第15章--第2讲--原子核--LI优秀PPT.ppt

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1、一、贝可勒尔一、贝可勒尔1896年发觉自然放射现象年发觉自然放射现象说明原子核具有内部结构（可以再分）；说明原子核具有内部结构（可以再分）；1、卢瑟福、卢瑟福1919年发觉质子，符号年发觉质子，符号 H 或或 P 1111He +N H +O4214 71117 82、查德威克、查德威克1932年发觉中子，符号年发觉中子，符号 n 10 He +Be n +C 42941012 63、质子和中子统称核子、质子和中子统称核子 4、原子核常用符号、原子核常用符号 X，其中，其中 AZ X为元素符号为元素符号 A为为质量数质量数（质子数质子数+中子数中子数）中子数中子数为为A-Z 5、电子符号：、电

2、子符号：e 0-142二、原子核的组成二、原子核的组成粒子符号：粒子符号：He Z为为电荷数电荷数（质子数质子数或或核外电子数核外电子数或或原子序数原子序数）三、核反应三、核反应2、质量数和电荷数质量数和电荷数守恒守恒1、人工转变是一种核反应、人工转变是一种核反应He +N H +O4214 71117 8 He +Be n +C 42941012 63、衰变：原子核由于放出、衰变：原子核由于放出粒子或粒子或粒子而粒子而 转变为新核的变更转变为新核的变更+h+h4 4、衰变的规律：、衰变的规律：（1）衰变衰变 规律：规律：X He +YAZ42A-4Z-2+h新核质量数比旧核削减新核质量数比旧

3、核削减4 4，电荷数削减，电荷数削减2 2，周期表中位置向前移两位周期表中位置向前移两位 本质：本质：1110422 H+2 n He+h（3）+衰变衰变 规律：规律：X e +YAZ01 AZ-1+h新核质量数与旧核相比不变，电荷数削减新核质量数与旧核相比不变，电荷数削减1 1，周期表中位置向前移一位周期表中位置向前移一位 本质：本质：H e +n10 0 111+h（4）射线是伴随射线是伴随、射线而产生；射线而产生；（2）衰变衰变 规律：规律：X e +YAZ 0-1 AZ+1+h新核质量数与旧核相比不变，电荷数增加新核质量数与旧核相比不变，电荷数增加1，周期表中位置向后移一位周期表中位置

4、向后移一位 本质：本质：n e +H 10 0-111+h5、放射性物质放出的射线有三种：、放射性物质放出的射线有三种：射线射线、射线射线和和 射线射线射线射线射线射线射线射线三种射线的比较三种射线的比较 组成组成 符符号号 带电带电量量 质量质量/kg射出射出速度速度 电离电离本领本领 穿透本领穿透本领 射射线线 射射线线 射射线线 高速的高速的氦核流氦核流 高速的高速的电子流电子流 高能的高能的电磁波电磁波 He42e 0-1e 0 1h+2e-e+e 0 6.6410-27 0.9110-30无静止无静止质量质量 0.1c 0.9c c 最强最强 较弱较弱 最弱最弱 最小最小（薄纸）（薄

5、纸）较大较大（几毫（几毫米厚铅板）米厚铅板）最大最大（几厘（几厘米厚铅板）米厚铅板）四、半衰期：四、半衰期：1、原子核有半数发生衰变所需的时间、原子核有半数发生衰变所需的时间2、N剩剩=N原原()12 tTm剩剩=m原原()12 tTt 为经验时间，为经验时间，T为半衰期为半衰期 3、半衰期由核内部本身的因素确定，跟外界、半衰期由核内部本身的因素确定，跟外界 条件（物理或化学状态）无关条件（物理或化学状态）无关 6 6、射线的性质与作用：射线的性质与作用：工业探伤、治疗工业探伤、治疗六、放射性同位素的应用六、放射性同位素的应用1、利用放射性同位素放出的射线、利用放射性同位素放出的射线 穿透本事

