在于宇宙中編輯ppt二、可控?zé)岷朔磻?yīng)——核聚變的利用熱核反應(yīng)裂變反應(yīng)相同的核燃料釋放的能量多反應(yīng)中放射物質(zhì)的處理較易反應(yīng)中的核燃料資源較豐富核反應(yīng)發(fā)生條件較易實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)故障自動(dòng)停止編輯ppt編輯ppt9、靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:34:17PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、故人江海別，幾度隔山川。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2022/12/212022/12/2121December202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:34:17PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2022/12/212022/12/212022/12/21Dec-2221-Dec-2212、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿(mǎn)，留一份不足，可得無(wú)限完美。。2022/12/212022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。21十二月20222022/12/212022/12/212022/12/2115、楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。。。十二月222022/12/212022/12/212022/12/2112/21/202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2022/12/212022/12/2121December202217、空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。。2022/12/212022/12/212022/12/212022/12/219、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2022/12/212022/12/21Wednesday,December21,202210、閱讀一切好書(shū)如同和過(guò)去最杰出的人談話。2022/12/212022/12/212022/12/2112/21/20226:34:18PM11