天然放射現象、核反應、核能江蘇高考總復習物理

1、一、原子核一、原子核1原子核的組成原子核的組成 (1)原子核由原子核由 組成，組成， 統稱為統稱為核子核子 (2)原子核的核電荷數原子核的核電荷數 ，原子核的質量數質，原子核的質量數質子子 數中子數，質子和中子都為一個原子質量單位質量數中子數，質子和中子都為一個原子質量單位質量質子和中子質子和中子質子和中子質子和中子質子數質子數2同位素：同位素：具有相同具有相同 而而 不同的原子不同的原子核因為核因為 在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化學在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化學 性質性質質子數質子數中子數中子數二、天然放射現象二、天然放射現象1天然放射現象：天然放射現象：放射性

2、元素自發(fā)地放射性元素自發(fā)地 的現象，的現象， 首先由貝可勒爾發(fā)現天然放射現象的發(fā)現，說明原子首先由貝可勒爾發(fā)現天然放射現象的發(fā)現，說明原子 核還具有復雜的結構核還具有復雜的結構發(fā)出射線發(fā)出射線2三種射線：三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是放射性元素放射出的射線共有三種，分別是 射線、射線、射線、射線、射線射線3三種射線的比較三種射線的比較種類種類射線射線射線射線射線射線組成組成高速氦核流高速氦核流高速電子流高速電子流光子流光子流(高頻高頻電磁波電磁波)帶電荷量帶電荷量2ee0質量質量4mp靜止質量為靜止質量為零零符號符號速度速度0.1c0.99cc種類種類射線射線射線射線射線射線

3、在電磁場中在電磁場中偏轉偏轉偏轉偏轉不偏轉不偏轉貫穿本領貫穿本領最弱最弱較強較強最強最強貫穿實例貫穿實例用紙能擋住用紙能擋住穿透幾毫米穿透幾毫米厚的鋁板厚的鋁板穿透幾厘米穿透幾厘米厚的鉛板厚的鉛板對空氣的對空氣的電離作用電離作用很強很強較弱較弱很弱很弱在空氣中在空氣中的徑跡的徑跡粗、短、直粗、短、直細、長、曲折細、長、曲折最長最長種類種類射線射線射線射線射線射線能使膠片能使膠片感光感光感光感光感光感光產生機制產生機制核內兩個中子和兩核內兩個中子和兩個質子結合得比較個質子結合得比較緊密，有時會作為緊密，有時會作為一個整體從原子核一個整體從原子核拋射出來拋射出來核內的中子可核內的中子可以轉化為一個

4、以轉化為一個質子和一個電質子和一個電子，產生的電子，產生的電子從核中發(fā)射子從核中發(fā)射出來出來放射性原子核在發(fā)放射性原子核在發(fā)生生衰變、衰變、衰變后衰變后產生的新核如果處產生的新核如果處于高能級，當它向于高能級，當它向低能級躍遷時，輻低能級躍遷時，輻射射光子光子 (1)自然界中原子序數大于或等于自然界中原子序數大于或等于83的元的元素，都能自發(fā)地放出射線；原子序數小于素，都能自發(fā)地放出射線；原子序數小于83的元素，有的的元素，有的也具有放射性也具有放射性.(2)天然放射現象說明原子核是有內部結構的天然放射現象說明原子核是有內部結構的.元素的放射性元素的放射性不受單質和化合物存在形式的影響不受單質

5、和化合物存在形式的影響.三、原子核的衰變三、原子核的衰變1.衰變：衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉變成新核的變化原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉變成新核的變化.可可 分為分為衰變、衰變、衰變，并伴隨著衰變，并伴隨著射線放出射線放出.2.半衰期：半衰期：放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間.3.原子核衰變規(guī)律原子核衰變規(guī)律衰變類型衰變類型衰變衰變衰變衰變衰變方程衰變方程衰變實質衰變實質2個質子和個質子和2個中子個中子結合成一個整體射出結合成一個整體射出中子轉化為質子和中子轉化為質子和電子電子衰變規(guī)律衰變規(guī)律電荷數守恒、質量數守恒電荷數守恒、質量數

6、守恒4確定衰變次數的方法確定衰變次數的方法 (1)設放射性元素設放射性元素 經過經過n次次衰變和衰變和m次次衰變后，衰變后， 變成穩(wěn)定的新元素變成穩(wěn)定的新元素 則表示該核反應的方程為：則表示該核反應的方程為： 根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程： AA4n， ZZ2nm. 解方程可得解方程可得m、n. (2)因為因為衰變對質量數無影響，先由質量數的改變確衰變對質量數無影響，先由質量數的改變確 定定衰變的次數，然后再根據衰變規(guī)律確定衰變的次數，然后再根據衰變規(guī)律確定衰變的次數衰變的次數5影響半衰期的因素影響半衰期的因素 放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決

7、定的，放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決定的， 跟原子所處的物理狀態(tài)跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強如溫度、壓強)或化學狀態(tài)或化學狀態(tài)(如如單單 質、化合物質、化合物)無關無關 (1)半衰期是大量原子核衰變時的統計規(guī)律，半衰期是大量原子核衰變時的統計規(guī)律，個別原子核經多長時間衰變無法預測，對個別或極少數原子個別原子核經多長時間衰變無法預測，對個別或極少數原子核，無半衰期可言核，無半衰期可言(2)原子核衰變時質量數守恒，但并非質量守恒，核反應過程原子核衰變時質量數守恒，但并非質量守恒，核反應過程前、后質量發(fā)生變化前、后質量發(fā)生變化(質量虧損質量虧損)而釋放出核能，質量與能量相而釋放出核能

