第三講天然放射現(xiàn)象核能

第三講天然放射現(xiàn)象核能演示文稿當前1頁，總共55頁。（優(yōu)選）第三講天然放射現(xiàn)象核能當前2頁，總共55頁。一、原子核的組成1．原子核由

和中子構成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．2．原子核的核電荷數(shù)等于

，原子核的質(zhì)量數(shù)等于

加中子數(shù)．3．同位素：有些具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素．質(zhì)子質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)當前3頁，總共55頁。二、天然放射現(xiàn)象1．定義：元素自發(fā)地輻射出

的現(xiàn)象，由法國物理學家

在1896年發(fā)現(xiàn)．2．意義：說明原子核還有復雜的結構．射線貝克勒爾當前4頁，總共55頁。最強較弱最弱0.99c光速3．三種射線當前5頁，總共55頁。[特別提醒]射線的區(qū)分方法是：(1)讓射線穿過電場或磁場，根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向確定．(2)由穿透本領確定．當前6頁，總共55頁。三、原子核的衰變1．衰變：原子核放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化．可分

為

、

，并伴隨著

放出．α衰變β衰變γ射線半數(shù)當前7頁，總共55頁。3．原子核的衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)當前8頁，總共55頁。[特別提醒](1)半衰期由原子內(nèi)部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)、化學狀態(tài)無關．(2)原子核放出γ射線，不改變原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)．它是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出的光子．當前9頁，總共55頁。四、核反應及核能的釋放1．核反應：在核物理學中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生

的過程．在核反應中，質(zhì)量數(shù)

，電荷數(shù)

．2．原子核的人工轉(zhuǎn)變：用

轟擊靶核，產(chǎn)生另一種

的方法．新原子核守恒守恒高能粒子原子核當前10頁，總共55頁。3．核能(1)質(zhì)量虧損：組成原子核的核子質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差．(2)質(zhì)能方程：E＝

若原子核質(zhì)量虧損Δm，對應釋放的能量為：ΔE＝

.4．獲得核能的途徑(1)重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成為兩個中等質(zhì)量的核的反應過程．重核裂變的同時放出幾個中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時發(fā)生鏈式反應，鈾塊的體積應大于它的臨界體積．mc2Δmc2當前11頁，總共55頁。(2)輕核聚變：某些輕核結合成質(zhì)量較大的核的反應過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應又叫熱核反應．當前12頁，總共55頁。1.下列說法正確的是(

)A．質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等B．質(zhì)子和中子構成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和C．同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同D．中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子和電子的總電量之和當前13頁，總共55頁。解析：質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量數(shù)相同，A正確．質(zhì)子和中子構成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)總和，B錯誤．同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)可以不同，C錯誤．中子不帶電，所以原子核的總電量等于質(zhì)子總電量之和，D錯誤．答案：A當前14頁，總共55頁。2.如圖15－3－1所示，放射源放在鉛塊上的細孔中，鉛塊上方有勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向外．已知放射源放出的射線有α、β、γ三種，下列判斷正確的是

(

)A．甲是α射線，乙是γ射線，丙是β射線B．甲是β射線，乙是γ射線，丙是α射線C.甲是γ射線，乙是α射線，丙是β射線D．甲是α射線，乙是β射線，丙是γ射線圖15－3－1當前15頁，總共55頁。解析：粒子垂直進入磁場中，若帶電則必受洛倫茲力的作用而做圓周運動，軌跡為圓弧，而乙為直線，可判定其為不帶電粒子，即乙是γ射線；再根據(jù)左手定則，即可判定甲為β射線、丙為α射線，故B項正確．答案：B當前16頁，總共55頁。3．(2010·葫蘆島模擬)下列說法正確的是(

)A．用加溫或加壓的方法不能改變原子核衰變的半衰期B．某原子核經(jīng)過一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個C．β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流D．α射線的貫穿作用很強，可用來進行工業(yè)探傷當前17頁，總共55頁。解析：原子核的半衰期由核本身的性質(zhì)決定，與外界物理或化學狀態(tài)均無關，故A項正確；原子核經(jīng)過一次α衰變后，質(zhì)子數(shù)少2個，中子數(shù)少2個，質(zhì)量數(shù)少4，B項錯；β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子流，不是來自核外的自由電子，C項錯；三種射線中，穿透力最強的是γ射線，可用于工業(yè)探傷，α射線穿透力最弱，D項錯．答案：A當前18頁，總共55頁。4．關于愛因斯坦質(zhì)能方程的下列說法中正確的是(

)A．E＝mc2中的E是物體以光速c運動的動能B．E＝mc2是物體各種形式能的總和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反應中，虧損的質(zhì)量Δm轉(zhuǎn)化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反應中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動質(zhì)量，被放出的能量帶走當前19頁，總共55頁。解析：原子核的半衰期由核本身的性質(zhì)決定，與外界物理或化學狀態(tài)均無關，故A項正確；原子核經(jīng)過一次α衰變后，質(zhì)子數(shù)少2個，中子數(shù)少2個，質(zhì)量數(shù)少4，B項錯；β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子流，不是來自核外的自由電子，C項錯；三種射線中，穿透力最強的是γ射線，可用于工業(yè)探傷，α射線穿透力最弱，D項錯．答案：BD當前20頁，總共55頁。5．鈾核裂變時，對于產(chǎn)生鏈式反應的重要因素，下列說法中正確的是(