6、穿透本事利用利用射线探伤、自动限制射线探伤、自动限制 电离本事电离本事把空气变成导电气体，带走静电把空气变成导电气体，带走静电 使使DNA突变突变改良植物改良植物 医学治疗医学治疗“放疗放疗”2、做示踪原子、做示踪原子农业、生物探讨农业、生物探讨3、半衰期的应用、半衰期的应用:考古探讨考古探讨五、具有放射性的同位素叫放射性同位素五、具有放射性的同位素叫放射性同位素 小居里夫妇首先发觉小居里夫妇首先发觉七、核力七、核力 1、核力是一种强相互作用。、核力是一种强相互作用。2、核力是短程力，只有相邻核子才有核力、核力是短程力，只有相邻核子才有核力 3、核力可表现为引力和斥力、核力可表现为引力和斥力

7、4、质子和质子，质子和中子，中子间都有、质子和质子，质子和中子，中子间都有 核力作用。核力作用。八、爱因斯坦质能方程：八、爱因斯坦质能方程：表明：物体具有的能量跟它的质量之间存在正表明：物体具有的能量跟它的质量之间存在正 比关系。物体能量越大，质量也越大；比关系。物体能量越大，质量也越大；能量削减，质量也削减。能量削减，质量也削减。九、释放能量与质量亏损关系：九、释放能量与质量亏损关系：十、核能十、核能(结合能结合能)：核反应中放出的能量称为：核反应中放出的能量称为 核能核能 平均结合能（比结合能）：平均结合能（比结合能）：结合能与核子数之比结合能与核子数之比 反映原子核结合紧密程度反映原子核

8、结合紧密程度 平均结合能越大，核越稳定平均结合能越大，核越稳定核子平均质量核子平均质量平均结合能平均结合能核子的平均结合能随质量数的变化核子的平均结合能随质量数的变化核子的平均结合能随质量数的变化核子的平均结合能随质量数的变化z质量亏损表明：质量亏损表明：原子核内的确存在着结合能原子核内的确存在着结合能。核子在结合成原子核时出现的质量亏损核子在结合成原子核时出现的质量亏损m 中等大小的中等大小的核的比结合能最核的比结合能最大大（平均每个核（平均每个核子的质量亏损最子的质量亏损最大），这些核最大），这些核最稳定。稳定。核子平均质量核子平均质量 m =0.3578 10-27 kg E =m C

9、2 =0.3578 10-27 （3 108）2 J =3.22 10-11 J =201 MeV+201 MeV235 U+1 n 90 Sr+136 Xe+10 1 n92038540+141 MeV235 U+1 n 92 Kr+141 Ba+3 1 n920360561938年，德国化学家哈恩和斯特拉斯曼年，德国化学家哈恩和斯特拉斯曼十一、重核的裂变十一、重核的裂变十一、重核的裂变十一、重核的裂变1、重核重核 俘获中子后分裂成中等质量原子俘获中子后分裂成中等质量原子00 核核，并放出核能的核反应叫重核的裂变，并放出核能的核反应叫重核的裂变2 2、铀核裂变时平均每个核子放出的能量、铀核裂

10、变时平均每个核子放出的能量0 0 0 0 约为约为 1 1 MeV，同时放出，同时放出几个中子几个中子。十二、链式反应十二、链式反应十三、临界体积：十三、临界体积：能发生链式反应的最小体积能发生链式反应的最小体积 临界质量：跟临界体积相对应的质量临界质量：跟临界体积相对应的质量产生链式反应的条件：产生链式反应的条件：1、中子不被杂质吸取；、中子不被杂质吸取；2、中子尽可能不漏失；、中子尽可能不漏失；提高纯度提高纯度增大铀体积增大铀体积十四、轻核的聚变十四、轻核的聚变2 H+2 H 3 H+1 H+4 MeV 11111 MeV2 H+3 H 4 He+1 n+17.6 MeV 112 03.5

