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(dāng)前1頁(yè)，總共55頁(yè)。（優(yōu)選）第三講天然放射現(xiàn)象核能當(dāng)前2頁(yè)，總共55頁(yè)。一、原子核的組成1．原子核由

和中子構(gòu)成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱(chēng)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(chēng)同位素．質(zhì)子質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)當(dāng)前3頁(yè)，總共55頁(yè)。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(guó)物理學(xué)家

在1896年發(fā)現(xiàn)．2．意義：說(shuō)明原子核還有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．射線貝克勒爾當(dāng)前4頁(yè)，總共55頁(yè)。最強(qiáng)較弱最弱0.99c光速3．三種射線當(dāng)前5頁(yè)，總共55頁(yè)。[特別提醒]射線的區(qū)分方法是：(1)讓射線穿過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)，根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向確定．(2)由穿透本領(lǐng)確定．當(dāng)前6頁(yè)，總共55頁(yè)。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?chǔ)滤プ儲(chǔ)蒙渚€半數(shù)當(dāng)前7頁(yè)，總共55頁(yè)。3．原子核的衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)當(dāng)前8頁(yè)，總共55頁(yè)。[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(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)．(2)原子核放出γ射線，不改變?cè)雍说碾姾蓴?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(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出的光子．當(dāng)前9頁(yè)，總共55頁(yè)。四、核反應(yīng)及核能的釋放1．核反應(yīng)：在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生

的過(guò)程．在核反應(yīng)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(dāng)前10頁(yè)，總共55頁(yè)。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(duì)應(yīng)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(gè)中子后分裂成為兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程．重核裂變的同時(shí)放出幾個(gè)中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時(shí)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．mc2Δmc2當(dāng)前11頁(yè)，總共55頁(yè)。(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬(wàn)度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)．當(dāng)前12頁(yè)，總共55頁(yè)。1.下列說(shuō)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(gòu)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(dāng)前13頁(yè)，總共55頁(yè)。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(gòu)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(cuò)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(cuò)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(cuò)誤．答案：A當(dāng)前14頁(yè)，總共55頁(yè)。2.如圖15－3－1所示，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(dāng)前15頁(yè)，總共55頁(yè)。解析：粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)中，若帶電則必受洛倫茲力的作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)正確．答案：B當(dāng)前16頁(yè)，總共55頁(yè)。3．(2010·葫蘆島模擬)下列說(shuō)法正確的是(

)A．用加溫或加壓的方法不能改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ贐．某原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)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(qiáng)，可用來(lái)進(jìn)行工業(yè)探傷當(dāng)前17頁(yè)，總共55頁(yè)。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(xué)狀態(tài)均無(wú)關(guān)，故A項(xiàng)正確；原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變后，質(zhì)子數(shù)少2個(gè)，中子數(shù)少2個(gè)，質(zhì)量數(shù)少4，B項(xiàng)錯(cuò)；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(lái)自核外的自由電子，C項(xiàng)錯(cuò)；三種射線中，穿透力最強(qiáng)的是γ射線，可用于工業(yè)探傷，α射線穿透力最弱，D項(xiàng)錯(cuò)．答案：A當(dāng)前18頁(yè)，總共55頁(yè)。4．關(guān)于愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的下列說(shuō)法中正確的是(

