高考物理一輪復習 14.3原子核課件.ppt

第3節(jié)原子核 1 放射性元素發(fā)出射線的現象 叫做天然放射現象 1896年由法國物理學家發(fā)現 2 放射性說明原子核內部是有結構的 1 1919年 盧瑟福用 粒子轟擊氮原子核 發(fā)現了 并猜想原子核內還存在 1932年 他的學生查德威克通過實驗證實了的存在 2 原子核是由質子和中子組成的 常用符號zax表示 x為元素符號 a表示核的 z表示核的 自發(fā)地 貝克勒爾 質子 中子 中子 質量數 電荷數 一 天然放射現象 二 原子核的衰變 1 原子核放出 粒子或 粒子 變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變 2 分類 衰變 zax z 2a 4y 24he 衰變 zax z 1ay 10e3 半衰期 放射性元素的原子核有發(fā)生衰變所需的時間 半衰期由的因素決定 跟原子所處的無關 半數 核內部本身 物理或化學狀態(tài) 1 同位素具有相同而不同的原子核 在元素周期表中處于同一位置 互稱 有些同位素具有放射性 叫做放射性同位素 天然放射性同位素不過四十多種 而人工制造的放射性同位素已達1000多種 2 放射性同位素的應用 1 放射性同位素放出的射線應用于工業(yè) 探傷 農業(yè) 醫(yī)療等 2 作示蹤原子 質子數 中子數 同位素 三 放射性同位素及應用 1 核力 組成原子核的核子之間有很強的相互作用力 使核子能克服庫侖力而緊密地結合在一起 這種力稱為核力 其特點為 1 核力是強相互作用的一種表現 在原子核的尺度內 核力比庫侖力大得多 2 核力是短程力 作用范圍在1 5 10 15m之內 3 每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用 這種性質稱為核力的飽和性 四 核力與核能 2 原子核是核子結合在一起構成的 要把它們分開 需要能量 這就是原子核的 3 質量虧損 原子核的質量小于組成它的核子的質量之和 這個現象叫做質量虧損 4 愛因斯坦質能方程為 若核反應中的質量虧損為 m 釋放的核能 e mc2 五 重核的裂變與輕核的聚變1 裂變 重核分裂成質量較小的核的反應 如 2 聚變 兩個輕核結合成質量較大的核的反應 如 3 重核裂變和輕核聚變過程中都釋放出 結合能 e mc2 92235u 01n 54136xe 3890sr 1001n 12h 13h 24he 01n 核能 題型一 原子核的衰變規(guī)律 答案 b 方法與知識感悟 1 原子核衰變規(guī)律 確定衰變次數的方法 1 設放射性元素zax經過n次 衰變和m次 衰變后 變成穩(wěn)定的新元素z a y 則表示該核反應的方程為zax z a y n24he m 10e根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程a a 4n z z 2n m 2 確定衰變次數 因為 衰變對質量數無影響 先由質量數的改變確定 衰變的次數 然后再根據衰變規(guī)律確定 衰變的次數 2 三種射線的比較 例2我國科學家研制 兩彈 所涉及的基本核反應方程有 1 92235u 01n 3890sr 54136xe k01n 2 12h 13h 24he d01n關于這兩個方程的下列說法 正確的是 a 方程 1 屬于 衰變b 方程 2 屬于輕核聚變c 方程 1 中k 10 方程 2 中d 1d 方程 1 中k 6 方程 2 中d 1 題型二 核反應方程及核反應類型的判斷 解析 本題考查核反應方程 1 式為典型的裂變方程 故a選項錯誤 2 為聚變反應 故b項正確 根據質量數守恒和電荷數守恒定律可得k 10 d 1 故c選項正確 本題難度較小 答案 bc 方法與知識感悟 核反應的四種類型 例3假設兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應生成氦的同位素和中子 已知氘核的質量是2 0136u 中子的質量是1 0087u 氦核同位素的質量是3 0150u 1 聚變的核反應方程式是 在聚變核反應中釋放出的能量為 mev 保留兩位有效數字 2 若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核 反應方程式為13h 24he 37li 已知各核子比結合能分別為eh 1 112mev ehe 7 075mev eli 5 603mev 試求此核反應過程中釋放的核能 題型三 核能的計算 1 2011浙江 關于天然放射現象 下列說法正確的是 a 射線是由氦原子核衰變產生的b 射線是由原子核外電子電離產生的c 射線是由原子核外的內層電子躍遷產生的d 通過化學反應不能改變物質的放射性 d 2 2012福建 關于近代物理 下列說法正確的是 a 射線是高速運動的氦原子b 核聚變反應方程h h he n中 n表示質子c 從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比d 玻爾將量子觀念引入原子領域 其理論能夠解釋氫原子光譜的特征 d 解析 射線是高速氦核流 故a項錯誤 n表示中子 故b項錯誤 根據光電效應方程ek h w0可知 光電子的最大初動能與照射光的頻率 是一次函數關系 故c項錯誤 根據近代物理學史知 d項正確 3 關于半衰期 以下說法正確的是 a 同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質中的長b 升高溫度可以使半衰期縮短c 氡的半衰期為3 8天 若有4個氡原子核 經過3 8天就只剩下2個d 氡的半衰期為3 8天 4克氡原子核 經過3 8天就只剩下2克 d 解析 放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間是一種統(tǒng)計規(guī)律 半衰期對幾個原子核來說是無意義的 上述說法中c是錯誤的 放射性元素衰變的快慢由原子核內部因素決定 跟原子所處的物理狀態(tài) 如溫度 