11、MeV4 He+3 H 7Li+28.3 MeV 2 1 3 4MeV1 H+7 Li 2 4 He+17.3 MeV 13 2 2.16MeV轻核聚变时平均每个核子放出的能量约轻核聚变时平均每个核子放出的能量约为为3MeV十五、产生轻核聚变的条件十五、产生轻核聚变的条件 温度极高：几百万摄氏度温度极高：几百万摄氏度（热核反应）（热核反应）【例【例1】关于放射性元素的半衰期，下列】关于放射性元素的半衰期，下列说说法正确法正确的有的有()A是原子核是原子核质质量削减一半所需的量削减一半所需的时间时间B是原子核有半数是原子核有半数发发生衰生衰变变所需的所需的时间时间C把放射性元素放在密封的容器中，

12、可以减慢放射把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期性元素的半衰期D可以用于可以用于测测定地定地质质年年头头、生物年、生物年头头等等解析：原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核解析：原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量削减一在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量削减一半，半，A错，错，B对；衰变快慢由原子核内部因素确定，对；衰变快慢由原子核内部因素确定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年头、生物年头等，故地质年头、生物年头等，故C错，错，D对对答案：答案：BD答案：答案：

13、D答案：答案：D解析：由核反应质量守恒电荷守恒可推断解析：由核反应质量守恒电荷守恒可推断出出X为为e，A、B错；错；质量亏损为质量亏损为m4m1m22m3释放的核能为释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错，错，D对选对选D，本题简洁，本题简洁答案：答案：D【例【例4】如】如图图所示甲是所示甲是、三种射三种射线线穿透穿透实实力的力的示意示意图图，图图乙是工乙是工业业上利用射上利用射线线的穿透性来的穿透性来检查检查金属金属内部的内部的伤伤痕的示意痕的示意图图，请问图请问图乙中的乙中的检查检查是利用了是利用了_射射线线解析：解析：由图甲可知由图甲可知射线的穿透力最强，可用来检射线的穿透力

14、最强，可用来检查金属内部的伤痕查金属内部的伤痕答案：答案：答案：答案：B答案：答案：B答案：答案：(1)AC_是发觉中子的核反应方程，是发觉中子的核反应方程，_是是探讨原子弹的基本核反应方程，探讨原子弹的基本核反应方程，_是探讨氢是探讨氢弹的基本核反应方程弹的基本核反应方程求求B中中X的质量数和中子数的质量数和中子数答案：答案：(1)AC(2)DBA5688解析：解析：(1)衰变是原子核自发地放出衰变是原子核自发地放出或或粒子的核反应，衰变方程的特点是箭粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现出现或或粒子；聚变反应的特点是箭头粒子

15、；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核综上所述，中等质量的原子核综上所述，A、C正正确确(2)人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核箭头的右边也是常见元素的原子见元素的原子核箭头的右边也是常见元素的原子核核D是查德威克发觉中子的核反应方程，是查德威克发觉中子的核反应方程，B是裂变是裂变反应，是探讨原子弹的核反应方程反应，是探讨原子弹的核反

16、应方程A是聚变反应，是聚变反应，是探讨氢弹的核反应方程是探讨氢弹的核反应方程由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为质量数为144，电荷数为，电荷数为56，所以中子数为，所以中子数为1445688.答案：答案：(1)AC(2)DBA5688答案：答案：BC解析：本题考查核反应方程解析：本题考查核反应方程(1)式为典型的裂变方程，故式为典型的裂变方程，故A选项错选项错误误(2)为聚变反应，故为聚变反应，故B正确依据质量正确依据质量数守恒和电荷数守恒定律可得数守恒和电荷数守恒定律可得k10，d1，故，故C选项正确选项正确答案：答案：BC质质量量亏亏损损及核能的

17、及核能的计计算算 【例】【例】假假设设两个两个氚氚核在始核在始终线终线上相碰上相碰发发生聚生聚变变反反应应生成氦的同位素和中子，已知生成氦的同位素和中子，已知氚氚核的核的质质量是量是2.013 6 u，中子的，中子的质质量是量是1.008 7 u，氦核同位素的，氦核同位素的质质量是量是3.015 0 u.(1)聚聚变变的核反的核反应应方程式是方程式是_，在聚，在聚变变核反核反应应中中释释放出的能量放出的能量为为_MeV(保留两位有效数字保留两位有效数字)(1)核能的计算方法核能的计算方法依据依据Emc2计算，计算时计算，计算时m的单位是的单位是“kg”，c的的单位是单位是“m/s”，E的单位是

