【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第13章第三節(jié) 核反應(yīng) 核能課件 大綱人教

第三節(jié)核反應(yīng)核能

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)核反應(yīng)核能基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、原子核的組成1．原子核由______和_____組成，兩者統(tǒng)稱為______．2．原子核常用

表示，X為元素符號，上角標(biāo)A表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)Z表示核的__________

(原子序數(shù))．3．同位素是具有相同的_______而_______不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置．二、天然放射現(xiàn)象1．天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱放射性元素．質(zhì)子中子核子電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)2．三種射線的本質(zhì)：α射線是_______，β射線是______，γ射線是______．三、原子核的衰變1．衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化．可分為_______、______，并伴隨著γ射線放出．2．半衰期：放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需要的時(shí)間．四、核能1．核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，_______守恒，______守恒．氦核電子光子α衰變?chǔ)滤プ冑|(zhì)量數(shù)半數(shù)動(dòng)量2．核力(1)概念：組成原子核的______之間存在的作用力．(2)核力特點(diǎn)①核力是____________

(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多．②核力是_____力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)．③每個(gè)核子只跟______的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性．核子強(qiáng)相互作用短程相鄰3．質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程：_________.(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量______組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象．4．結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個(gè)_____時(shí)需要的能量，或若干個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成_______時(shí)需要的能量．五、核裂變和核聚變1．重核裂變(1)定義：使重核分裂成___________的原子核的核反應(yīng)．E＝mc2小于核子原子核質(zhì)量較小(2)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，核反應(yīng)方程為(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：①要有足夠濃度的235U；②鈾塊體積需______臨界體積，或鈾塊質(zhì)量_____臨界質(zhì)量．2．輕核聚變(1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成_____的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變．(2)聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬度的高溫．大于大于較重課堂互動(dòng)講練一、三種射線的比較α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流高頻電磁波帶電荷量2e－e0質(zhì)量4mp(mp＝1.67×10－27kg)靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀)1.(2009年高考上海卷)放射性元素衰變時(shí)放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是(

