高三物理一轮复习波粒二象性原子结构原子核放射性元素的衰变核能.pptx

《高三物理一轮复习波粒二象性原子结构原子核放射性元素的衰变核能.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理一轮复习波粒二象性原子结构原子核放射性元素的衰变核能.pptx（75页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第1页页/共共75页页【知识梳理知识梳理】知识点知识点1 1原子核的组成、放射性放射性同位素原子核的组成、放射性放射性同位素射线的危害和防护射线的危害和防护1.1.天然放射现象天然放射现象:放射性元素自发地发出射线的现象放射性元素自发地发出射线的现象,首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现,说明了说明了_具有复杂的结构。具有复杂的结构。原子核原子核第第2页页/共共75页页2.2.三种射线的比较三种射线的比较:名称名称项目项目射线射线射线射线射线射线组成组成高速氦高速氦核流核流_光子流光子流(高频电磁波高频电磁波)带电量带电量2e2e-e-e0 0质量质量

2、4m4mp p静止质量静止质量为零为零符号符号_ 高速高速电子流电子流第第3页页/共共75页页名称名称项目项目射线射线射线射线射线射线速度速度可达可达0.1c0.1c可达可达0.99c0.99c_垂直进入电场或垂直进入电场或磁场的偏转情况磁场的偏转情况偏转偏转偏转偏转_贯穿本领贯穿本领最弱最弱较强较强_对空气的对空气的电离作用电离作用很强很强较弱较弱_c c不偏转不偏转最强最强很弱很弱第第4页页/共共75页页3.3.原子核的组成原子核的组成:(1)(1)原子核由质子和中子组成原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为质子和中子统称为_。质子带正电。质子带正电,中子不带电。中子不带电。(2)(2)

3、原子核中的两种数量关系原子核中的两种数量关系:核电荷数核电荷数=_(Z)=_(Z)=元素的元素的_=_=核外电子数核外电子数质量数质量数(A)=_=(A)=_=质子数质子数+中子数中子数(3)X(3)X元素的原子核的符号为元素的原子核的符号为 ,其中其中A A表示表示_,_,Z Z表示表示_。核子核子质子数质子数原子序数原子序数核子数核子数质量数质量数核电荷数核电荷数第第5页页/共共75页页4.4.放射性同位素的应用与保护放射性同位素的应用与保护:(1)(1)同位素同位素:具有相同具有相同_和不同中子数的原子核。和不同中子数的原子核。(2)(2)放射性同位素放射性同位素:有有_放射性同位素和放

4、射性同位素和_放射放射性同位素两类性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。放射性同位素的化学性质相同。(3)(3)应用应用:消除静电、工业探伤、作消除静电、工业探伤、作_等。等。(4)(4)防护防护:防止放射性对人体组织的伤害。防止放射性对人体组织的伤害。质子数质子数天然天然人工人工示踪原子示踪原子第第6页页/共共75页页知识点知识点2 2原子核的衰变、半衰期原子核的衰变、半衰期1.1.原子核的衰变原子核的衰变:(1)(1)原子核放出原子核放出_,_,变成另一种原子核的变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。变化称为原子核的衰变。粒子或粒子或粒子粒子第第7页页/共共75页页(2)(2)分类分

5、类:衰变衰变:衰变衰变:辐射辐射:当放射性物质连续发生衰变时当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的原子核中有的发生发生衰变衰变,有的发生有的发生衰变衰变,同时伴随着同时伴随着辐射。辐射。第第8页页/共共75页页(3)(3)两个典型的衰变方程。两个典型的衰变方程。衰变衰变:衰变衰变:第第9页页/共共75页页2.2.半衰期半衰期:(1)(1)定义定义:放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有_发生衰变所需的发生衰变所需的时间。时间。(2)(2)影响因素影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核放射性元素衰变的快慢是由核_自身自身的因素决定的的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有跟原子所处的化