)A．E＝mc2中的E是物體以光速c運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能B．E＝mc2是物體各種形式能的總和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反應(yīng)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(yīng)中虧損的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)質(zhì)量，被放出的能量帶走當(dāng)前19頁(yè)，總共55頁(yè)。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(xué)狀態(tài)均無(wú)關(guān)，故A項(xiàng)正確；原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變后，質(zhì)子數(shù)少2個(gè)，中子數(shù)少2個(gè)，質(zhì)量數(shù)少4，B項(xiàng)錯(cuò)；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(lái)自核外的自由電子，C項(xiàng)錯(cuò)；三種射線中，穿透力最強(qiáng)的是γ射線，可用于工業(yè)探傷，α射線穿透力最弱，D項(xiàng)錯(cuò)．答案：BD當(dāng)前20頁(yè)，總共55頁(yè)。5．鈾核裂變時(shí)，對(duì)于產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要因素，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．反應(yīng)堆中鈾的質(zhì)量是重要因素與體積無(wú)關(guān)B．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)容易發(fā)生，最好直接利用裂變時(shí)產(chǎn)生的中子C．若鈾235的體積超過(guò)它的臨界體積，裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才能夠發(fā)生D．中子從鈾塊中通過(guò)時(shí)，一定發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)當(dāng)前21頁(yè)，總共55頁(yè)。解析：使鈾核裂變產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積必須大于臨界體積，但鈾核的質(zhì)量無(wú)論怎樣，只要組成鈾塊的體積小于臨界體積，則不會(huì)產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變反應(yīng)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?zhǔn)椒磻?yīng)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(guò)時(shí)，碰不到原子核，則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就不會(huì)發(fā)生．ABD錯(cuò)，選C.答案：C當(dāng)前22頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前23頁(yè)，總共55頁(yè)。解析：反應(yīng)前的質(zhì)量M1＝m1＋m2，反應(yīng)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(dāng)前24頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前25頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前26頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前27頁(yè)，總共55頁(yè)。[答案]

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

A項(xiàng)是α衰變，正確，B項(xiàng)是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，是人工轉(zhuǎn)變，錯(cuò)誤，C項(xiàng)是輕核聚變，正確，D項(xiàng)是β衰變，錯(cuò)誤．[答案]

AC當(dāng)前35頁(yè)，總共55頁(yè)。[歸納領(lǐng)悟]1．核反應(yīng)的四種類(lèi)型當(dāng)前36頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前37頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前38頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前39頁(yè)，總共55頁(yè)。[題組突破]1．三個(gè)原子核X、Y、Z，X核放出一個(gè)正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個(gè)氦核，則下面說(shuō)法正確的是(

)A．X核比Z核多一個(gè)質(zhì)子B．X核比Z核少一個(gè)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(dāng)前40頁(yè)，總共55頁(yè)。答案：D當(dāng)前41頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前42頁(yè)，總共55頁(yè)。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(dāng)前43頁(yè)，總共55頁(yè)。[典例啟迪][例3]

設(shè)太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?個(gè)氦核放出2個(gè)正電子的熱核反應(yīng)，這個(gè)核反應(yīng)釋放的大量能量就是太陽(yáng)的能源．已知mp＝1.007276u，mHe＝4.002603u，me＝0.000548u.(1)寫(xiě)出這個(gè)核反應(yīng)方程；(2)這一核反應(yīng)釋放出的能量有多少焦？(3)若太陽(yáng)向空間輻射的總功率為3.8×1026W，則太陽(yáng)的質(zhì)量每秒將減少多少千克？當(dāng)前44頁(yè)，總共55頁(yè)。[思路點(diǎn)撥]書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程，求出質(zhì)量虧損，用愛(ài)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(yáng)每秒減少的質(zhì)量．當(dāng)前45頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前46頁(yè)，總共55頁(yè)。[歸納領(lǐng)悟]核能的計(jì)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(yīng)和力學(xué)中的彈性碰撞模型相似，遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能．當(dāng)前47頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前48頁(yè)，總共55頁(yè)。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(dāng)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(dāng)前49頁(yè)，總共55頁(yè)。6．在真空中，原來(lái)靜止的原子核X在進(jìn)行α衰變時(shí)，放出α粒子的動(dòng)能為E0.假設(shè)衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示，衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)能形式釋放出來(lái)，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(jì)．(1)寫(xiě)出衰變的核反應(yīng)方程；(2)求衰變過(guò)程中總的質(zhì)量虧損．當(dāng)前50頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前51頁(yè)，總共55頁(yè)。當(dāng)前52頁(yè)，總共55頁(yè)。核反應(yīng)與電磁場(chǎng)的綜合問(wèn)題核反應(yīng)不僅遵從質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，而且還遵從動(dòng)量守恒和能量守恒；若核反應(yīng)是在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中發(fā)生的，則核反應(yīng)前后的粒子在靜電力或磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，從而與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系，構(gòu)成綜合性強(qiáng)的題目．