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高考物理一轮复习第15章第2节原子核课件
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一、天然放射现象 原子核的组成 1.天然放射现象 放射性元素____地放出射线的现象,首先由________发现。天然放射现象的发现,说明原子核具有____的结构。 2.原子核的组成 原子核是由____和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的______。
3.放射性同位素及其应用 (1)放射性同位素:有____放射性同位素和____放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用:消除静电、工业探伤、作________等。 (3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。
二、原子核的衰变 半衰期 (1)衰变:原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种______的变化称为______的衰变。 (2)分类 (3)半衰期:大量放射性元素的原子核有____发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定,跟原子所处的____、____状态无关。
三、核力和结合能 1.核力 原子核内部,______所特有的相互作用力。
注意:核力是短程力,只存在于相邻的核子(质子与质子、质子与中子、中子与中子)间。
2.核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=_____。 (2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=_____。
3.裂变反应和聚变反应 (1)重核裂变 ①定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 ③链式反应:重核裂变产生的____使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
④临界体积和临界质量:裂变物质能够发生链式反应的____体积及其相应的质量。 ⑤裂变的应用:原子弹、核电站。 ⑥反应堆构造:核燃料、减速剂、____、防护层。
(2)轻核聚变 ①定义:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在____下进行,因此又叫热核反应。
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)α、β、γ三种射线中,α射线的电离作用最强。( ) (2)半衰期与温度无关。( ) (3)如果某放射性元素的原子核有100个,经过一个半衰期后还剩50个。( ) (4)所有元素都可以发生衰变。( ) (5)核反应中质量数守恒,故没有质量亏损。( ) (6)质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。( )
二、教材习题衍生 1.(粤教版选择性必修第三册改编)已知铋-210的半衰期是5.0天,8 g铋-210经过20天后还剩下( ) A.1 g B.0.2 g C.0.4 g D.0.5 g
2.(人教版选择性必修第三册改编)已知中子的质量是mn=1.674 9×10-27 kg,质子的质量是mp=1.672 6×10-27 kg,氘核的质量是mD=3.343 6×10-27 kg,则氘核的比结合能为( ) A.3.51×10-13 J B.1.76 MeV C.1.76×10-13 J D.2.19 MeV
3.(鲁科版选择性必修第三册改编)关于核衰变和核反应的类型,下列表述正确的是( )
C [选项A是α衰变,故A错误;选项B是人工核转变,故B错误;选项C是轻核聚变,故C正确;选项D是β衰变,故D错误。]
1.三种射线的成分和性质
考点1 原子核的衰变和半衰期 题组通关
新高考甲卷 2022·T17
山东卷 2022·T1
浙江6月卷 2022·T14
海南卷 2022·T2
(2)因为β衰变对质量数无影响,先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
γ辐射:α衰变、β衰变产生的新核处于较高能级,不稳定,向低能级跃迁时辐射出γ光子。
4.对半衰期的理解 (1)半衰期是统计规律,描述的是大量原子核衰变的规律。 (2)根据半衰期的概念,可总结出公式 式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
[题组突破] 1.(半衰期与三种射线)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅Am来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅Am衰变所释放的射线会将它们电离,从而产生电流。一旦有烟雾进入探测器内,烟雾中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则( )
3.(半衰期的理解与计算)(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的( )
1.核反应方程的理解 (1)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方 程只能用单向箭头“→”连接并表示反应方向, 不能用等号连接。 (2)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化。
考点2 核反应方程与核能的计算 题组通关
浙江1月卷 2022·T14
辽宁卷 2022·T2
北京卷 2022·T14
3.核能的计算方法 (1)利用质能方程计算核能 ①根据核反应方程,计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm。 ②根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。 质能方程ΔE=Δmc2中Δm的单位用“kg”,c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”。
③ΔE=Δmc2中,若Δm的单位用“u”,则可直接利用ΔE=Δm×931.5 MeV计算ΔE,此时ΔE的单位为“MeV”,即1 u=1.660 6×10-27 kg,相当于931.5 MeV,这个结论可在计算中直接应用。 (2)利用比结合能计算核能 原子核的结合能=核子的比结合能×核子数。 核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能的差值,就是该核反应所释放(或吸收)的核能。
[题组突破] 1.(核反应类型分析)(多选)(2021·浙江6月选考)对四个核反应方程:
下列说法正确的是( ) A.(1)(2)式核反应没有释放能量 B.(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程 C.(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程 D.利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一
CD [(1)式是α衰变,(2)式是β衰变,均有能量放出,故A错误;(3)式是人工核转变,故B错误;(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程,故C正确;利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一,故D正确。]
3.(比结合能曲线分析结合能)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有( )
静止原子核在匀强磁场中自发衰变时,如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直,则它们的运动轨迹为两相切圆:α衰变时两圆外切;β衰变时两圆内切。 根据动量守恒定律有m1v1=m2v2,又r= ,则轨迹半径小的为新核,轨迹半径大的为α粒子或β粒子,其特点如表所示。
考点3 原子核的衰变与动量守恒的综合 师生共研
湖南卷 2022·T14
A.两磁场的磁感应强度之比B1∶B2=111∶141 B.两磁场的磁感应强度之比B1∶B2=111∶2 C.氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141 D.氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141
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