6、学状态和外部条件没有关系。关系。半数半数内部内部第第10页页/共共75页页知识点知识点3 3核力、结合能、质量亏损核力、结合能、质量亏损1.1.核力核力:(1)(1)定义定义:原子核内部原子核内部_间特有的相互作用力。间特有的相互作用力。(2)(2)核力的特点核力的特点:是强相互作用的一种表现是强相互作用的一种表现;是是_力力,作用范围在作用范围在1.5101.510-15-15m m之内之内;每个核子只能与每个核子只能与_发生核力作用。发生核力作用。核子核子短程短程与其相邻的核子与其相邻的核子第第11页页/共共75页页2.2.结合能结合能:核子结合为原子核时核子结合为原子核时_或原子或原子核

7、分解为核子时核分解为核子时_,_,叫作原子核的结合能叫作原子核的结合能,也也称核能。称核能。释放的能量释放的能量吸收的能量吸收的能量第第12页页/共共75页页3.3.比结合能比结合能:(1)(1)定义定义:原子核的结合能与原子核的结合能与_之比之比,称作比结称作比结合能合能,也叫平均结合能。也叫平均结合能。(2)(2)特点特点:不同原子核的比结合能不同不同原子核的比结合能不同,原子核的比结原子核的比结合能越合能越_,_,表示原子核中核子结合得越牢固表示原子核中核子结合得越牢固,原子核原子核越稳定。越稳定。核子数核子数大大第第13页页/共共75页页4.4.质能方程、质量亏损质能方程、质量亏损:爱

8、因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程_,_,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m,m,这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能能_。E=mcE=mc2 2E=mcE=mc2 2第第14页页/共共75页页知识点知识点4 4裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程核反应方程1.1.重核裂变重核裂变:(1)(1)定义定义:_:_受到高能粒子的轰击受到高能粒子的轰击而分裂成几个而分裂成几个_的过程。的过程。质量数较大的原子核质量数较大的原子核质量数较小的原子核质量数较小的原子核第第15页

9、页/共共75页页(2)(2)特点特点:裂变过程中释放出裂变过程中释放出_;_;裂变的同时能够释放出裂变的同时能够释放出2 23(3(或更多或更多)个个_;_;裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、裂变的产物不是唯一的。对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比较小。但三分裂和四分裂概率比较小。巨大的能量巨大的能量中子中子第第16页页/共共75页页(3)(3)典型的裂变反应方程典型的裂变反应方程:(4)(4)链式反应链式反应:由重核裂变产生的由重核裂变产生的_使裂变反应一代使裂变反应一代接一代继续下去的过程。接一代继续下去的过程。中子中子第第17页页

10、/共共75页页(5)(5)临界体积和临界质量临界体积和临界质量:裂变物质能够发生裂变物质能够发生_的最小体积及其相应的质量。的最小体积及其相应的质量。(6)(6)裂变的应用裂变的应用:_:_、核反应堆。、核反应堆。(7)(7)反应堆构造反应堆构造:核燃料、减速剂、核燃料、减速剂、_、防护层。、防护层。链式反应链式反应原子弹原子弹镉棒镉棒第第18页页/共共75页页2.2.轻核聚变轻核聚变:(1)(1)定义定义:两轻核结合成两轻核结合成_的核的反应过程。的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又叫因此又叫_。质量较大质量较大热核反应热核反应第第19页页/共共7

11、5页页(2)(2)特点。特点。聚变过程放出大量的能量聚变过程放出大量的能量,平均每个核子放出的能平均每个核子放出的能量量,比裂变反应中每个核子放出的能量大比裂变反应中每个核子放出的能量大3 3至至4 4倍。倍。聚变反应比裂变反应更剧烈。聚变反应比裂变反应更剧烈。对环境污染较少。对环境污染较少。自然界中聚变反应原料丰富。自然界中聚变反应原料丰富。第第20页页/共共75页页(3)(3)典型的聚变反应方程典型的聚变反应方程:3.3.人工转变人工转变:(1)(1)卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子:_:_。(2)(2)查德威克发现中子查德威克发现中子:_:_。第第21页页/共共75页页【易错辨析易错辨析】(

