高中物理 第19章 原子核本章整合课件 新人教选修35.ppt

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1、本章整合2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2专题一专题二原来静止的原子核衰变发出射线,同时生成新核,若它们处在同一个匀强磁场中,就会出现内切圆和外切圆的物理图景。判断内切、外切的理论依据:1.动量守恒定律:新核与粒子的动量大小相等、方向相反。2.带电粒子在磁场中的偏转:带电粒子以某一初速度垂直进入匀强磁场,受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动。3.左手定则:判断粒子偏转方向(粒子圆周运动的绕行方向)。呈现内切圆、外切圆物理图景的规律:若原子核衰变放出的射线带正电,则新核与粒子在磁场中的两圆外切;若原子核衰变放出的射线带负电,则内切。两圆的半径大小由 确立。因mv、B相同,故电荷量

2、多的为小圆,即新核必定是小圆。2021/8/11 星期三3专题一专题二4.能量守恒定律能量守恒定律:反反应应前和反前和反应应后系后系统统的能量形式可能的能量形式可能发发生生变变化化,但系但系统统的的总总能量能量(包括核能包括核能)是不是不变变的。的。5.衰衰变变和和衰衰变变的的规规律以及它律以及它们们在匀在匀强强磁磁场场中运中运动动的的轨轨迹特点迹特点如下表如下表:2021/8/11 星期三4专题一专题二【例题1】在匀强磁场中有一个静止的氡原子核 ),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为421,如图所示,那么氡核的衰变方程应为()2021

3、/8/11 星期三5专题一专题二解析:由于粒子与反冲核的径迹是外切的,据左手定则可知,该粒子一定带正电。由于粒子与反冲核的动量大小相等,据 ,又由已知大圆与小圆的直径之比为421,所以粒子与反冲核的电荷量之比为142,故B正确。答案:B2021/8/11 星期三6专题一专题二变式训练1一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变,放出某种粒子后,在匀强磁场中形成如图所示的径迹,原子核放出的粒子可能是()A.氦核B.电子C.光子D.正电子2021/8/11 星期三7专题一专题二解析:在此类反应过程中,若为衰变,由动量守恒定律可知新核和粒子运动方向相反。由左手定则、轨道半径知识可知,两者轨迹分别为半径

4、大小不同的外切圆。若为衰变,同理可知新核和粒子运动轨迹分别为半径内小、外大的内切圆,恰如题图所示。因此,选项B正确。答案:B2021/8/11 星期三8专题一专题二2021/8/11 星期三9专题一专题二1.几种重要的核反几种重要的核反应类应类型型 2021/8/11 星期三10专题一专题二2.核能的核能的计计算算重核的裂重核的裂变变和和轻轻核的聚核的聚变变,存在存在质质量量亏亏损损,根据根据爱爱因斯坦因斯坦质质能方能方程程E=mc2,可以判断两种核反可以判断两种核反应应都会向外都会向外释释放能量放能量,计计算核能的算核能的方法如下方法如下:(1)质质能方程能方程E=mc2是是计计算算释释放核

5、能多少的主要方法放核能多少的主要方法,质质量量亏亏损损m的确定是的确定是计计算核能的关算核能的关键键;(2)核反核反应应中如无光子中如无光子辐辐射射,核反核反应释应释放的核能全部放的核能全部转转化化为为新核的新核的动动能和新粒子的能和新粒子的动动能。能。这这种情况下的核能可由下列关系种情况下的核能可由下列关系计计算算:反反应应前前总动总动能能+反反应过应过程中程中释释放的核能放的核能=反反应应后后总动总动能。能。2021/8/11 星期三11专题一专题二2021/8/11 星期三12专题一专题二2021/8/11 星期三13专题一专题二变式训练2海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两

6、个氘核的核反应为 ,其中氘核的质量为2.013u,氦核的质量为3.0150u,中子的质量为1.0087u。(u为质量单位,1u相当于931.5MeV的能量)求:(1)核反应中释放的核能。(2)在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能。2021/8/11 星期三14专题一专题二解析:(1)核反应中的质量亏损为m=2mH-mHe-mn,由E=mc2可知释放的核能E=(2mH-mHe-mn)c2=2.14MeV。(2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,即mHevHe+mnvn=0;反应前后系统的总能量守恒,即 ,又因为mHemn=31,所以vHevn=13,由以上各式代入已知数据得EkHe=0.71MeV,Ekn=2.13MeV。答案:(1)2.14MeV(2)2.13MeV0.71MeV2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16