第十五章第單元天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有43頁\編于星期三\11點優(yōu)選第十五章第單元天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能當(dāng)前第2頁\共有43頁\編于星期三\11點二、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

還具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．2．放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫

．具有放射性的元素叫

．自發(fā)貝可勒爾原子核放射性放射性元素當(dāng)前第3頁\共有43頁\編于星期三\11點3．三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是

α射線、

、

．4．放射性同位素的應(yīng)用與防護(1)放射性同位素：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)

．(2)應(yīng)用：消除靜電，工業(yè)探傷，作示蹤原子等．(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害．β射線γ射線天然人工相同當(dāng)前第4頁\共有43頁\編于星期三\11點三、原子核的衰變1．衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的

變化．可分為α衰變、

，并伴隨著

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．四、核能1．核反應(yīng)：在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新

的過程．在核反應(yīng)中，

守恒，電荷數(shù)守恒．β衰變γ射線半數(shù)原子核質(zhì)量數(shù)當(dāng)前第5頁\共有43頁\編于星期三\11點2．核力(1)概念：原子核里的

間存在著相互作用的核力，核力把

緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核．(2)核力特點①核力是

(強力)的一種表現(xiàn)．②核力是

力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)．③每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性．核子核子強相互作用短程當(dāng)前第6頁\共有43頁\編于星期三\11點3．結(jié)合能(1)結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個核子時所需的能量，或若干個核子在核力作用下結(jié)合成原子核時所需的能量．(2)比結(jié)合能：原子核的

與

之比，也叫平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，表示原子核核子結(jié)合得越牢固，原子核越

．4．質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程：

.(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量

組成它的核子的質(zhì)量之和

的現(xiàn)象．結(jié)合能核子數(shù)穩(wěn)定E＝mc2小于當(dāng)前第7頁\共有43頁\編于星期三\11點5．獲得方式：重核裂變和輕核聚變．6．鏈式反應(yīng)及核反應(yīng)堆(1)鏈式反應(yīng)一個鈾核裂變時總要釋放出2～3個中子，這些中子還會引起其他的鈾核裂變，這樣，裂變就會不斷地進行下去，釋放出越來越多的能量，這種反應(yīng)叫做鏈式反應(yīng)．(2)核反應(yīng)堆：目前正式運行的核電站都是應(yīng)用裂變發(fā)電

的．核電站的核心是

，核反應(yīng)堆的主要組

成是：核反應(yīng)堆當(dāng)前第8頁\共有43頁\編于星期三\11點①核燃料：用濃縮鈾．②減速劑：用

、重水或普通水．③控制棒：用

做成．④冷卻劑：用水或液態(tài)鈉．⑤水泥防護層：用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．石墨鎘當(dāng)前第9頁\共有43頁\編于星期三\11點1．(2010·天津高考)下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是(

)A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固當(dāng)前第10頁\共有43頁\編于星期三\11點解析：β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的，A錯誤；玻爾的基本假設(shè)是軌道、速度、能量都是量子化的，B正確；半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強等因素?zé)o關(guān)，C錯誤；比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，D錯誤．答案：

B當(dāng)前第11頁\共有43頁\編于星期三\11點2．(2010·廣東高考)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有(

)A.

U→

Th＋

He是α衰變B.

N＋

He→

O＋

H是β衰變C．

H＋

H→

He＋

n是輕核聚變D．Se→Kr＋2

e是重核裂變當(dāng)前第12頁\共有43頁\編于星期三\11點解析：A項是α衰變，正確；B項是核的人工轉(zhuǎn)變，錯誤；C項是輕核聚變，正確；D項是β衰變，錯誤．答案：

AC當(dāng)前第13頁\共有43頁\編于星期三\11點3．在核反應(yīng)中，控制鈾235核裂變的反應(yīng)速度的方法是

(

)A．使用濃縮鈾B．改變鈾塊的臨界體積C．通過自動控制裝置，改變鎘棒插入的深度，以改變

中子數(shù)D．利用石墨與中子的碰撞來改變中子的速度當(dāng)前第14頁\共有43頁\編于星期三\11點解析：控制核反應(yīng)堆中核裂變的反應(yīng)速度是通過調(diào)節(jié)鎘棒插入的深度以改變中子數(shù)來實現(xiàn)的．答案：C當(dāng)前第15頁\共有43頁\編于星期三\11點4．關(guān)于放射性元素的半衰期(

