新教材高考物理一轮复习第15章近代物理第3节原子核及核反应课件

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一、原子核的组成1.原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为　　　。质子带正电,中子不带电。 2.基本关系(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数。(2)质量数(A)=　　　　　　=质子数+中子数。 3.X元素的原子核的符号为 ,其中A表示　　　　　　,Z表示核电荷数。
二、天然放射现象1.天然放射现象元素　　　　地放出射线的现象,首先由　　　　　　　　发现。天然放射现象的发现,说明原子核具有　　　　的结构。 2.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素:有　　　　放射性同位素和　　　　放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。 (2)应用:消除静电、工业探伤、做　　　　　　　　等。 (3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。
三、原子核的衰变、半衰期1.原子核的衰变(1)原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种　　　　　　的变化称为原子核的衰变。 (2)分类γ衰变:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ辐射。
2.半衰期　　　　 只适用于大量的原子核(1)定义:放射性元素的原子核有　　　　发生衰变所需的时间。 　　 不是样本质量减少一半的时间(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
四、核力和核能1.原子核内部,　　　　所特有的相互作用力,叫核力。 2.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=　　　　。 3.原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=　　　　。 结合能大的原子核,比结合能不一定大;结合能小的原子核,比结合能不一定小4.结合能和比结合能(1)结合能:核子结合为原子核时　　　　的能量或原子核分解为核子时　　　　的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。 (2)比结合能:原子核的结合能与　　　　　之比,称作比结合能,也叫平均结合能。 
易错辨析 (1)所有元素都可以发生衰变。(　　)(2)重核裂变和轻核聚变都能释放核能。(　　)(3)质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。(　　)
应用提升1.2020年12月4日,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列方程中,正确的核聚变反应方程是(　　)
答案 A解析 核聚变指两个较轻的核结合成质量较大的核,所以选项A正确。
B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe的电荷量与电子的相同
A.3.7 MeVB.3.3 MeVC.2.7 MeV MeV
答案 B　解析 氘核聚变反应中质量亏损为Δm=2×2.013 6 u-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,根据爱因斯坦质能方程可知氘核聚变反应中释放的核能E=Δmc2=0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV,故A、C、D错误,B正确。
1.α衰变、β衰变的比较
3.衰变次数的计算方法
则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m解以上两式即可求出m和n。4.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。(2)根据半衰期的概念,可总结出公式 。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
解析 半衰期不因外界环境的温度而改变,只会受到核子本身的性质影响,故A错误;根据题意可知,这种报警装置应用了α射线电离能力强的特点,故B错误;α衰变释放出氦核,故核反应方程是 ,故C错误,D正确。
2.(2023辽宁葫芦岛期末)对于质量为m0的放射性元素p,经过时间t后剩余p的质量为m,其图像如图所示。从图中可以得到p的半衰期为(　　)A.5 730年B.11 460年C.17 190年D.34 380年
解析 根据题意可知放射性元素的质量从0.500m0变为0.250m0,刚好衰变了一半的放射性元素,此过程经历的时间为一个半衰期,则有T=11 460年-5 730年=5 730年,故A正确,B、C、D错误。
3.(2022重庆模拟)碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14原子所产生,具有放射性,碳14原子发生β衰变转变为氮14。生物存活期间需要呼吸,其体内的碳14含量大致不变;生物停止呼吸后,体内的碳14开始减少。可以根据死亡生物体内残余碳14含量来推断它的死亡时间。碳14各个半衰期所剩原子比例如图所示,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的三分之一。下列说法正确的是(　　)
B.该古木的年代距今大于11 460年C.14C和14N中含有的中子个数相等D.如果古木处于高温、高压下,测量结果可能有较大误差
答案 A　解析 根据质量数守恒和电荷数守恒,又因为碳14发生β衰变,所以衰变方程为 ,故A正确;根据题图可知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的三分之一,该古木的年代距今时间应该大于5 730年小于11 460年,故B错误;由元素序数知碳14中子数为8,氮14中子数为7,故C错误;半衰期与温度、压强无关,故D错误。
4.(多选)某医院利用放射线治疗肿瘤,被利用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的射线有较强的穿透能力,能辐射到体内肿瘤所在处;(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素,下列说法正确的是(　　)
A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B.最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C.放射线的电离能力最强的放射源是锝99D.放射线的电离能力最强的放射源是氡222
答案 AD解析 钴60半衰期长,放出的γ射线穿透能力强,选项A正确,B错误;α射线电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,氡222放出的是α射线,选项C错误,D正确,故选AD。
1.核反应的四种类型
2.核反应方程的书写(2)掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据。由于核反应不可逆,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。
3.核能的计算方法(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV/u计算。因1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
4.对质能方程的理解(1)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E=mc2。方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间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,质量也减少。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2。
【典例突破】典例.(2023全国乙卷)2022年10月,全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴,其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断,该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)A.1019 kgB.1024 kgC.1029 kgD.1034 kg
【对点演练】5.(2023辽宁鞍山一中期末)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有(　　)