高考物理總復(fù)習(xí) 第二章第三節(jié) 核反應(yīng)　核能課件 新人教版選修3-5

1、第三節(jié)　核反應(yīng)　核能,一、原子核的組成1．原子核由_______和______組成，兩者統(tǒng)稱為________．,質(zhì)子,中子,核子,2．原子核常用X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．,電荷數(shù),質(zhì)子數(shù),中子數(shù),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

2、線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱為放射性元素．2．三種射線的本質(zhì)：α射線是______，β射線是_______,γ射線是________．,氦核,電子,光子,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．,α衰變,β衰變,半數(shù),四、放射性同位素的應(yīng)用1．利用射線：放射性同位

3、素放出的射線應(yīng)用于工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等．2．作示蹤原子．,五、核反應(yīng)、核力與核能1．核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，_________守恒，__________守恒．2．核力(1)概念：組成原子核的_______之間存在的作用力．,質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),核子,(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1.5×10－15

4、 m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．,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．,E＝mc2,小于,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．,核子,原子核,六、核裂變和核聚變1

5、．重核裂變(1)定義：使重核分裂成幾個(gè)___________的原子核的核反應(yīng)．,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．,大于,大于,2．輕核聚變

6、(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．,較重,一、三種射線的比較,即時(shí)應(yīng)用1．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

7、知，選項(xiàng)B正確．,二、原子核的衰變1．原子核衰變規(guī)律,根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.,(2)確定衰變次數(shù)，因?yàn)棣滤プ儗|(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).,式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．,(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)

8、部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)．,特別提醒：(1)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個(gè)別或少數(shù)原子核，無半衰期可言.(2)原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過程前、后質(zhì)量發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能.,即時(shí)應(yīng)用2．(2011·高考浙江卷)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　),A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C．γ射線是由原子核

9、外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D．通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性,解析：選D.α射線是原子核同時(shí)放出兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤；β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子而放出的,B錯(cuò)誤；γ射線是衰變后的原子核從高能級向低能級躍遷產(chǎn)生的,C錯(cuò)誤；放射性是原子核的固有屬性，D正確．,三、核反應(yīng)的四種類型,特別提醒：(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接.(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)

10、，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程.,即時(shí)應(yīng)用3．(2012·廈門質(zhì)檢)關(guān)于下列核反應(yīng)或核衰變方程，說法正確的是(　　),解析：選C.A是β衰變,B是核裂變,根據(jù)核反應(yīng)方程,C中的“X”表示中子，D中“X”表示質(zhì)子．,四、核能的產(chǎn)生和計(jì)算1．獲得核能的途徑(1)重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程，同時(shí)釋放大量的核能．要使鈾235發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．,

11、2．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即ΔE＝Δmc2(Δm的單位：kg)．(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏能量，則ΔE＝Δm×931.5 MeV(Δm的單位：u,1 u＝1.6606×10－27 kg)．,(3)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來計(jì)算核能．,特別提醒：(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念.核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷

12、數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損. (2)愛因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系,(即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量).質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個(gè)數(shù)是不變的.(3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律.,即時(shí)應(yīng)用4．(2010·高考北京卷)太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少．太陽每秒鐘輻射出的能量約為4

13、×1026 J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(　　),A．1036 kg　　　　B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg,A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變,(2)(2010·高考上海卷)某放射性元素經(jīng)過11.4天有7/8的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為(　　)

14、A．11.4天　　　　B．7.6天C．5.7天 D．3.8天,【解析】　(1)設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y,解得x＝6，y＝4，C錯(cuò)D對．鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對．鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142,故B對．,【答案】　(1)ABD　(2)D,【易誤警示】　(1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核

15、，并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半．,(1)(2010·高考廣東卷)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的是(　　),①______是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程．②求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)．,【解析】　(1)衰變是原子核自發(fā)地放出α或β粒子的核反應(yīng)，衰變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊只有一個(gè)原子核，箭頭的右邊出現(xiàn)α或β粒子；聚變反應(yīng)的特點(diǎn)是箭頭的左

16、邊是兩個(gè)輕核，箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核；,裂變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是重核與中子反應(yīng)，箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核．綜上所述，A、C正確．,(2)①人工轉(zhuǎn)變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核．箭頭的右邊也是常見元素的原子核．D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的核反應(yīng)方程．A是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的核反應(yīng)方程．,②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－

17、56＝88.【答案】　(1)AC　(2)①D　B　A?、谫|(zhì)量數(shù)144，中子數(shù)88,假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.0136 u，中子的質(zhì)量是1.0087 u，氦核同位素的質(zhì)量是3.0150 u.,(1)聚變的核反應(yīng)方程式是________，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為________MeV(保留兩位有效數(shù)字)．,由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對應(yīng)，所以氘核聚變時(shí)放出的能量：