適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第15章近代物理第3節(jié)原子核及核反應(yīng)課件

第3節(jié)原子核及核反應(yīng)第十五章強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、原子核的組成1.原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為

。質(zhì)子帶正電,中子不帶電。

2.基本關(guān)系(1)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)(Z)=元素的原子序數(shù)。(2)質(zhì)量數(shù)(A)=

=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。

3.X元素的原子核的符號為,其中A表示

,Z表示核電荷數(shù)。核子核子數(shù)質(zhì)量數(shù)二、天然放射現(xiàn)象1.天然放射現(xiàn)象元素

地放出射線的現(xiàn)象,首先由

發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說明原子核具有

的結(jié)構(gòu)。

2.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)(1)放射性同位素:有

放射性同位素和

放射性同位素兩類,放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。

(2)應(yīng)用:消除靜電、工業(yè)探傷、做

等。

(3)防護(hù):防止放射性對人體組織的傷害。自發(fā)貝克勒爾復(fù)雜天然人工示蹤原子三、原子核的衰變、半衰期1.原子核的衰變(1)原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子,變成另一種

的變化稱為原子核的衰變。

(2)分類γ衰變:當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時,原子核中有的發(fā)生α衰變,有的發(fā)生β衰變,同時伴隨著γ輻射。原子核2.半衰期

只適用于大量的原子核(1)定義:放射性元素的原子核有

發(fā)生衰變所需的時間。

不是樣本質(zhì)量減少一半的時間(2)影響因素:放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。半數(shù)四、核力和核能1.原子核內(nèi)部,

所特有的相互作用力,叫核力。

2.核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其對應(yīng)的能量ΔE=

。

3.原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=

。

結(jié)合能大的原子核,比結(jié)合能不一定大;結(jié)合能小的原子核,比結(jié)合能不一定小4.結(jié)合能和比結(jié)合能(1)結(jié)合能:核子結(jié)合為原子核時

的能量或原子核分解為核子時

的能量,叫作原子核的結(jié)合能,亦稱核能。

(2)比結(jié)合能:原子核的結(jié)合能與

之比,稱作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。

核子間Δmc2Δmc2釋放吸收核子數(shù)易錯辨析

(1)所有元素都可以發(fā)生衰變。(

)(2)重核裂變和輕核聚變都能釋放核能。(

)(3)質(zhì)能方程表明在一定條件下,質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。(

)×√×應(yīng)用提升1.2020年12月4日,新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置在成都建成并首次實現(xiàn)利用核聚變放電。下列方程中,正確的核聚變反應(yīng)方程是(

)答案

A解析

核聚變指兩個較輕的核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,所以選項A正確。B.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D.中微子νe的電荷量與電子的相同答案

A

A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeV答案

B

解析

氘核聚變反應(yīng)中質(zhì)量虧損為Δm=2×2.013

6

u-3.015

0

u-1.008

7

u=0.003

5

u,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能E=Δmc2=0.003

5×931

MeV≈3.3

MeV,故A、C、D錯誤,B正確。增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一原子核的衰變及半衰期[自主探究]1.α衰變、β衰變的比較

2.三種射線的比較

種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)電荷量2e-e0質(zhì)量4mp,mp=1.67×10-27

kg靜止質(zhì)量為零速度0.1c0.99cc在電場、磁場中偏轉(zhuǎn)與α射線偏轉(zhuǎn)方向相反不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱,用紙能擋住較強(qiáng),能穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng),能穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱3.衰變次數(shù)的計算方法則A=A'+4n,Z=Z'+2n-m解以上兩式即可求出m和n。4.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律,對個別或少量原子核,無半衰期可言。(2)根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式

。式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)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(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時間,τ表示半衰期。【對點(diǎn)演練】

D解析

半衰期不因外界環(huán)境的溫度而改變,只會受到核子本身的性質(zhì)影響,故A錯誤;根據(jù)題意可知,這種報警裝置應(yīng)用了α射線電離能力強(qiáng)的特點(diǎn),故B錯誤;α衰變釋放出氦核,故核反應(yīng)方程是

,故C錯誤,D正確。2.(2023遼寧葫蘆島期末)對于質(zhì)量為m0的放射性元素p,經(jīng)過時間t后剩余p的質(zhì)量為m,其圖像如圖所示。從圖中可以得到p的半衰期為(

)A.5730年

B.11460年C.17190年

D.34380年A解析

根據(jù)題意可知放射性元素的質(zhì)量從0.500m0變?yōu)?.250m0,剛好衰變了一半的放射性元素,此過程經(jīng)歷的時間為一個半衰期,則有T=11

460年-5

730年=5

730年,故A正確,B、C、D錯誤。3.(2022重慶模擬)碳14是宇宙射線撞擊空氣中的氮14原子所產(chǎn)生,具有放射性,碳14原子發(fā)生β衰變轉(zhuǎn)變?yōu)榈?4。生物存活期間需要呼吸,其體內(nèi)的碳14含量大致不變;生物停止呼吸后,體內(nèi)的碳14開始減少?？梢愿鶕?jù)死亡生物體內(nèi)殘余碳14含量來推斷它的死亡時間。碳14各個半衰期所剩原子比例如圖所示,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的三分之一。下列說法正確的是(

)B.該古木的年代距今大于11460年C.14C和14N中含有的中子個數(shù)相等D.如果古木處于高溫、高壓下,測量結(jié)果可能有較大誤差答案

A

解析

根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,又因為碳14發(fā)生β衰變,所以衰變方程為

,故A正確;根據(jù)題圖可知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的三分之一,該古木的年代距今時間應(yīng)該大于5

730年小于11

460年,故B錯誤;由元素序數(shù)知碳14中子數(shù)為8,氮14中子數(shù)為7,故C錯誤;半衰期與溫度、壓強(qiáng)無關(guān),故D錯誤。4.(多選)某醫(yī)院利用放射線治療腫瘤,被利用的放射源必須具備以下兩個條件:(1)放出的射線有較強(qiáng)的穿透能力,能輻射到體內(nèi)腫瘤所在處;(2)能在較長的時間內(nèi)提供比較穩(wěn)定的輻射強(qiáng)度?，F(xiàn)有四種放射性同位素的放射線及半衰期如表所示。關(guān)于在表中所列的四種同位素,下列說法正確的是(

)同位素鈷60鍶90锝99氡222放射線γβγα半衰期5年28年6小時3.8天A.最適宜作為放療使用的放射源應(yīng)是鈷60B.最適宜作為放療使用的放射源應(yīng)是鍶90C.放射線的電離能力最強(qiáng)的放射源是锝99D.放射線的電離能力最強(qiáng)的放射源是氡222答案

AD解析

鈷60半衰期長,放出的γ射線穿透能力強(qiáng),選項A正確,B錯誤;α射線電離能力最強(qiáng),γ射線的電離能力最弱,氡222放出的是α射線,選項C錯誤,D正確,故選AD?？键c(diǎn)二核反應(yīng)方程與核能的計算[師生共研]1.核反應(yīng)的四種類型

2.核反應(yīng)方程的書寫(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不可逆,因此書寫核反應(yīng)方程式時只能用“→”表示反應(yīng)方向。(3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。3.核能的計算方法(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算,計算時Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV/u計算。因1原子質(zhì)量單位(1u)相當(dāng)于931.5MeV,所以計算時Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù)。4.對質(zhì)能方程的理解(1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即E=mc2。方程的含義:物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系,物體的能量增大,質(zhì)量也增大;物體的能量減少,質(zhì)量也減少。(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)減少,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=Δmc2?！镜淅黄啤康淅?(2023全國乙卷)2022年10月,全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴,其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測