高中物理-第十九章-原子核章末总结课件-新人教版选修3-5

第十九章章末总结原子核内容索引知识网络题型探究达标检测知识网络原子核天然放射现象：3种射线(α射线、β射线、γ射线)的本质和性质原子核的组成质子()中子()原子核的衰变意义：原子核放出某种粒子而转变为新核衰变法则α衰变：X→＋Heβ衰变：X→＋e规律：衰变过程遵守守恒、守恒、动量守恒；释放的能量以放出粒子和反冲核的动能及γ光子能量(伴随γ衰变时)的形式表现出来半衰期：大量原子核有发生衰变需要的时间，它由核决定，与原子所处的物理、化学状态____自发地11H10nAZ42A-4Z-2YAZAZ＋1Y0－1质量数电荷数半数本身性质无关原子核探测射线的方法：威耳逊云室、气泡室、盖革—米勒计数器人工转变核反应与核能核能核力：短程力，只与核子发生作用结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们所需要的能量比结合能(平均结合能)：比结合能越，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定爱因斯坦质能方程：E＝mc2或ΔE＝_____质子的发现：147N＋42He→＋11H178O中子的发现：94Be＋42He→＋10n126C正电子的发现：2713Al＋42He→＋10n3015P→3014Si＋0+1e3015P邻近分开大Δmc2原子核核反应与核能核反应粒子和宇宙夸克模型宇宙、恒星的演化重核的裂变：23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n轻核的聚变：21H＋31H→42He＋10n题型探究一、对核反应方程及类型的理解1.四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变1896年贝可勒尔β衰变裂变1938年原子弹原理聚变氢弹原理23892U→23490Th＋42He23490Th→23491Pa＋0－1e23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV人工转变正电子1934年约里奥—居里夫妇发现质子1919年卢瑟福发现中子1932年查德威克2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋0＋1e147N＋42He→178O＋11H94Be＋42He→126C＋10n2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号α粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、电子(0－1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒.解析答案例1(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程中，表述正确的是A.42He＋2713Al―→3015P＋10n是原子核的人工转变B.31H＋11H―→42He＋γ是核聚变反应C.199F＋11H―→168O＋42He是α衰变D.23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋1010n是裂变反应√√√解析针对训练1在下列四个核反应方程式中，X表示中子的是______，属于原子核的人工转变的是________.A.147N＋42He―→178O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.23592U＋X―→9038Sr＋13654Xe＋10XBCDAB答案2.确定衰变次数的方法根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m两式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解.(1)AZX→A′Z′Y＋n42He＋m0－1e例2(多选)关于原子核的有关知识，下列说法正确的是A.天然放射性射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内B.放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线C.氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218D.比结合能越大，原子越容易发生衰变解析√答案√解析答案针对训练2放射性元素23892U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi可以经一次衰变变成210aX(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Tl，210aX和b81Tl最后都变成20682Pb，衰变路径如图1所示.则A.a＝82，b＝211B.21083Bi→210aX是β衰变，21083Bi→b81Tl是α衰变C.21083Bi→210aX是α衰变，21083Bi→b81Tl是β衰变D.b81Tl经过一次α衰变变成20682Pb图1√三、核能的计算1.利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算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E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能.方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相当于931.5MeV，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用.2.利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×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之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.例3已知氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时A.释放出4.9MeV的能量B.释放出6.0MeV的能量C.释放出24.0MeV的能量D.吸收4.9MeV的能量答案√解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H＋H→He，因氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1MeV，可知吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0MeV，式中负号表示释放核能，故选C.212142解析例4用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量.已知1u相当于931.5MeV的能量.(1)写出核反应方程；6331答案63Li＋10n→31H＋42He＋4.8MeV解析核反应方程为63Li＋10n→31H＋42He＋4.8MeV.答案解析(2)求出质量亏损；解析依据ΔE＝Δmc2得，Δm＝4.8931.5u≈0.0052u.答案0.0052u(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，且核反应释放的能量全部转化为新生核的动能，则氚核和α粒子的动能比是多少？解析根据题意有m1v1＝m2v2式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek＝p22m，可得它们的动能之比为Ek1∶Ek2＝p22m1∶p22m2＝12m1∶12m2＝m2∶m1＝4∶3.答案解析答案4∶3(4)在问题(3)的条件下，α粒子的动能是多大？解析α粒子的动能Ek2＝37(Ek1＋Ek2)＝37×4.8MeV≈2.06MeV.答案解析答案2.06MeV达标检测1.氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是A.1次α衰变，6次β衰变B.4次β衰变C.2次α衰变D.2次α衰变，2次β衰变123√解析答案4903690402.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”.(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：He＋____→Be＋γ.1234428442He(2)Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s.一定质量的Be，经7.8×10－16s后所剩下的Be占开始时的___________.848484答案18(或12.5%)解析由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be的质量m余＝m原(12)3＝18m原.解析3.在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是______，属于β衰变的是_____，属于裂变的是_____，属于聚变的是_____.(填正确答案标号)123答案4A.146C→147N＋0－1eB.3215P→3216S＋0－1eC.23892U→23490Th＋42HeD.147N＋42He→178O＋11HE.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210nF.31H＋21H→42He＋10nCABEF123解析44.两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：21H＋21H→31H＋11H.(已知21H的质量m0＝2.0136u，31H的质量m1＝3.0156u，11H的质量m2＝1.0073u,1u相当于931.5MeV的能量)(1)此核反应中放出的能量ΔE为______________.4.005MeV解析此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：Δm＝(2×2.0136－3.0156－1.0073)u＝0.0043u，ΔE＝Δmc2＝0.0043×931.5MeV≈4.005MeV.答案123解析4(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________.1.001MeV答案