高中物理第三章本章整合课件教科选修35教科高中选修35物理课件

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2(2018·北京卷)在核反应方程 2 He+14
7 N→8 O+X 中,X 表示的是
(
)
A.质子(zhìzǐ)
C.电子
B.中子
D.α粒子
解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可得:质量数=4+14-17=1,电荷数=2+7-8=1,
即X是质子,故选项A正确.
答案:A
0
234
确;12 H+13 H→42 He+10 n 是核聚变方程,234
Th→
Pa+
e 是 β 衰变
91
90
-1
89
144
1
235
方程,故 B 错误;92 U+0 n→56 Ba+ 36 Kr+310 n 是核裂变方程,不是氢弹
的核反应方程,故 C 错误;高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打
4
恒的,因此,在题给条件中没有涉及质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转
化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,从动量和能量守恒可以计算出
核能的变化.
4.应用阿伏伽德罗常数计算核能
若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的
总能量,应用阿伏伽德罗常数计算核能较为简便.

(1)根据物质的质量 m 和摩尔质量 M 由 n= 求出物质的量,并求出
9
1
Be+42 He→12
6 C+0 n(中子的发现)
4
235
92
核反应
裂变
89
1
U+10 n→144
56 Ba+36 Kr + 30 n
链式反应
应用:原子弹;核反应堆
2
聚变
1
H+13 H→42 He+10 n
应用:氢弹;可控热核反应
规律:质量数守恒,电荷数守恒
核力:短程力,只与相邻核子发生作用
结合能:核子结合成核释放的能量
第十八页，共三十七页。
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4(2017·全国Ⅱ卷)一静止的铀核放出(fànɡ chū)一个α粒子衰变成钍核,衰变方
238
4
程为 92 U→234
Th+
90
2 He.下列说法正确的是(
A.衰变后钍核的动能等于α粒子(lìzǐ)的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
第四页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三

【专题训练 1】 (多选)原子核 A 发生 α 衰变后变为原子核 X,原

子核 B 发生 β 衰变后变为原子核 Y,已知原子核 A 和原子核 B 的
中子数相同,则两个生成核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是

