2019-2020学年高中物理 第4章 章末复习课课件 粤教版选修3-5

章末复习课巩固层识整合知①②③④⑤⑥⑦⑧⑨[自我校对]①电离②穿透③有半数④核子⑤氮核⑥铍核⑦质量数⑧电荷数⑨Δmc2_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提升层力强化能四类核反应及其核反应方程1.书写原则：核反应遵循质量数和电荷数守恒．2．常见的核反应方程及相关内容核反应式与其相关的重要内容23892U→23490Th＋42Heα衰变实质211H＋210n→42He23490Th→23491Pa＋0－1eβ衰变实质10n→11H＋0－1e147N＋42He→178O＋11H质子的发现(1919年)卢瑟福94Be＋42He→126C＋10n中子的发现(1932年)查德威克2713Al＋42He→3015P＋10n人工放射性同位素的发现约里奥·居里夫妇3015P→3014Si＋01e正电子的发现(1934年)约里奥·居里夫妇23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n重核裂变21H＋31H→42He＋10n轻核聚变3.关于核反应的四点说明(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表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．(4)四类核反应的判断技巧：衰变方程的箭头左侧只有一项且箭头右侧必有42He或0－1e；人工转变的箭头左侧都含有一个用来轰击的小粒子，多为质子、中子、α粒子或β粒子，且被轰击核多为中等质量核；重核裂变的箭头左侧多为铀235，且有中子；聚变方程的箭头左侧的原子序数都很小多为前4号元素．【例1】2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖．大多数原子核发生核反应的过程中都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等．下列关于核反应的说法，正确的是()A.21H＋31H→42He＋10n是α衰变方程，23490Th→23491Pa＋0－1e是β衰变方程B．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为147N＋42He→178O＋10nC.23490Th衰变为22286Rn，经过3次α衰变，2次β衰变D.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程C[21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变反应方程，23490Th→23491Pa＋0－1e是β衰变方程，A选项错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为147N＋42He→178O＋11H，B选项错误；α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，23490Th衰变为22286Rn，经过3次α衰变，2次β衰变，C选项正确；23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，D选项错误．]1．(多选)下列说法正确的是()A.21H＋31H→42He＋10n是聚变B.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是裂变C.22698Ra→22296Rn＋42He是α衰变D.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变ABC[聚变是两个轻核结合成质量较大的核，A正确；裂变反应指的是质量较大的核分解成几块中等质量的核，B正确，D错误；放射性元素自发的放射出α粒子的现象是α衰变，C正确．]核反应中的“守恒规律”原子核物理中，常提及核反应的“守恒规律”与“核能的计算”问题．事实上，在核反应过程中，由于核力对核子做功，会引起“核反应系统”(以下简称“系统”)的能量变化．我们就把系统释放或吸收的这部分能量，叫作核能．从而，核反应即可分为质量亏损、释放核能和质量增加、吸收核能两大类型．其中，又以研究发生质量亏损、释放核能的一类核反应为学习的重点．欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的计算”问题，可利用以下几条“依据”：1．五个守恒(1)质量数守恒．(2)质子数(电荷数)守恒．(3)质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)．(4)能量守恒．(5)动量守恒．2．两个方程(1)质能方程：E＝mc2，m指物体的质量．(2)核能：ΔE＝Δmc2.3．一个半衰期(T1/2)(1)剩余核数：N＝N012tT1/2.(2)剩余质量：m＝m012tT1/2.【例2】如图所示，有界匀强磁场磁感应强度为B＝0.05T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界，在磁场中A处放一个放射源，内装22688Ra(镭)，22688Ra放出某种放射线后衰变成22286Rn(氡)．试写出22688Ra衰变的方程．若A距磁场的左边界MN的距离OA＝1.0m时，放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0m，则此时可以推断出一静止镭核22688Ra衰变时放出的能量是多少？(保留两位有效数字，取1u＝1.6×10－27kg，电子电量e＝1.6×10－19C)[解析]22688Ra→22286Rn＋42He.镭衰变放出α粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，α粒子垂直于MN边界射出被接收器接收，α粒子在磁场中的轨迹为1/4圆周，得圆半径为R＝1.0mα粒子的动量mαv＝qBR＝1.6×10－20kg·m/sα粒子的动能为E1＝12mαv2＝p22mα＝2.0×10－14J衰变过程中动量守恒，有mαv＝MRnv1氡核反冲的动能为E2＝12MRnv21＝mαE1MRn衰变过程释放出的能量为E1＋E2＝1＋mαMRnE1≈2.04×10－14J.[答案]22688Ra→22286Rn＋42He2.04×10－14J[一语通关]如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能．在这种情况下计算核能的主要依据是：1．核反应过程中只有内力作用，故动量守恒．2．反应前后总能量守恒．常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能．2．铀238的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有2kg铀238，求：(1)经过45亿年后还剩下多少铀238；假设发生衰变的铀238均变成了铅206，则此矿石中含有多少铅；(2)若测出某块矿石中的铀、铅含量比为119∶309，求此矿石的年龄．[解析](1)45亿年即4.5×109年，由m＝m012tT知剩余的铀238质量为m＝2×12kg＝1kg；在45亿年中1kg铀238发生衰变后获得的铅206的质量m′＝206238(m0－m)＝206238kg＝0.866kg，即矿石中含有铅0.866kg.(2)设此矿石年龄为t，原来的质量为m0，则现在剩余的铀238的质量为m＝m012tT，那么在时间t内发生了衰变的铀238的质量为m－m0＝1－12tTm0，设铅206的质量为mx，则238m0－m＝206mx，即mx＝2062381－12tTm0，所以现在矿石中的铀、铅含量之比为mmx＝12tT2062381－12tT＝119309，解得t＝2T＝90亿年．[答案](1)1kg0.886kg(2)90亿年