12、1)(1)、三种射线三种射线,射线的电离作用最射线的电离作用最强。强。()(2)(2)、三种射线三种射线,射线的穿透能力最射线的穿透能力最强。强。()(3)(3)玻尔发现电子并提出了原子的核式结构模玻尔发现电子并提出了原子的核式结构模型。型。()第第22页页/共共75页页(4)(4)假如有假如有1818个某种放射性元素的原子核个某种放射性元素的原子核,经过一个经过一个半衰期半衰期,一定是有一定是有9 9个原子核发生了衰变。个原子核发生了衰变。()(5)(5)衰变的电子来源于原子核外的电子。衰变的电子来源于原子核外的电子。()(6)(6)高温、高压的情况下高温、高压的情况下,原子核的半衰期将会变

13、原子核的半衰期将会变短。短。()(7)(7)爱因斯坦的质能方程反映了物质的质量就是能量爱因斯坦的质能方程反映了物质的质量就是能量,它们之间可以相互转化。它们之间可以相互转化。()第第23页页/共共75页页提示提示:(1)(1)。、三种射线中三种射线中射线的电离本射线的电离本领最强。领最强。(2)(2)。射线的穿透能力最强。射线的穿透能力最强。(3)(3)。卢瑟福做了。卢瑟福做了粒子散射实验并提出了原子的核粒子散射实验并提出了原子的核式结构模型式结构模型,而玻尔提出了原子理论。而玻尔提出了原子理论。(4)(4)。对于半衰期是具有统计规律的。对于半衰期是具有统计规律的,只有大量原子只有大量原子核才

14、有意义。核才有意义。第第24页页/共共75页页(5)(5)。衰变是原子核的衰变衰变是原子核的衰变,衰变中的电子来源衰变中的电子来源于原子核中的中子。于原子核中的中子。(6)(6)。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。(7)(7)。爱因斯坦的质能方程不能说明能量和质量之间。爱因斯坦的质能方程不能说明能量和质量之间存在相互转化的关系存在相互转化的关系,只是说明一定质量的物体会有相只是说明一定质量的物体会有相应数量的能量应数量的能量,系统能量较少时系统能量较少时

15、,其质量也相应较少。其质量也相应较少。第第25页页/共共75页页考点考点1 1原子核的衰变半衰期原子核的衰变半衰期【核心要素精讲核心要素精讲】1.1.衰变、衰变、衰变的比较衰变的比较:第第26页页/共共75页页衰变类型衰变类型衰变衰变衰变衰变衰变方程衰变方程 衰变实质衰变实质2 2个质子和个质子和2 2个中子结个中子结合成一个整体射出合成一个整体射出1 1个中子转化为个中子转化为1 1个个质子和质子和1 1个电子个电子 第第27页页/共共75页页衰变类型衰变类型衰变衰变衰变衰变匀强磁场中匀强磁场中轨迹形状轨迹形状衰变规律衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒第

16、第28页页/共共75页页2.2.半衰期半衰期:(1)(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,叫作这种元素的半衰期。叫作这种元素的半衰期。(2)(2)半衰期表示放射性元素衰变的快慢半衰期表示放射性元素衰变的快慢,不同的放射性不同的放射性元素其半衰期不同。元素其半衰期不同。(3)(3)半衰期描述的对象是大量的原子核半衰期描述的对象是大量的原子核,不是单个原子不是单个原子核核,这是一个统计规律。这是一个统计规律。第第29页页/共共75页页(4)(4)一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在

17、无关以化合物形式存在无关,且加压、增温均不会改变。且加压、增温均不会改变。(5)(5)要理解半衰期表达式中各物理量的含义要理解半衰期表达式中各物理量的含义,在表达在表达式式m=(mm=(m0 0中中,m,m是指剩余的原子核的质量是指剩余的原子核的质量,而不是而不是衰变的质量。衰变的质量。第第30页页/共共75页页【高考命题探究高考命题探究】【典例典例1 1】下列有关原子结构和原子核的认识下列有关原子结构和原子核的认识,其中正其中正确的是世纪金榜导学号确的是世纪金榜导学号42722264(42722264()A.A.射线是高速运动的电子流射线是高速运动的电子流B.B.氢原子辐射光子后氢原子辐射光

