原子核與基本粒子素養(yǎng)1

物理觀念——物理概念和規(guī)律的辨析一、衰變中常見問題分析1．兩種衰變3．半衰期(1)定義：放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間。(2)意義：反映放射性元素衰變的快慢。(3)影響因素：由核內部自身的因素所決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關。D二、四類核反應的比較1．幾個重要的核反應方程核反應式與其相關的重要內容質子的發(fā)現(xiàn)(1919年)盧瑟福中子的發(fā)現(xiàn)(1932年)查德威克人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)(1934年)約里奧—居里夫婦正電子的發(fā)現(xiàn)約里奧—居里夫婦重核的裂變輕核的聚變2.四類核反應的比較衰變人工轉變重核裂變輕核聚變典型反應方程產生條件所有原子序數大于83的元素及個別小于83的元素自發(fā)進行需要人工用高速粒子進行誘發(fā)需要中子的轟擊和一定的臨界體積需要極高溫度，核才能獲得足夠的動能克服庫侖斥力續(xù)表衰變人工轉變重核裂變輕核聚變意義拉開了人類研究原子核結構的序幕發(fā)現(xiàn)了質子、中子、正電子等基本粒子和一些人工放射性同位素人類獲得新能源的一種重要途徑人類獲得新能源的一種重要途徑應用舉例利用放射性元素的半衰期進行文物年代鑒定等得到人工放射性同位素、作示蹤原子核電站、核潛艇、原子彈等氫彈、熱核反應BCDAB素養(yǎng)2科學思維——守恒思想的運用在核反應過程中，遵守電荷數守恒、質量數守恒、動量和能量守恒。在分析處理此類問題時，要善于運用守恒思想求解，根據守恒定律列出方程，特別是在題給條件不涉及質量虧損，或者核反應所釋放的核能全部轉化為生成的新粒子的動能而無光子輻射的情況下，由動量守恒定律和能量守恒定律可以計算出核能的變化。[典例3]兩個氘核以相等動能Ek＝0.5MeV相向運動并發(fā)生正碰，產生一個中子和一個氦核，已知氘核質量mD＝2.0136u，氦核質量mHe＝3.0150u，中子質量mn＝1.0087u、阿伏伽德羅常量NA＝6.0×1023mol－1,1u相當于931.5MeV的能量。(1)寫出核反應方程；(2)計算一次核反應釋放多少核能；[答案]3.26MeV[解析]質量虧損為Δm＝2mD－mHe－mn＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)u＝0.0035u釋放的能量為ΔE＝0.0035×931.5MeV≈3.26MeV。(3)若釋放的核能都轉化為動能，求中子和氦核的動能分別為多少；[答案]3.195MeV

1.065MeV(4)若共有1kg的氘完全反應，求放出的總能量。[答案]7.824×1013J素養(yǎng)3

科學態(tài)度與責任——原子物理中的STSE問題一、生活安檢[典例4]安全生活離不開安檢，近到地鐵，遠到火車和飛機，都會看到安檢的存在。針對行李的安檢機工作原理與醫(yī)院里面用的CT成像原理很相似。當行李箱通過安檢機的時候，就會在顯示屏上顯示出不同物體的輪廓，然后再根據顏色的不同，就能進一步判斷物體大概屬于哪一類。安檢門主要是用來檢測人身上是否攜帶了金屬類管制利器的，它本質上是一種金屬檢測儀，根據金屬的種類和大小，金屬檢測儀可以大致給出報警的金屬所在的位置和大小，且不會對身體健康造成影響。現(xiàn)在國內外一些機場已經配備了人體掃描儀，如圖所示，人體掃描儀能對人體實行比安檢門更詳細的檢查。人體掃描儀利用了一種毫米波段的電磁波，其頻率比可見光還低，輻射強度極小，成為無害安檢的理想波段。相比于金屬探測儀，人體掃描儀能識別各種金屬和非金屬。因此，一般配備了人體掃描儀的機場不會再額外安裝檢測金屬的安檢門。根據以上信息可知，下列說法中正確的是(

)A．安檢機是利用γ射線的穿透作用來工作的B．安檢門的金屬檢測儀是利用靜電感應原理來探測金屬的C．人體掃描儀可能是利用紅外線反射所成的像來工作的D．人體掃描儀可能是利用某種電磁波的穿透作用來工作的[答案]

C[解析]

安檢機是利用X射線的穿透作用工作的，安檢門的金屬檢測儀是