)A．α射線，β射線，γ射線B．γ射線，β射線，α射線C．γ射線，α射線，β射線

D．β射線，α射線，γ射線解析：選B.由放射線的本質(zhì)和特性知，三種射線的穿透能力是γ射線最強(qiáng)，α射線最弱，由此可知，選項(xiàng)B正確．二、原子核的的衰變1．原子核衰變變規(guī)律式中N原、m原表示衰變前的的放射性元素素的原子數(shù)和和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚尚未發(fā)生衰變變的放射性元元素的原子數(shù)數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間間，τ表示半衰期．．(2)影響因素：放放射性元素衰衰變的快慢是是由原子核內(nèi)內(nèi)部因素決定定的，跟原子子所處的物理理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng)強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合合物)無關(guān)．特別提醒：(1)半衰期是大量量原子核衰變變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)規(guī)律，對個(gè)別別或少數(shù)原子子核，無半衰衰期可言．(2)原子核衰變時(shí)時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒恒，核反應(yīng)過過程前、后質(zhì)質(zhì)量發(fā)生變化化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能能．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)2.關(guān)于放射性元元素的半衰期期，下列說法法正確的有()A．是原子核質(zhì)質(zhì)量減少一半半所需的時(shí)間間B．是原子核有有半數(shù)發(fā)生衰衰變所需的時(shí)時(shí)間C．把放射性元元素放在密封封的容器中，，可以減慢放放射性元素的的半衰期D．可以用來測測定地質(zhì)年代代、生物年代代等解析：選BD.原子核衰變成成新核，新核核與未衰變的的核在一起，，故半衰期并并不是原子核核的數(shù)量、質(zhì)質(zhì)量減少一半半，A錯(cuò)B對；衰變快慢慢由原子核內(nèi)內(nèi)部因素決定定，與原子所所處的物理狀狀態(tài)或化學(xué)狀狀態(tài)無關(guān)，常常用其測定地地質(zhì)年代、生生物年代等，，故C錯(cuò)D對．三、核反應(yīng)的的四種類型特別提醒：(1)核反應(yīng)過程一一般都是不可可逆的，所以以核反應(yīng)方程程只能用單向向箭頭表示反反應(yīng)方向，不不能用等號連連接．(2)核反應(yīng)的生成成物一定要以以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，不能憑空空只依據(jù)兩個(gè)個(gè)守恒規(guī)律杜杜撰出生成物物來寫核反應(yīng)應(yīng)方程．解析：選AC.α衰變是放射出出氦核的天然然放射現(xiàn)象，，A正確；β衰變是放射出出電子的天然然放射現(xiàn)象，，而B項(xiàng)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子子的原子核人人工轉(zhuǎn)變，故故B錯(cuò)；C項(xiàng)是輕核的聚聚變，D項(xiàng)是β衰變現(xiàn)象，故故C對D錯(cuò)．四、核能的產(chǎn)產(chǎn)生和計(jì)算1．獲得核能的的途徑(1)重核裂變：某某些重核分裂裂成中等質(zhì)量量的核的反應(yīng)應(yīng)過程，同時(shí)時(shí)釋放大量的的核能．要使使鈾235發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)應(yīng)以持續(xù)地輸輸出能量，鈾鈾塊的體積應(yīng)應(yīng)大于它的臨臨界體積．重核的裂變：：如應(yīng)用：原子彈彈、核反應(yīng)堆堆(2)輕核聚變：某某些輕核結(jié)合合成質(zhì)量較大大的核的反應(yīng)應(yīng)過程，同時(shí)時(shí)釋放出大量量的核能，要要想使氘核和和氚核合成氦氦核，必須達(dá)達(dá)到幾百萬度度以上的高溫溫，因此聚變變反應(yīng)又叫熱熱核反應(yīng)．輕核的聚變：：如應(yīng)用：氫彈、、可控?zé)岷朔捶磻?yīng)．2．核能的計(jì)算算方法(1)根據(jù)愛因斯坦坦質(zhì)能方程列列式計(jì)算：即即ΔE＝Δmc2(Δm的單位：kg)．(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏能量量，則ΔE＝Δm×931.5MeV(Δm的單位：u,1u＝1.6606×10－27kg)．(3)核反應(yīng)遵守動(dòng)動(dòng)量守恒定律律和能量守恒恒定律，因此此我們可以結(jié)結(jié)合動(dòng)量守恒恒定律和能量量守恒定律來來計(jì)算核能．．特別提醒：(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量量是兩個(gè)不同同的概念．核核反應(yīng)中質(zhì)量量數(shù)、電荷數(shù)數(shù)都守恒，但但核反應(yīng)中依依然有質(zhì)量虧虧損．(2)愛因斯坦的質(zhì)質(zhì)能方程反映映了原子核質(zhì)質(zhì)量虧損和釋釋放出核能這這兩種現(xiàn)象之之間的聯(lián)系，，并不表示質(zhì)質(zhì)量和能量之之間的轉(zhuǎn)變關(guān)關(guān)系(即：核反反應(yīng)中的的質(zhì)量虧虧損，并并不是這這部分質(zhì)質(zhì)量消失失或質(zhì)量量轉(zhuǎn)化為為能量)．質(zhì)量虧虧損也不不是核子子個(gè)數(shù)的的減少，，核反應(yīng)應(yīng)中核子子的個(gè)數(shù)數(shù)是不變變的．(3)質(zhì)量虧損損并不否否定質(zhì)量量守恒定定律．即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)4.(2010年高考北北京卷)太陽因核核聚變釋釋放出巨巨大的能能量，同同時(shí)其質(zhì)質(zhì)量不斷斷減少．．太陽每每秒鐘輻輻射出的的能量約約為4×1026J，根據(jù)愛愛因斯坦坦質(zhì)能方方程，太太陽每秒秒鐘減少少的質(zhì)量量最接近近()A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．109kg解析：選D.本題考查查了愛因因斯坦質(zhì)質(zhì)能方程程，解答答本題要要熟記公公式ΔE＝Δmc2.由公式可可得：Δm＝，所以D選項(xiàng)正確確．經(jīng)典題型探究題型一衰變次數(shù)的分析與半衰期的計(jì)算例1圖12－3－1【解析】(1)選ABD.設(shè)α衰變次數(shù)數(shù)為x，β衰變次數(shù)數(shù)為y，由質(zhì)量量數(shù)守恒恒和電荷荷數(shù)守恒恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y解得x＝6，y＝4，C錯(cuò)D對．鉛核、釷釷核的質(zhì)質(zhì)子數(shù)分分別為82、90，故A對．鉛核、釷釷核的中中子數(shù)分分別為126、142，故B對．【答案】(1)ABD(2)正電子56天題型二核反應(yīng)方程及反應(yīng)類型例2(1)________是發(fā)現(xiàn)中中子的核核反應(yīng)方方程，________是研究原原子彈的的基本核核反應(yīng)方方程，________是研究氫氫彈的基基本核反反應(yīng)方程程．(2)求B項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)數(shù)和中子子數(shù)．(3)判斷以上上五個(gè)核核反應(yīng)的的反應(yīng)類類型．【思路點(diǎn)撥撥】根據(jù)核反反應(yīng)方程程遵循的的基本規(guī)規(guī)律，正正確書寫寫方程，，還要注注意衰變變、人工工轉(zhuǎn)變、、裂變、、聚變的的區(qū)別．．【解析】(1)E是查德威威克發(fā)現(xiàn)現(xiàn)中子的的核反應(yīng)應(yīng)方程，，A是氫彈，，B是原子彈彈的核反反應(yīng)方程程．(2)由電荷數(shù)數(shù)守恒和和質(zhì)量數(shù)數(shù)守恒可可以判定定X質(zhì)量數(shù)為為144，電荷數(shù)數(shù)為56，所以中中子數(shù)為為：144－56＝88.(3)衰變是原原子核自自發(fā)地放放出α粒子或β粒子的反反應(yīng)，C是β衰變，D是α衰變，E是人工控控制的原原子核的的變化，，屬人工工轉(zhuǎn)變，，裂變是是重核吸吸收中子子后分裂裂成幾個(gè)個(gè)中等質(zhì)質(zhì)量的核核的反應(yīng)應(yīng)，B是裂變，，聚變是是幾個(gè)輕輕核結(jié)合合成較大大質(zhì)量的的核的反反應(yīng)，A是聚變．．【答案】(1)EBA(2)14488(3)見解析析假設(shè)兩兩個(gè)氘氘核在在一直直線上上相碰碰發(fā)生生聚變變反應(yīng)應(yīng)生成成氦的的同位位素和和中子子，已已知氘氘核的的質(zhì)量量是2.0136u，中子子的質(zhì)質(zhì)量是是1.0087