18、子后,其绕核运动的电子动能增大其绕核运动的电子动能增大C.C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.D.的半衰期是的半衰期是5 5天天,100,100克克 经过经过1010天后还剩下天后还剩下5050克克第第31页页/共共75页页【解析解析】选选B B。射线是高速电子流射线是高速电子流,而而射线是一种射线是一种电磁波电磁波,选项选项A A错误。氢原子辐射光子后错误。氢原子辐射光子后,绕核运动的电绕核运动的电子距核更近子距核更近,动能增大动能增大,选项选项B B正确。太阳辐射能量的主正确。太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变要来源是太阳

19、内部氢核的聚变,选项选项C C错误。错误。1010天为两天为两个半衰期个半衰期,剩余的剩余的 为为100 g=100()100 g=100()2 2g=g=25 g,25 g,选项选项D D错误。错误。第第32页页/共共75页页【强化训练强化训练】1.(1.(多选多选)天然放射性元素天然放射性元素 (钍钍)经过一系列经过一系列衰衰变和变和衰变之后衰变之后,变成变成 (铅铅)。下列论断中正确的。下列论断中正确的是是()A.A.铅核比钍核少铅核比钍核少2424个中子个中子B.B.铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子C.C.衰变过程中共有衰变过程中共有4 4次次衰变和衰变和8 8次次衰变衰变D

20、.D.衰变过程中共有衰变过程中共有6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变第第33页页/共共75页页【解析解析】选选B B、D D。铅核核子数比钍核核子数少。铅核核子数比钍核核子数少2424个个,而不是中子数少而不是中子数少2424个个,A,A项错误项错误;铅核质子数为铅核质子数为82,82,钍钍核质子数为核质子数为90,90,故铅核比钍核少故铅核比钍核少8 8个质子个质子,B,B项正确项正确;钍钍核的衰变方程为核的衰变方程为:式中式中x x、y y分别为分别为和和的衰变次数。由质量数守恒和电荷数守的衰变次数。由质量数守恒和电荷数守恒恒,有有4x+208=232,2x-y+82=90,4x+2

21、08=232,2x-y+82=90,联立两式得联立两式得x=6,y=4,x=6,y=4,即衰变过程中共有即衰变过程中共有6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变,C,C项错误项错误,D D项正确。项正确。第第34页页/共共75页页2.(2.(多选多选)关于放射性元素的半衰期关于放射性元素的半衰期,下列说法正确的下列说法正确的有有()A.A.是原子核质量减少一半所需的时间是原子核质量减少一半所需的时间B.B.是原子核有半数发生衰变所需的时间是原子核有半数发生衰变所需的时间C.C.把放射性元素放在密封的容器中把放射性元素放在密封的容器中,可以减小放射性元可以减小放射性元素的半衰期素的半衰期D.D.

22、可以用于测定地质年代、生物年代等可以用于测定地质年代、生物年代等第第35页页/共共75页页【解析解析】选选B B、D D。原子核衰变后变成新核。原子核衰变后变成新核,新核与未衰新核与未衰变的核在一起变的核在一起,故半衰期并不是原子核的数量、质量减故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半少一半,故故A A错误错误,B,B正确正确;衰变快慢由原子核内部因素决衰变快慢由原子核内部因素决定定,与原子所处的物理状态或化学状态无关与原子所处的物理状态或化学状态无关,常用其测常用其测定地质年代、生物年代等定地质年代、生物年代等,故故C C错误错误,D,D正确。正确。第第36页页/共共75页页【加固训练加固训