)A．反應堆中鈾的質(zhì)量是重要因素與體積無關B．為了使裂變的鏈式反應容易發(fā)生，最好直接利用裂變時產(chǎn)生的中子C．若鈾235的體積超過它的臨界體積，裂變的鏈式反應才能夠發(fā)生D．中子從鈾塊中通過時，一定發(fā)生鏈式反應當前21頁，總共55頁。解析：使鈾核裂變產(chǎn)生鏈式反應，鈾塊的體積必須大于臨界體積，但鈾核的質(zhì)量無論怎樣，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積，則不會產(chǎn)生鏈式反應，裂變反應中產(chǎn)生的中子為快中子，這些快中子不能直接引發(fā)新的裂變．鏈式反應是有條件的，即鈾塊的體積必須大于其臨界體積，如果體積小，中子從鈾塊中穿過時，碰不到原子核，則鏈式反應就不會發(fā)生．ABD錯，選C.答案：C當前22頁，總共55頁。當前23頁，總共55頁。解析：反應前的質(zhì)量M1＝m1＋m2，反應后的質(zhì)量M2＝m3＋m4，質(zhì)量虧損ΔM＝M1－M2＝(m1＋m2)－(m3＋m4)由質(zhì)能方程得ΔE＝ΔMc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正確．答案：C當前24頁，總共55頁。當前25頁，總共55頁。當前26頁，總共55頁。當前27頁，總共55頁。[答案]

ABD當前28頁，總共55頁。當前29頁，總共55頁。當前30頁，總共55頁。答案：C當前31頁，總共55頁。當前32頁，總共55頁。答案：C當前33頁，總共55頁。當前34頁，總共55頁。[思路點撥]由衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變的特點及規(guī)律進行判斷．[解析]

A項是α衰變，正確，B項是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，是人工轉(zhuǎn)變，錯誤，C項是輕核聚變，正確，D項是β衰變，錯誤．[答案]

AC當前35頁，總共55頁。[歸納領悟]1．核反應的四種類型當前36頁，總共55頁。當前37頁，總共55頁。當前38頁，總共55頁。當前39頁，總共55頁。[題組突破]1．三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個氦核，則下面說法正確的是(

)A．X核比Z核多一個質(zhì)子B．X核比Z核少一個中子C．X核與Z核的總電荷是Y核電荷的3倍D．X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3當前40頁，總共55頁。答案：D當前41頁，總共55頁。當前42頁，總共55頁。解析：由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律可知，X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子，故D正確．答案：D當前43頁，總共55頁。[典例啟迪][例3]

設太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子聚變?yōu)?個氦核放出2個正電子的熱核反應，這個核反應釋放的大量能量就是太陽的能源．已知mp＝1.007276u，mHe＝4.002603u，me＝0.000548u.(1)寫出這個核反應方程；(2)這一核反應釋放出的能量有多少焦？(3)若太陽向空間輻射的總功率為3.8×1026W，則太陽的質(zhì)量每秒將減少多少千克？當前44頁，總共55頁。[思路點撥]書寫核反應方程，求出質(zhì)量虧損，用愛因斯坦質(zhì)能方程求釋放的核能，然后由能量守恒求解太陽每秒減少的質(zhì)量．當前45頁，總共55頁。當前46頁，總共55頁。[歸納領悟]核能的計算方法：(1)若Δm的單位為kg，“c”代入3×108m/s，得到的ΔE的單位為“J”．(2)若Δm以“u”為單位，則由1uc2＝931.5MeV得ΔE＝Δm×931.5MeV.(3)核反應和力學中的彈性碰撞模型相似，遵守動量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結合動量守恒和能量守恒定律來計算核能．當前47頁，總共55頁。當前48頁，總共55頁。A．0.82MeV

B．0.31MeVC．1.33MeVD．0.51MeV解析：根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當于931兆電子伏能量，則ΔE＝(36.95691＋0.00055－36.95658)×931MeV≈0.82MeV，A正確答案：A當前49頁，總共55頁。6．在真空中，原來靜止的原子核X在進行α衰變時，放出α粒子的動能為E0.假設衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示，衰變時產(chǎn)生的能量全部以動能形式釋放出來，真空中的光速為c，原子核的質(zhì)量之比等于質(zhì)量數(shù)之比，原子核的重力不計．(1)寫出衰變的核反應方程；(2)求衰變過程中總的質(zhì)量虧損．當前50頁，總共55頁。當前51頁，總共55頁。當前52頁，總共55頁。核反應與電磁場的綜合問題核反應不僅遵從質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，而且還遵從動量守恒和能量守恒；若核反應是在電場、磁場或復合場中發(fā)生的，則核反應前后的粒子在靜電力或磁場力作用下運動，從而與力學知識聯(lián)系，構成綜合性強的題目．