壓強 或化學狀態(tài) 如單質 化合物 無關 故a b錯誤 因此 正確選項只有d d 鞏固基礎 1 2012天津 下列說法正確的是 a 采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期b 由波爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子c 從高空對地面進行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力d 原子核所含核子單獨存在時的總質量小于該原子核的質量 b 解析 放射性元素的半衰期與壓強 溫度以及它是單質還是化合物無關 因此無法采用物理或化學方法改變放射性元素的半衰期 選項a錯誤 氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 選項b正確 遙感攝影是利用紅外線具有良好的衍射能力 選項c錯誤 核子結合成原子核時 產生質量虧損 釋放核能 故原子核所含核子單獨存在時的總質量大于該原子核的質量 選項d錯誤 2 2006年美國和俄羅斯的科學家利用回旋加速器 通過2048ca 鈣48 轟擊98249cf 锎249 發(fā)生核反應 成功合成了第118號元素 這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數最大的元素 實驗表明 該元素的原子核先放出3個相同的粒子x 再連續(xù)經過3次 衰變后 變成質量數為282的第112號元素的原子核 則上述過程中的粒子x是 a 中子b 質子c 電子d 粒子 a 3 如圖所示 為氫原子的能級圖 若在氣體放電管中 處于基態(tài)的氫原子受到能量為12 8ev的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài) 在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中 a 最多能輻射出10種不同頻率的光子b 最多能輻射出6種不同頻率的光子c 能輻射出的波長最長的光子是從n 5躍遷到n 4能級時放出的d 能輻射出的波長最長的光子是從n 4躍遷到n 3能級時放出的 bd ac 5 14c測年法是利用14c衰變規(guī)律對古生物進行年代測定的方法 若以橫坐標t表示時間 縱坐標m表示任意時刻14c的質量 m0為t 0時14c的質量 下面四幅圖中能正確反映14c衰變規(guī)律的是 c 提升能力 d b 8 某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論 其中的兩個核反應方程為11h 612c 713n q1 11h 715n 612c x q2方程中q1 q2表示釋放的能量 相關的原子核質量見下表 以下推斷正確的是 a x是23he q2 q1b x是24he q2 q1c x是23he q2 q1d x是24he q2 q1 b 解析 由核反應過程中必須遵守的質量數守恒和核電荷數守恒知x是24he 放出熱量分別為q1和q2的兩個核反應中質量虧損分別為0 0021u和0 0053u 故q2 q1 9 關于 三種射線 下列說法中正確的是 a 射線是原子核自發(fā)放射出的氦核 它的穿透能力最強b 射線是原子核內中子轉化成質子時形成的電子 它具有中等的穿透能力c 射線一般伴隨著 或 射線產生 它的穿透能力最強d 射線是電磁波 它的穿透能力最弱 bc 10 一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核 同時輻射出一個 光子 已知質子 中子 氘核的質量分別為m1 m2 m3 普朗克常量為h 真空中的光速為c 該聚變反應過程中的質量虧損為 光子的波長為 m1 m2 m3 11 2010年上海世博會太陽能應用技術引領了世界 太陽能屋頂 太陽能幕墻 太陽能汽車 太陽能動態(tài)景觀 科學研究發(fā)現太陽發(fā)光是由于其內部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應 即在太陽內部4個氫核 11h 轉化成一個氦核 24he 和兩個正電子 10e 并放出能量 已知質子質量mp 1 0073u 粒子的質量m 4 0015u 電子的質量me 0 0005u 1u的質量相當于931mev的能量 1 寫出該熱核反應方程 2 一次這樣的熱核反應過程中釋放出多少mev的能量 結果保留四位有效數字 解析 1 411h 24he 210e 2 m 4mp m 2me 4 1 0073u 4 0015u 2 0 0005u 0 0267u e 0 0267 931mev 24 86mev 12 1 核反應堆中的核廢料具有很強的放射性 目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中 然后 將選項前的字母代號填在橫線上 a 沉入海底b 放至沙漠c 送到月球d 深埋地下 2 圖乙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章 通過照相底片被射線感光的區(qū)域 可以判斷工作人員受到何種輻射 當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光 而鉛片下的照相底片未被感光時 結合圖甲分析工作人員受到了射線的輻射 當所有照相底片都被感光時 工作人員受到了射線的輻射 d 再上臺階 3 利用氦 3 23he 和氘進行的聚變安全無污染 容易控制 月球上有大量的氦 3 每個航天大國都將獲得氦 3作為開發(fā)月球的重要目標之一 嫦娥一號 探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項重要任務就是評估月球中氦 3的分布和儲量 已知兩個氘核 12h 聚變生成一個氦 3 則該核反應方程為 已知12h的質量為m1 23he的質量為m2 反應中新產生的粒子的質量為m3 則上