23、练】已知镭的原子序数是已知镭的原子序数是88,88,原子核质量数是原子核质量数是226226。试问。试问:(1)(1)镭核中有几个质子镭核中有几个质子?几个中子几个中子?(2)(2)镭核所带的电荷量是多少镭核所带的电荷量是多少?(3)(3)若镭原子呈中性若镭原子呈中性,它核外有几个电子它核外有几个电子?(4)(4)是镭的一种同位素是镭的一种同位素,让让 以相同速度以相同速度垂直射入磁感应强度为垂直射入磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,它们运动的轨它们运动的轨道半径之比是多少道半径之比是多少?第第37页页/共共75页页【解析解析】原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原原子序数与核内质子

24、数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。由此可得内质子数与中子数之和。由此可得:(1)(1)镭核中的质子数等于其原子序数镭核中的质子数等于其原子序数,故质子数故质子数Z Z为为88,88,中子数中子数N N等于原子核的质量数等于原子核的质量数A A与质子数与质子数Z Z之差之差,即即N=A-Z=226-88=138N=A-Z=226-88=138。第第38页页/共共75页页(2)(2)镭核所带电荷量为镭核所带电荷量为Q=Ze=881.610Q=Ze=881.610-19-19C=1.4110C=1.4

25、110-17-17C C。(3)(3)核外电子数等于核电荷数核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为故核外电子数为8888。(4)(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力为洛伦兹力,故有故有qvB=,qvB=,故故r=r=两种同位素具有相同的核电荷数两种同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同但质量数不同,故故第第39页页/共共75页页答案答案:(1)88(1)88138138(2)1.4110(2)1.4110-17-17C C(3)88(3)88(4)113114(4)113114第第40页页/共共75页页考点考点2 2核反应类型与核

26、反应方程核反应类型与核反应方程【核心要素精讲核心要素精讲】1.1.核反应的四种类型核反应的四种类型:类型类型可控性可控性核反应方程典例核反应方程典例衰变衰变衰变衰变自发自发 衰变衰变自发自发 第第41页页/共共75页页类型类型可控性可控性核反应方程典例核反应方程典例人工转变人工转变人工人工控制控制 (卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子)(查德威克发现中子查德威克发现中子)(约里奥约里奥居里夫妇居里夫妇发现放射发现放射性同位素性同位素及正电子及正电子)第第42页页/共共75页页类型类型可控性可控性核反应方程典例核反应方程典例重核裂变重核裂变比较容易比较容易进行人工进行人工控制控制 轻核聚变轻核聚变目前

27、无法目前无法控制控制 第第43页页/共共75页页2.2.核反应过程一般是不可逆的核反应过程一般是不可逆的,书写核反应方程不能用书写核反应方程不能用等号等号,只能使用单向箭头只能使用单向箭头“”连接连接,并表示反应方向。并表示反应方向。3.3.核反应过程遵循质量数守恒核反应过程遵循质量数守恒,而不是质量守恒而不是质量守恒,核反核反应过程中伴随着能量的巨大变化应过程中伴随着能量的巨大变化,反应前后质量会变化反应前后质量会变化,一般质量会亏损。一般质量会亏损。4.4.核反应过程中遵循电荷数守恒原理。核反应过程中遵循电荷数守恒原理。第第44页页/共共75页页【高考命题探究高考命题探究】【典例典例2 2

28、】(2016(2016全国卷全国卷)在下列描述的核过程的方在下列描述的核过程的方程中程中,属于属于衰变的是衰变的是_,_,属于属于衰变的是衰变的是_,_,属于裂变的是属于裂变的是_,_,属于聚变的是属于聚变的是_。世纪金榜导学号。世纪金榜导学号4272226542722265第第45页页/共共75页页第第46页页/共共75页页【解析解析】原子核发生原子核发生衰变会产生一个新核和衰变会产生一个新核和 He,He,所以选项所以选项C C是是衰变衰变;原子核发生原子核发生衰变会产生一个新衰变会产生一个新核和核和 e,e,所以所以A A、B B选项为选项为衰变衰变;重核被轰击后重核被轰击后,发生发生裂