18、的单位是“J”依据依据Em931.5 MeV计算因计算因1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5 MeV的能量，所以计算时的能量，所以计算时m的单位是的单位是“u”，E的单位是的单位是“MeV”依据核子比结合能来计算核能依据核子比结合能来计算核能原子核的结合能核子比结合能原子核的结合能核子比结合能核子数核子数(2)利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算进行计算解析：限制中子数可以限制反应速度；解析：限制中子数可以限制反应速度；mmUmnmBamKr3mn 0.357 81027 kg，Emc23.221011J.核能与核能

19、与动动量守恒的量守恒的综综合合问题问题(2)求核反求核反应应中中释释放的核能放的核能(3)在两在两氘氘核以相等的核以相等的动动能能0.35 MeV进进行行对对心碰撞，心碰撞，并且核能全部并且核能全部转转化化为为机械能的状况下，求反机械能的状况下，求反应应中中产产生的中子和氦核的生的中子和氦核的动动能能41：1919年，年，卢卢瑟福用瑟福用粒子粒子轰击轰击氮核氮核发觉质发觉质子子科学探科学探讨讨表明其核反表明其核反应过应过程是：程是：粒子粒子轰击轰击静止的氮静止的氮核后形成了不核后形成了不稳稳定的复核，复核定的复核，复核发发生衰生衰变变放出放出质质子，子，变变成氧核成氧核设设粒子粒子质质量量为为

20、m1，初速度，初速度为为vO，氮核，氮核质质量量为为m2，质质子子质质量量为为m0，氧核的，氧核的质质量量为为m3，不，不考考虑虑相相对论对论效效应应(1)粒子粒子轰击轰击氮核形成不氮核形成不稳稳定复核的瞬定复核的瞬间间，复核的，复核的速度速度为为多大？多大？(2)求此求此过过程中程中释释放的核能放的核能原子结构、氢原子能级原子结构、氢原子能级1(2010上海单科上海单科)卢瑟福提出了原子的核式结构卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是模型，这一模型建立的基础是()A粒子的散射试验粒子的散射试验B对阴极射线的探讨对阴极射线的探讨C自然放射性现象的发觉自然放射性现象的发觉 D质子的

21、发觉质子的发觉解析：卢瑟福依据解析：卢瑟福依据粒子的散射试验的结果，提出粒子的散射试验的结果，提出原子的核式结构模型，所以原子的核式结构模型，所以A项正确项正确答案：答案：A 放射性元素的衰变核反应核能放射性元素的衰变核反应核能2(2010上海单科上海单科)现已建成的核电站发电的能现已建成的核电站发电的能量来自于量来自于()A自然放射性元素衰变放出的能量自然放射性元素衰变放出的能量B人工放射性同位素放出的能量人工放射性同位素放出的能量C重核裂变放出的能量重核裂变放出的能量D化学反应放出的能量化学反应放出的能量解析：解析：现在核电站所用原料主要是铀，利用现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出

22、的核能发电，故铀裂变放出的核能发电，故C项正确项正确答案：答案：C答案：答案：B4(2011浙江卷浙江卷)关于自然放射关于自然放射现现象，下列象，下列说说法正确的是法正确的是()A射射线线是由氦原子核衰是由氦原子核衰变产变产生生B射射线线是由原子核外是由原子核外电电子子电电离离产产生生C射射线线是由原子核外的内是由原子核外的内层电层电子子跃跃迁迁产产生生D通通过过化学反化学反应应不能不能变变更物更物质质的放射性的放射性答案：答案：D解析：解析：射线是射线是衰变时射出的由氦原子核组成的衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项高速粒子流，故选项A错误错误射线是发生射线是发生衰变时从衰变时从原