原子核的个数 N=NAn=NA .
(2)由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能
量E0(或直接从题目中找出E0).
(3)根据E=NE0求出总能量.
第十一页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
【专题训练3】 已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 u,
(
)
的中子数比Y少的中子数比Y少3
C.如果a-d=2,则b-c=3 D.如果a-d=2,则b-c=1
解析:原子核发生一次α衰变后,质子数和中子数均减少2,所以原子核A的中
子数为(a-b+2);原子核发生一次β衰变后,质子数增加1而中子数减少1,质量
数不变,所以原子核B的中子数为(d-c+1),根据题意有a-b+2=d-c+1,整理得ad+1=b-c,如果a-d=2,则b-c=3,故C正确.X的中子数(a-b)比Y的中子数(d-c)少1,
)
222
234
A.90 Th 衰变为 86 Rn,经过 3 次 α 衰变、2 次 β 衰变
0
234
B.12 H+13 H→42 He+10 n 是 α 衰变方程,234
Th→
Pa+
e
91
90
-1
是 β 衰变
方程
144
89
1
1
C.235
92 U+0 n→56 Ba+36 Kr+30 n 是核裂变方程,也是氢弹的核反应
核能 质量亏损
爱因斯坦质能方程: = 2
核能的计算:Δ = Δ 2
第二页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
专题一 原子核的变化
类型
衰
变
可控性
α 衰变
自发
β 衰变
自发
核反应方程典例
238
92
234
90
14
4
U→234
Th+
90
2 He
)
和和30
和和31
解析:已知α粒子(lìzǐ)的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不带
4
27
电,原核反应方程可以写为 2 He+ 13 Al→10 n+X,根据核电荷数守恒,可
知X的核电荷(diànhè)数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X的质量数为30,
选项B正确.
答案:B
第十五页，共三十七页。
跃迁时发生的.
(2)不论发生哪种衰变,衰变前后的电荷数和质量数是守恒的.
第六页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
专题
(zhuāntí)
(zhuāntí)
二
三
2.三种放射性射线
三种射线是指α射线、β射线和γ射线,三种射线的实质和特性如下表所示.
射线类型
α 射线
β 射线
γ 射线
粒子
4
2
He(正电)
质能方程ΔE=Δmc2中Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”;
若Δm的单位用“u”,可直接利用ΔE=Δm×931.5 MeV计算ΔE,此时ΔE的单位为
“MeV”,即1 u=1.660 6×10-27 kg,相当于931.5 MeV能量,这个结论可在计算中直
接应用.
2.利用比结合能来计算核能
ΔE=Δmc2=0.003 5×931.5 MeV.
3
(3)设中子和 2 He 核的质量分别为 m1、m2,速度分别为 v1、v2,反应
3
前每个氘核的动能为 E0,反应后中子和 2 He 核的动能分别为 E1、E2.
根据动量守恒得m1v1-m2v2=0
1
2
=
所以
2
=
1
1
3
1
2
根据 E=2mv 得 =
)
A. 7 N 俘获一个 α 粒子,产生 8 O 并放出一个粒子
俘获一个 α 粒子,产生 15 P 并放出一个粒子
8
C.11
5 B
俘获一个质子,产生 4 Be 并放出一个粒子
D.63 Li
俘获一个质子,产生 2 He 并放出一个粒子
3
第十七页，共三十七页。
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解析:本题(běntí)考查核反应方程式的书写,根据质量数和核电荷数守恒可快
故A也正确.
答案:AC
第五页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题二
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
原子核的两种衰变和三种射线
1.原子核的两种衰变
(1)①α衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体.
②β衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的.
③γ射线是在发生α衰变、β衰变时,产生的新核由较高能量状态向较低能量状态
0
-1
e(负电)
高能光子
(中性)
特性
穿透本领小(空气中射程只有几厘
c
米),电离本领强,速度为10
穿透本领大(能穿透几毫米厚的铝
9c
板),电离作用较弱,速度为10
穿透本领很大(能穿透几厘米厚的铅
板),电离作用很小
3.半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间.
计算公式:N=N0
1
2
或 m=m0
17
1
出质子,其核反应方程为 2 He+14
7 N→8 O+1 H,故 D 错误.
答案:A
第九页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
专题三 核能的计算
1.利用质能方程来计算核能
(1)根据核反应方程,计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能.
0
Th→234
Pa+
e
91
-1
4
17
1
N+
He→
O+
1H
2
8
7
(卢瑟福发现质子)
4
人工
转变
人工
控制
9
12
1
He+
Be→
C+
4
6
0n
2
(查德威克发现中子)
27
30
4
1
Al+
He→
P+
2
0n
15
13
(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素)
30
30
0
P→
Si+
14
+1 e
15
第三页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
3
3
2 He
核的质量为 3.015 0 u.两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成
He 并放出一个中子,释放的核能也全部转化为机械能.(质量亏损
为 1 u 时,释放的能量为 931.5 MeV.除了计算质量亏损外,32 He 的质
2
量可以认为是中子的3倍)
(1)写出该核反应的反应方程式;
(2)该核反应释放的核能是多少?
方程
D.高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,其核反应方
4
17
1
程为 2 He+14
7 N→8 O+1 n
第八页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
234
专题
(zhuāntí)
三
222
解析: 90 Th 衰变为 86 Rn,经过 3 次 α 衰变、2 次 β 衰变,故 A 正
1
2

,其中 n= ,τ 为半衰期.
第七页，共三十七页。

专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
【专题训练2】 2017年1月9日,大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科
学一等奖.大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生,例如核裂变、
核聚变、β衰变等.下列关于核反应的说法正确的是(
第十六页，共三十七页。
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3(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28
日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业(gōngyè)应用提供先
进的研究平台.下列核反应中放出的粒子为中子的是(
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27
B.13
Al
30
本章(běn zhānɡ)整合
第一页，共三十七页。
原子核的组成
质子
中子
两种衰变
-4
α 衰变: X→-2
Y+42 He
β 衰变: X→+1 Y+-1 0 e
半衰期:大量原子核有半数发生衰变需要的时间
放射性同位素
应用
利用射线
作为示踪原子
防护
原
子
核
14
4
17
1
类型 人工转变:7 N+2 →8 +1 (质子的发现)、
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
第十九页，共三十七页。
)
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解析(jiě xī):静止的铀核发生衰变,衰变过程中动量守恒,所以衰变后α粒子的动
量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;由于m钍>
原子核的结合能=核子的比结合能×核子数.核反应中反应前系统内所有原子
核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释
放(或吸收)的核能.
第十页，共三十七页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
3.根据能量守恒定律和动量守恒定律来计算核能
参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守
速选出答案.根据质量数和核电荷数守恒可得
30
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:7 N+2 He→8 O+1 H,选项 A 错误;13 Al+2 He→ 15 P +10 n,选项 B 正确
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3
1
4
1
4
6
;11
B+
H→
Be+
He,选项
C
错误;
Li+
H→
He+
1
1
4
2
2
2 He,选项 D 错误.
5
3
答案(dá àn):B
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即 E2=
3
1
1
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2 2 2
1
2
2 1 1
3
=1×
1 2
3
= ×3.12 MeV=1.04 MeV
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第十三页，共三十七页。
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=3
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
由能量转化和守恒定律得E1+E2=2E0+ΔE