29、变会产生几个质量差不多的新核裂变会产生几个质量差不多的新核,所以选项所以选项E E为裂变为裂变;两个轻核结合成质量较大的核的核反应两个轻核结合成质量较大的核的核反应,为核聚变为核聚变,所所以选项以选项F F为核聚变。为核聚变。答案答案:C CA A、B BE EF F第第47页页/共共75页页【迁移训练迁移训练】第第48页页/共共75页页迁移迁移1:1:人工核反应人工核反应用中子轰击锂核（用中子轰击锂核（Li)Li)发生核反应发生核反应,产生氚核和产生氚核和粒子并放出粒子并放出4.8 MeV4.8 MeV的能量的能量,则该核反应方程为则该核反应方程为_,_,上述反应中的质量亏损为上述反应中的质

30、量亏损为_kg_kg。(保留两位有效数字保留两位有效数字)第第49页页/共共75页页【解析解析】由题得核反应方程为由题得核反应方程为 释放的能量释放的能量E=4.8MeV,E=4.8MeV,因因E=mcE=mc2 2得得m=8.510m=8.510-30-30kgkg。答案答案:8.5108.510-30-30第第50页页/共共75页页迁移迁移2:2:重核裂变重核裂变(多选多选)一个一个 原子核在中子的轰击下发生一种可原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应能的裂变反应,其裂变方程为其裂变方程为 则下列说法正确的是则下列说法正确的是()第第51页页/共共75页页A.XA.X的原子核中含有的原

31、子核中含有8686个中子个中子B.XB.X的原子核中含有的原子核中含有141141个核子个核子C.C.因为裂变释放能量因为裂变释放能量,根据根据E=mcE=mc2 2,所以裂变后的总质量所以裂变后的总质量数增加数增加D.D.因为裂变释放能量因为裂变释放能量,出现质量亏损出现质量亏损,所以裂变后的总所以裂变后的总质量减少质量减少第第52页页/共共75页页【解析解析】选选A A、D D。设。设X X的原子核中含有的原子核中含有x x个质子个质子,质量质量数为数为y,y,根据电荷数和质量数守恒有根据电荷数和质量数守恒有:92=x+38,235+1:92=x+38,235+1=y+94+2,=y+94

32、+2,解得解得x=54,y=140,x=54,y=140,所以所以X X的中子数为的中子数为:y-x=86,:y-x=86,故故A A正确正确;根据根据A A选项的论述可知选项的论述可知X X含有质量数为含有质量数为140,140,即即核子数为核子数为140,140,故故B B错误错误;裂变反应过程中质量数守恒裂变反应过程中质量数守恒,质质量数不会增加量数不会增加,裂变过程存在质量亏损裂变过程存在质量亏损,质量不守恒质量不守恒,故故C C错误错误;因为裂变释放能量因为裂变释放能量,出现质量亏损出现质量亏损,所以裂变后所以裂变后的总质量减少的总质量减少,故故D D正确。正确。第第53页页/共共7

33、5页页迁移迁移3:3:轻核聚变轻核聚变(多选多选)(2017)(2017太原模拟太原模拟)月球土壤里大量存在着一种月球土壤里大量存在着一种叫作叫作“氦氦3()3()”的化学元素的化学元素,是核聚变的重要原料是核聚变的重要原料之一。科学家初步估计月球上至少有之一。科学家初步估计月球上至少有100100万吨万吨“氦氦3 3”,如果相关技术开发成功如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的将可为地球带来取之不尽的能源。关于能源。关于“氦氦3 3”与与“氘核氘核()()”聚变生成聚变生成“氦氦4()4()”,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()第第54页页/共共75页页A.A.该核反应方程式为

34、该核反应方程式为 B.B.核反应生成物的质量将大于参加的反应物的质量核反应生成物的质量将大于参加的反应物的质量C.C.该核反应出现质量亏损该核反应出现质量亏损,释放能量释放能量D.D.因为因为“氦氦3 3”比比“氦氦4 4”的比结合能小的比结合能小,所以所以“氦氦3 3”比比“氦氦4 4”稳定稳定第第55页页/共共75页页【解析解析】选选A A、C C。该核反应方程为。该核反应方程为 电荷数守恒电荷数守恒,质量数守恒质量数守恒,故故A A正确正确;关于关于“氦氦3 3（)”与与“氘核（氘核（)”聚变生成聚变生成“氦氦4()4()”和质子和质子,有有大量的能量放出大量的能量放出,根据爱因斯坦质能