)A．是原子核質(zhì)量減小一半所需的時間B．是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間C．與外界壓強和速度有關(guān)，與原子的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D．可以用于測定地質(zhì)年代、生物年代等當(dāng)前第16頁\共有43頁\編于星期三\11點答案：BD當(dāng)前第17頁\共有43頁\編于星期三\11點5．歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5MeV的質(zhì)子11H轟擊靜止的ZAX，生成兩個動能均為8.9MeV的24He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反應(yīng)方程為________．(2)質(zhì)量虧損為________kg.當(dāng)前第18頁\共有43頁\編于星期三\11點答案：(1)

(2)3.1×10－29當(dāng)前第19頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第20頁\共有43頁\編于星期三\11點原子核的衰變及半衰期1.α衰變和β衰變的比較當(dāng)前第21頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第22頁\共有43頁\編于星期三\11點[關(guān)鍵一點](1)半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，

跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度等)或化學(xué)狀態(tài)(

如單質(zhì)或化合物)無關(guān)．(2)半衰期是一個具有統(tǒng)計意義上的物理量，半衰期的統(tǒng)

計規(guī)律只適用于含有大量原子的樣品．當(dāng)前第23頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第24頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第25頁\共有43頁\編于星期三\11點[答案]

C當(dāng)前第26頁\共有43頁\編于星期三\11點核反應(yīng)方程的書寫當(dāng)前第27頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第28頁\共有43頁\編于星期三\11點[關(guān)鍵一點](1)核反應(yīng)方程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)方程只能

用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接．(2)核反應(yīng)生成物一定要以實驗為基礎(chǔ)，不能只依兩個守

恒規(guī)律杜撰出生成物來臆造核反應(yīng)方程．當(dāng)前第29頁\共有43頁\編于星期三\11點某原子核X吸收一個中子后，放出一個電子，分裂為兩個α粒子．由此可知(

)A．A＝7，Z＝3

B．A＝7，Z＝4C．A＝8，Z＝3D．A＝8，Z＝4當(dāng)前第30頁\共有43頁\編于星期三\11點[思路點撥]

只要寫出此核反應(yīng)的核反應(yīng)方程式便可得出正確答案．[解析]

其核反應(yīng)方程為X＋n―→2He＋e，由核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：A＋1＝4×2，Z＝2×2－1，解得A＝7，Z＝3.[答案]

AAZ10420-1當(dāng)前第31頁\共有43頁\編于星期三\11點核能的產(chǎn)生和計算1.獲得核能的途徑(1)重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成為兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程．重核裂變的同時放出幾個中子，并釋放出大量核能．為了使鈾235裂變時發(fā)生鏈式反應(yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)．當(dāng)前第32頁\共有43頁\編于星期三\11點2．核能的計算方法(1)應(yīng)用ΔE＝Δmc2：先計算質(zhì)量虧損Δm，注意Δm的單位1u＝1.66×10－27kg,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，u是原子質(zhì)量單位．(2)核反應(yīng)遵守動量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動量守恒和能量守恒定律來計算核能．當(dāng)前第33頁\共有43頁\編于星期三\11點[關(guān)鍵一點](1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念．核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、

電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損．(2)愛因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系(即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量)．質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個數(shù)是不變的．(3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律．當(dāng)前第34頁\共有43頁\編于星期三\11點天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%，有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后二分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的．(1)把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核(H)聚變成氦核(He)，同時放出2個正電子(e)和2個中微子(νe)，請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計算一次反應(yīng)釋放的能量．(2)研究表明，銀河系的年齡約為t＝3.8×1017s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P＝1×1037J/s)．現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)．014211當(dāng)前第35頁\共有43頁\編于星期三\11點(3)根據(jù)你的估算結(jié)果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷．(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為M＝3×1041kg，原子質(zhì)量單位1u＝1.66×10－27kg,1u相當(dāng)于1.5×10－10J的能量，電子質(zhì)量me＝0.0005u，氦核質(zhì)量mα＝4.0026u，氫核質(zhì)量mp＝1.0078u，中微子νe質(zhì)量為零．)當(dāng)前第36頁\共有43頁\編于星期三\11點[思路點撥]

書寫核反應(yīng)方程→求出氫核聚變時的質(zhì)量虧損→求出聚變時釋放的核能→估算銀河系中氦的含量→與已知含量對比→得出結(jié)論．當(dāng)前第37頁\共有43頁\編于星期三\11點當(dāng)前第38頁\共有43頁\編于星期三\11點[答案]

(1)4.12×10－12J(2)2%

(3)是宇