物理选修3-5复习幻灯片
1天然放射现象 (1)天然放射现象： 发现天然放射现象揭开了人类研究原子核结构的序幕通过对无数放射现象的研究，人们发现：原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也有放射性，它们放射出来的射线共有3种,贝可勒尔,(2)3种射线：射线：速度为光速1/10的 ，贯穿作用 ，电离作用 射线：速度约为光速99%的 ，贯穿作用 ，电离作用 射线：速度为光速的 (波长极短的电磁波)，贯穿作用 ，电离作用 ,氦核流,弱,很强,电子流,很强,较弱,光子流,最强,很弱,2原子核的人工转变 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，即：ZAXxZAYy. 其中ZAX是靶核的符号，x为入射粒子，ZAY是新核，y是放射出的粒子的符号 原子核的人工转变使人们推知原子核的组成：由质子和中子组成核电荷数质子数，质量数质子数中子数原子核反应遵守 和 守恒,质量数,电荷数,3原子核的衰变 (1)原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化有衰变、衰变和衰变 (2)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的 或 无关,物理状态,化学状态,4核能 (1)核力： 核子之间的作用力 (2)核能： 由于原子核中的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功反之，要把核子集合成一个原子核，就要放出巨大的能量 单个核子结合成原子核或原子核分裂成单个核子，放出或吸收的能量叫做原子核的 ,相邻,结合能,(3)质能方程： 质量亏损：组成原子核的核子的质量和与原子核的质量之差叫质量亏损 质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的能量和它的质量成正比，即 . (4)核能的计算：根据1原子质量单位(u)相当于 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即Em×931.5 MeV.注意：该式中m的单位是u，E的单位是MeV.,Emc2,931.5 MeV,(5)核能的利用途径： 重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个) 核的反应过程重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积，如 92235U01n3692Kr 56141Ba301n. 轻核聚变：某些轻核结合成 的核，同时释放出大量核能的反应过程要想使氘核和氘核结合成氦核，必须达到几百万度以上的高温因此，聚变反应又叫热核反应，如：12H13H24He01n.,中等质量,质量较大,考点一 核反应的4种类型,【技巧提示】 书写原子核的衰变方程时应注意： (1)核反应过程一般都不是可逆的，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，不能只依据两个守恒规律凭空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，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能 (4)核反应遵循电荷数守恒 (5)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生衰变，有的不发生衰变， 同时伴随着辐射,【案例1】(2011·海南高考）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故.在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射.在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）.131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_.,【解析】根据质量数守恒可判断，131I和137Cs的衰变方程分别为B和C.再根据核电荷数守恒，131I和137Cs的质子数分别为53和55，则中子数分别为78和82. 【答案】B C 78 82,【即时巩固1】 (2010·广东理综)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( ) A. 92238U 90234Th24He 是衰变 B. 714N24He 817O11H 是衰变 C12H13H24He01n 是轻核聚变 D3482Se3682Kr21 0e 是重核裂变 【解析】 衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故B错；C项是轻核的聚变，D项是衰变现象，故C对，D错 【答案】 A、C,考点二 半衰期 确定衰变次数的方法：设放射性元素ZAX经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素ZAY，则表示该核反应的方程为： ZAXZAYn24Hem1 0e. 根据电荷数守恒和质量守恒可列方程： AA4n，ZZ2nm. 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组,【技巧提示】 (1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测对个别或极少数原子核，无半衰期可言 (2)确定衰变次数，往往先由质量数的改变确定衰变的次数，因为衰变对质量数无影响，然后再根据衰变规律确定衰变的次数这样做比较简捷,【案例2】（2011·天津理综）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展.当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子.碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程.若碳11的半衰期为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）,【解析】核反应方程为 设碳11原有质量为m0，经过t1=2.0 h剩余的质量为m1，根据半衰期定义有,【误区警示】 (1)半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半 （2）要理解半衰期公式中各物理量的含义，在公式 中，m是指剩余的原子核的量，而不是衰变的量.,【即时巩固2】 某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后再衰变1 g还需要几天？ 【解析】 【答案】 3天,考点三 核能 1质能方程 一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即Emc2. 方程的含义是：物体具有的能量与它的质量存在简单的正比关系：物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减小 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少，即Emc2. (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m，吸收的能量为Emc2.,2获得方式 核能的重核裂变和轻核聚变 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大34倍,【技巧提示】 (1)核能的计算方法： 根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J” 根据Em×931.5 MeV计算 根据平均结合能来计算核能 原子核的结合能核子平均结合能×核子数 (2)利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算,【案例3】（2011·江苏高考）有些核反应过程是吸收能量的.例如，在 中，核反应吸收的能量Q=（mO+mH）-（mX+mN）c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的147N核，若Ek=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由. 【解析】根据核反应中的质量数守恒及电荷数守恒可知X粒子为42He（粒子）.不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求. 【答案】42He 不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求.,【即时巩固3】 (2009·海南高考)钚的放射性同位素 94239Pu静止时衰变为铀核激发态 92235U和粒子，而铀核激发态 92235U立即衰变为铀核 92235U，并放出能量为0.097 MeV的光子已知： 94239Pu、 92235U和粒子的质量分别为mPu239.052 l u、mu235.043 9 u和m4.002 6 u，l u931.5 MeV/c2. (1)写出衰变方程； (2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能,【解析】 (1)衰变方程为： 94239Pu 92235U， 92235U 92235U. 或合起来有 94239Pu 92235U. (2)上述衰变过程的质量亏损为mmPumUm. 放出的能量为Ec2·m. 这能量是铀核 92235U的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E之和，即 EEUEE.,由式得EUE(mPumUm)c2E. 设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v，则由动量守恒有mUvUmv.,