8、，質量與能量相聯系聯系四、核反應的四種類型四、核反應的四種類型類型類型可控性可控性核反應方程典例核反應方程典例衰衰變變衰變衰變自發(fā)自發(fā)衰變衰變自發(fā)自發(fā)人工轉變人工轉變人工控制人工控制(盧瑟福發(fā)現質子盧瑟福發(fā)現質子)(查德威克發(fā)現中子查德威克發(fā)現中子)(約里奧約里奧居里夫婦發(fā)現居里夫婦發(fā)現放射性同位素，同時發(fā)放射性同位素，同時發(fā)現正電子現正電子)類型類型可控性可控性核反應方程典例核反應方程典例重核裂變重核裂變比較容易進行比較容易進行人工控制人工控制輕核聚變輕核聚變目前無法控制目前無法控制 (1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方

9、向，不能用等號連接應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據兩核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來個守恒規(guī)律杜撰出生成物來(3)核反應遵循質量數守恒而不是質量守恒；遵循電荷數守核反應遵循質量數守恒而不是質量守恒；遵循電荷數守恒恒五、放射性同位素及其應用和防護五、放射性同位素及其應用和防護1放射性同位素：放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同有些同位素具有放射性，叫做放射性同 位素位素2人工放射性同位素的優(yōu)點人工放射性同位素的優(yōu)點 (1)放射強度容易控制；放射強度容易控制； (2)可以制成

10、各種所需的形狀；可以制成各種所需的形狀； (3)半衰期很短，廢料容易處理半衰期很短，廢料容易處理3應用應用 (1)工業(yè)部門使用射線測厚度工業(yè)部門使用射線測厚度利用利用射線的穿透特性；射線的穿透特性； (2)煙霧報警器的使用煙霧報警器的使用利用射線的電離作用，增加煙利用射線的電離作用，增加煙 霧導電離子濃度；霧導電離子濃度； (3)農業(yè)應用農業(yè)應用 射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺 死腐敗細菌、抑制發(fā)芽等；死腐敗細菌、抑制發(fā)芽等； (4)做示蹤原子做示蹤原子利用放射性同位素與非放射性同位素利用放射性同位素與非放射性同位素 有相同的化學性質有相同的化學性質3放射性污

11、染與防護放射性污染與防護污染與污染與防護防護舉例與舉例與措施措施說明說明污染污染核爆炸核爆炸核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強烈的強烈的射線和中子流，長期存在放射性射線和中子流，長期存在放射性污染污染核泄漏核泄漏核工業(yè)生產和核科學研究中使用放射性核工業(yè)生產和核科學研究中使用放射性原材料，一旦泄露就會造成嚴重污染原材料，一旦泄露就會造成嚴重污染醫(yī)療照射醫(yī)療照射醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導致病人受到損害，甚至造成病人的死亡致病人受到損害，甚至造成病人的死亡污染與污染與防護防護舉例與舉例與措施措施說明說明防護防護密封防護密封

12、防護把放射源密封在特殊的包殼里，或者把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護距離防護距放射源越遠，人體吸收的劑量就越距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕少，受到的危害就越輕時間防護時間防護盡量減少受輻射的時間盡量減少受輻射的時間屏蔽防護屏蔽防護在放射源與人體之間加屏蔽物能起到在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用防護作用.鉛的屏蔽作用最好鉛的屏蔽作用最好六、核力與核能六、核力與核能1核力核力 (1)含義：原子核里的核子間存在相互作用的核力，核力含義：原子核里的核子間存在相互作用的核力，核力把把 核子緊緊地束縛在核

13、內，形成穩(wěn)定的原子核核子緊緊地束縛在核內，形成穩(wěn)定的原子核 (2)特點特點 核力是強相互作用的一種表現；核力是強相互作用的一種表現； 核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在1.51015m之內之內 每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用2核能核能 (1)結合能：把構成原子核的結合在一起的核子分開結合能：把構成原子核的結合在一起的核子分開 所需的能量所需的能量 (2)比結合能比結合能 定義：原子核的定義：原子核的 與與 之比稱做比結合之比稱做比結合能，能， 也叫平均結合能也叫平均結合能 性質：不同原子核的比結合能不同，原子核的比結性質：不同原子核的比結合能

14、不同，原子核的比結合合 能越大，表示原子核中核子結合得越能越大，表示原子核中核子結合得越 ，原子核越，原子核越 結合能結合能核子數核子數牢固牢固穩(wěn)定穩(wěn)定(3)質能方程：一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能質能方程：一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能量和它的質量成正比，即量和它的質量成正比，即Emc2.方程的含義是：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的方程的含義是：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，質量也減少質量也減少(4)質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子的質量質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子的質量之和，這個現象叫做質量虧損之和，這個現象叫做質量虧損核子在結合成原子核時出現質量虧損核子在結合成原子核時出現質量虧損m，其能量也，其能量也要相應減少，即要相應減少，即Emc2；原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加增加m，吸收的能量為，吸收的能量為Emc2.(5)獲得方式：重核裂變和輕核聚變獲得方式：重核裂變和輕核聚變聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量大約要聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的