35、方程根据爱因斯坦质能方程,知有质量亏知有质量亏损损,生成物的质量小于参加的反应物的质量生成物的质量小于参加的反应物的质量,故故B B错误错误,C C正确正确;比结合能越大比结合能越大,原子核越稳定原子核越稳定,故故D D错误。错误。第第56页页/共共75页页考点考点3 3核能核能【核心要素精讲核心要素精讲】1.1.获得核能的途径获得核能的途径:(1)(1)重核裂变重核裂变:重核俘获一个中子后分裂成为两个中等重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程。重核裂变的同时放出几个中子质量的核的反应过程。重核裂变的同时放出几个中子,并释放出大量核能。为了使铀并释放出大量核能。为了使铀23523

36、5裂变时发生链式反应裂变时发生链式反应,铀块的体积应大于它的临界体积。铀块的体积应大于它的临界体积。第第57页页/共共75页页(2)(2)轻核聚变轻核聚变:某些轻核结合成质量较大的核的反应过某些轻核结合成质量较大的核的反应过程程,同时释放出大量的核能同时释放出大量的核能,要想使氘核和氚核结合成要想使氘核和氚核结合成氦核氦核,必须达到几百万度以上的高温必须达到几百万度以上的高温,因此聚变反应又因此聚变反应又叫热核反应。叫热核反应。第第58页页/共共75页页2.2.核能的计算方法核能的计算方法:(1)(1)根据根据E=mcE=mc2 2计算核能计算核能,m,m的单位是的单位是kg,ckg,c的单位

37、的单位是是m/s,Em/s,E的单位是的单位是J J。(2)(2)根据根据E=m931.5MeVE=m931.5MeV计算核能计算核能,m,m的单位是的单位是u,uu,u是原子质量单位是原子质量单位,其中其中1u1u相当于相当于931.5MeV931.5MeV的能量的能量,E,E的的单位是单位是MeVMeV。第第59页页/共共75页页(3)(3)根据平均结合能计算核能根据平均结合能计算核能,原子核的结合能原子核的结合能=平均结平均结合能合能核子数。核子数。(4)(4)可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能,此此时应该注意动量、动能关系式时应该注意动量、

38、动能关系式p p2 2=2mE=2mEk k的应用。的应用。第第60页页/共共75页页【高考命题探究高考命题探究】【典例典例3 3】(多选多选)关于近代物理学的结论中关于近代物理学的结论中,下面叙述下面叙述中正确的是世纪金榜导学号中正确的是世纪金榜导学号42722266(42722266()A.A.比结合能越小比结合能越小,表示原子核中的核子结合得越牢固表示原子核中的核子结合得越牢固B.B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的和电子所产生的第第61页页/共共75页页C.C.一个氘核一个氘核(H)(H)与一个氚核与一个氚核(H)(H)

39、聚变生成一个氦聚变生成一个氦核核(He)(He)的同时的同时,放出一个中子放出一个中子D.D.按照玻尔理论按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小电子的动能减小,原子总能量原子总能量也减小也减小第第62页页/共共75页页【思考探究思考探究】(1)(1)比结合能比结合能_,_,表示原子核中核子结合得越牢表示原子核中核子结合得越牢固固,原子核越稳定。原子核越稳定。(2)(2)衰变所释放的电子是原子核内的衰变所释放的电子是原子核内的_转化成转化成_和和_所产生。所产生。(3)(3)根据爱因斯坦质能方程判断根

