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

1、第三節(jié)　核反應　核能,一、原子核的組成1．原子核由_______和______組成，兩者統(tǒng)稱為________．,質子,中子,核子,2．原子核常用X表示,X為元素符號，上角標A表示核的質量數，下角標Z表示核的___________ (原子序數)．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,質子數,中子數,二、天然放射現象1．天然放射現象：某些元素自發(fā)放射某些射

2、線的現象稱為天然放射現象，這些元素稱為放射性元素．2．三種射線的本質：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)生衰變所需要的時間．,α衰變,β衰變,半數,四、放射性同位素的應用1．利用射線：放射性同位

3、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．,五、核反應、核力與核能1．核反應規(guī)律：在核反應中，_________守恒，__________守恒．2．核力(1)概念：組成原子核的_______之間存在的作用力．,質量數,電荷數,核子,(2)核力特點①核力是_______________ (強力)的一種表現，在它的作用范圍內，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．③每個核子只跟______的核子發(fā)生核力作用,這種性質稱為核力的飽和性．,強相互作用,短程,相鄰,3．質量虧損(1)愛因斯坦質能方程：__________.(2)質量虧損：原子核的質量______組成它的核子的質量之和的現象．,E＝mc2,小于,4．結合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個________時需要的能量，或若干個核子在核力作用下結合成___________時需要的能量．,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___________的原子核的核反應．,質量較小,(2)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應是生成鋇和氪，同時放出三個中子，核反應方程為,(3)鏈式反應：由重核裂變產生中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈式反應．(4)鏈式反應的條件：①要有足夠濃度的235U；②鈾塊體積需________臨界體積，或鈾塊質量_______臨界質量．,大于,大于,2．輕核聚變

6、(1)定義：兩個輕核結合成________的核，這樣的核反應叫聚變．(2)聚變發(fā)生的條件：使物體達到幾百萬度的高溫．,較重,一、三種射線的比較,即時應用1．放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是(　　),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.由放射線的本質和特性知，三種射線的穿透能力是γ射線最強，α射線最弱，由此可

7、知，選項B正確．,二、原子核的衰變1．原子核衰變規(guī)律,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β衰變對質量數無影響，先由質量數的改變確定α衰變的次數，然后再根據衰變規(guī)律確定β衰變的次數.,式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數和質量，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和質量，t表示衰變時間，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

8、部因素決定的，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．,特別提醒：(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，對個別或少數原子核，無半衰期可言.(2)原子核衰變時質量數守恒，核反應過程前、后質量發(fā)生變化(質量虧損)而釋放出核能.,即時應用2．(2011·高考浙江卷)關于天然放射現象，下列說法正確的是(　　),A．α射線是由氦原子核衰變產生B．β射線是由原子核外電子電離產生C．γ射線是由原子核

9、外的內層電子躍遷產生D．通過化學反應不能改變物質的放射性,解析：選D.α射線是原子核同時放出兩個質子和兩個中子產生的,A錯誤；β射線是原子核內中子轉化為質子和電子而放出的,B錯誤；γ射線是衰變后的原子核從高能級向低能級躍遷產生的,C錯誤；放射性是原子核的固有屬性，D正確．,三、核反應的四種類型,特別提醒：(1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接.(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎

10、，不能憑空只依據兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程.,即時應用3．(2012·廈門質檢)關于下列核反應或核衰變方程，說法正確的是(　　),解析：選C.A是β衰變,B是核裂變,根據核反應方程,C中的“X”表示中子，D中“X”表示質子．,四、核能的產生和計算1．獲得核能的途徑(1)重核裂變：某些重核分裂成中等質量的核的反應過程，同時釋放大量的核能．要使鈾235發(fā)生鏈式反應以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應大于它的臨界體積．,

11、2．核能的計算方法(1)根據愛因斯坦質能方程列式計算：即ΔE＝Δmc2(Δm的單位：kg)．(2)根據1原子質量單位(u)相當于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)核反應遵守動量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結合動量守恒定律和能量守恒定律來計算核能．,特別提醒：(1)質量數與質量是兩個不同的概念.核反應中質量數、電荷

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

13、×1026 J，根據愛因斯坦質能方程，太陽每秒鐘減少的質量最接近(　　),A．1036 kg　　　　B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg,A．鉛核比釷核少8個質子B．鉛核比釷核少16個中子C．共經過4次α衰變和6次β衰變D．共經過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α衰變次數為x，β衰變次數為y，由質量數守恒和電荷數守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y,解得x＝6，y＝4，C錯D對．鉛核、釷核的質子數分別為82、90，故A對．鉛核、釷核的中子數分別為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發(fā)生衰變，變成新核

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

16、邊是兩個輕核，箭頭的右邊是較大質量的原子核；,裂變方程的特點是箭頭的左邊是重核與中子反應，箭頭右邊是中等質量的原子核．綜上所述，A、C正確．,(2)①人工轉變方程的特點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)現中子的核反應方程，B是裂變反應，是研究原子彈的核反應方程．A是聚變反應，是研究氫彈的核反應方程．,②由電荷數守恒和質量數守恒可以判定，X質量數為144，電荷數為56，所以中子數為144－

17、56＝88.【答案】　(1)AC　(2)①D　B　A?、谫|量數144，中子數88,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2.0136 u，中子的質量是1.0087 u，氦核同位素的質量是3.0150 u.,(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)．,由于1 u的質量與931.5 MeV的能量相對應，所以氘核聚變時放出的能量：