人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第5章 原子核 本章整合 (2)

1
计算公式: N=N0
或
2
1
m=m0
,其中
2

n= ,τ 为半衰期 。

【例题1】 在核电站泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素,它
们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中,有两个
能分别反映131I和137Cs的衰变过程,它们分别是
和
的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是
方程是否正确的依据,由于核反应不可逆,所以书写核反应方程时只能用
“
”表示反应方向。
(3)核反应过程中质量数守恒,电荷数守恒。
27
【例题 2】 (1)1934 年,约里奥·居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 13 Al,产生了第
27
一个人工放射性核素 X,其核反应方程为 α+ 13
Al
质量数分别为(
)
A.15 和 28
1
He+10 n
2.核反应方程的书写
(1)熟记常见基本粒子的符号,是正确书写核反应方程的基础。如质子
1
1
(1 H)、中子(0 n)、α
4
粒子(2 He)、β
0
0
2
粒子(-1 e)、正电子(+1 e)、氘核(1 H)、氚
核(13 H)等。
(2)掌握核反应方程遵守的规律,是正确书写核反应方程或判断某个核反应
B.15 和 30
C.16 和 30
(2)现有四个核反应:
A.12 H+13 H
24
C.11
Na
He+10 n
1
B.235
U+
0n
92
Mg+-1 0 e
D.42 He+94 Be
n+X。X 的原子序数和
D.17 和 31
1
X+89
Kr+3
0n
36
C+10 n
①
是发现中子的核反应方程,
是研究原子弹的基本核反
(2)裂变是质量较大的原子核被其他粒子轰击后分裂为质量中等原子核
的过程。
(3)聚变是质量较轻的原子核结合成质量较大的原子核的过程。
三
质能方程
1.应用质能方程解题的流程图
书写核反应方程
计算质量亏损 Δm
利用 ΔE=Δmc2 计算释放的核能
(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
方法归纳 确定原子核衰变次数的方法
(1) X
Y+24 He+-1 0 e
根据质量数、电荷数守恒得A=A'+4n Z=Z'+2n-m
二式联立求解,得α衰变次数n和β衰变次数m。
(2)根据α衰变和β衰变实质(β衰变质量数不变)直接求解。
二
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ核反应
1.核反应的四种类型
类型
衰变
可控性
α 衰变 自发
2.013 6 u,
3
2
He 的质量为 3.015 0
u,10 n
2
1
He+0 n。已知 1 H
的质量为 1.008 7 u,1
的质量为
931.5 MeV
u= 2 。氘
核聚变反应中释放的核能约为( B )
A.3.7 MeV
B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析：氘核聚变反应的质量亏损为 Δm=2×2.013 6 u-(3.015 0 u+1.008 7 u)
是J。
(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位(u)相当于931.5
MeV的能量,所以计算时Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV。
2.根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子的比结合能×核
子数。
【例题 3】 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用
来发电。氘核聚变反应方程是: 12 H+12 H
(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程。B是研究原子弹的基本核反
应方程。A是研究氢弹的基本核反应方程。
②X的质量数为(235+1)-(89+3)=144
X的质子数为92-36=56
X的中子数为144-56=88。
方法归纳 几种核反应方程的特点
(1)衰变是元素自发进行的,因而方程左侧只有一种元素。
β 衰变 自发
人工转变
重核裂变
轻核聚变
卢瑟福发现质子
比较容易进
行人工控制
很难控制
核反应方程典例
238
92
234
90
14
Th
N+42 He
7
235
92
235
92
2
U
Th+42 He
Pa+-1 0 e
O+11 H
U+10 n
1
Ba+89
Kr+3
0n
36
U+10 n
1
Xe+90
Sr+10
0n
38
3
H+
1H
=0.003 5 u,释放的核能约为 ΔE=Δmc =0.003
2
正确。
931.5MeV
5× 2 ×c2=3.3
MeV,选项 B
方法归纳 计算核能的方法
(1)质能方程ΔE=Δmc2是计算释放核能多少的主要方法,其关键是质量亏损
Δm的确定。
如Δm单位为kg,则ΔE=Δmc2,
如Δm单位为u,则ΔE=Δm×931.5 MeV。
应方程,
是研究氢弹的基本核反应方程。
②B 中 X 的质量数为
,中子数为
。
答案：(1)B
(2) ①D B
A
②144 88
4
27
解析：(1)据 α 粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程 2 He+13
Al
n+ X,结合质量数守恒和电荷数守恒得,A=4+27-1=30,Z=2+13-0=15,
原子序数等于核电荷数,故 B 正确。
(2)如果在核反应中无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能
和新粒子的动能。在这种情况下计算核能的主要依据是:
①核反应过程中只有内力作用,故动量守恒。
②反应前后总能量守恒。
常见的反应类型:反应前总动能+反应过程中释放的核能=反应后总动能。
本 课 结 束
第五章
本
章
整
合
内
容
索
引
01
知识网络 系统构建
02
重点题型 归纳剖析
知识网络 系统构建
重点题型 归纳剖析
一
原子核的衰变
1.α衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体。
2.β衰变是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子。
3.不论发生哪种衰变,衰变前后的电荷数和质量数是守恒的。
4.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
A.X1
C.X3
Ba+10 n
Ba+-1 0 e
答案：B C 78
B.X2
D.X4
(填入正确选项前
和
。
Xe+-1 0 e
Xe+11 p
82
131
解析：根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可知,X2为 53 I,
137
X3为55
Cs,中子数等于质量数减去核电荷数,分别为131-53=78和
137-55=82。