40、据爱因斯坦质能方程判断_和和_结合成结合成一个一个粒子粒子,释放的能量。释放的能量。越大越大中子中子质子质子电子电子质子质子中子中子第第63页页/共共75页页【解析解析】选选B B、C C。比结合能越大。比结合能越大,表示原子核中核子结表示原子核中核子结合得越牢固合得越牢固,原子核越稳定原子核越稳定,A,A错误错误;衰变所释放的电衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生,B,B正确正确;根据质量数守恒和电荷数守恒知根据质量数守恒和电荷数守恒知:一个氘核一个氘核(H)(H)与一与一个氚核个氚核(H)(H)聚变生成一个氦核聚变生成一个氦核(He

41、)(He)的同时的同时,放出一放出一个中子个中子,C,C正确正确;按照玻尔理论按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减电子的动能减小小,原子总能量增大原子总能量增大,D,D错误。错误。第第64页页/共共75页页【强化训练强化训练】1.(1.(多选多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数数Z Z的关系图象的关系图象,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()第第65页页/共共75页页A.A.若原子核若原子核D D和和E E结合成结合成F,F,结合过程一定会吸收核能

42、结合过程一定会吸收核能B.B.若原子核若原子核D D和和E E结合成结合成F,F,结合过程一定会释放核能结合过程一定会释放核能C.C.若原子核若原子核A A分裂成分裂成B B和和C,C,分裂过程一定会吸收核能分裂过程一定会吸收核能D.D.若原子核若原子核A A分裂成分裂成B B和和C,C,分裂过程一定会释放核能分裂过程一定会释放核能第第66页页/共共75页页【解析解析】选选B B、D D。D D和和E E结合成结合成F,F,属于轻核的聚变属于轻核的聚变,有质有质量亏损量亏损,根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程,有能量释放有能量释放,故故A A错误错误,B,B正确正确;若若A A能分裂成能

43、分裂成B B和和C,C,则属于重核的裂变则属于重核的裂变,分裂过分裂过程有质量亏损程有质量亏损,一定要释放能量一定要释放能量,故故C C错误错误,D,D正确。正确。第第67页页/共共75页页2.2.太阳因核聚变释放出巨大的能量太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4104102626J,J,根据爱因根据爱因斯坦质能方程斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近太阳每秒钟减少的质量最接近()世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272226742722267A.10A.103636kgkgB.10B.101818kgkgC

44、.10C.101313kgkgD.10D.109 9kgkg第第68页页/共共75页页【解析解析】选选D D。根据。根据E=mcE=mc2 2得得:m=4.410m=4.4109 9kg,kg,故故D D正确正确,A,A、B B、C C错误。错误。第第69页页/共共75页页【加固训练加固训练】(多选多选)(2017)(2017兰州模拟兰州模拟)对于核能发电对于核能发电,下列说法正确下列说法正确的是的是()A.A.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量污染物到核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量污染物到大气中大气中,所以不会造成空气污染所以不会造成空气污染B.B.目前世界上所有的核电站采用的都是原

45、子核裂变反目前世界上所有的核电站采用的都是原子核裂变反应释放能量应释放能量第第70页页/共共75页页C.C.不同国家科技发展存在差异不同国家科技发展存在差异,所以核电站有些采用原所以核电站有些采用原子核裂变反应子核裂变反应,有些采用聚变反应有些采用聚变反应D.D.核电站产生的核废料仍具有放射性核电站产生的核废料仍具有放射性,但只要经过恰当但只要经过恰当处理处理,过几年就安全了过几年就安全了第第71页页/共共75页页【解析解析】选选A A、B B。核能发电只有核废料。核能发电只有核废料,不会对空气造不会对空气造成污染成污染,故故A A正确正确;目前核电站都采用铀核的裂变反应释目前核电站都采用铀核的裂变反应释放能量放能量,故故B B正确正确,C,C错误错误;核电站产生的核废料仍具有放核电站产生的核废料仍具有放射性射性,即使经过恰当处理即使经过恰当处理,仍不安全仍不安全,故故D D错误。错误。第第72页页/共共75页页第第73页页/共共75页页第第74页页/共共75页页感谢您的观看。感谢您的观看。第第75页页/共共75页页