23、子核内部射出的高速电子流，故选项原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误错误射射线是原子核受到激发后产生的，故选项线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误物质错误物质的放射性由原子核的内部结构确定，与物质是以单质的放射性由原子核的内部结构确定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项等外界因素的影响，故选项D正确正确答案：答案：D5(2011重重庆庆卷卷)核核电电站泄漏的站泄漏的污污染物中含有碘染物中含有碘131和和铯铯137.碘碘131的半衰期的半衰期约为约为8天，会天，会释释放放射射线线铯铯137是是

24、铯铯133的同位素，半衰期的同位素，半衰期约为约为30年，年，发发生衰生衰变时变时会会辐辐射射射射线线下列下列说说法正确的是法正确的是()A碘碘131释释放的放的射射线线由氦核由氦核组组成成B铯铯137衰衰变时辐变时辐射出的射出的光子能量小于可光子能量小于可见见光光子光光子能量能量C与与铯铯137相比，碘相比，碘131衰衰变变更慢更慢D铯铯133和和铯铯137含有相同的含有相同的质质子数子数答案：答案：D解析：解析：射线由高速电子流组成，选项射线由高速电子流组成，选项A错误错误射线为高频电磁波，光子能量远射线为高频电磁波，光子能量远大于可见光光子的能量，选项大于可见光光子的能量，选项B错误碘错

25、误碘131半衰期小，说明衰变快，选项半衰期小，说明衰变快，选项C错误错误铯铯133和铯和铯137为同位素，具有相同的质子为同位素，具有相同的质子数，不同的中子数，选项数，不同的中子数，选项D正确正确答案：答案：D 6.(2011上海上海单单科科)自然放射性自然放射性元素放出的三种射元素放出的三种射线线的穿透的穿透实实力力试验结试验结果如果如图图所示，由此可推所示，由此可推知知()A来自于原子核外的来自于原子核外的电电子子B的的电电离作用最离作用最强强，是一种，是一种电电磁波磁波C的的电电离作用离作用较较强强，是一种，是一种电电磁波磁波D的的电电离作用最弱，属于原子核内离作用最弱，属于原子核内释

26、释放的光子放的光子答案：答案：D解析：放射性元素释放的三种射线分别是解析：放射性元素释放的三种射线分别是射线、射线、射线和射线和射线其中射线其中射线是氦核流，穿透实力最弱，射线是氦核流，穿透实力最弱，一张一般的纸就能拦住，但其有很强的电离作用；一张一般的纸就能拦住，但其有很强的电离作用；射线是高速电子流，电离作用较弱，穿透力较强，可射线是高速电子流，电离作用较弱，穿透力较强，可以穿透几毫米厚的铝板；以穿透几毫米厚的铝板；射线是电磁波，其电离作射线是电磁波，其电离作用很弱，但穿透力很强，能穿透几厘米厚的铅板三用很弱，但穿透力很强，能穿透几厘米厚的铅板三种射线都来自于原子核内部综上可知：种射线都来

27、自于原子核内部综上可知：是是射线，射线，是是射线，射线，是是射线，据此可知本题只有选项射线，据此可知本题只有选项D正正确确答案：答案：D8(2011海南卷海南卷)模模块块35试题试题2011年年3月月11日，日日，日本本发发生九生九级级大地震，造成福大地震，造成福岛岛核核电电站站严严峻的核泄漏事峻的核泄漏事故在泄漏的故在泄漏的污污染物中含有染物中含有131I和和137Cs两种放射性两种放射性核素，它核素，它们们通通过过一系列衰一系列衰变产变产生生对对人体有危害的人体有危害的辐辐射射在下列四个式子中，有两个能分在下列四个式子中，有两个能分别别反映反映131I和和137Cs的衰的衰变过变过程，它程，它们们分分别别是是_和和_(填入正确填入正确选项选项前的字母前的字母).131I和和137Cs原子核中的中原子核中的中子数分子数分别别是是_和和_解析：依据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，解析：依据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项的衰变为选项B,137Cs的衰变为选项的衰变为选项C,131I的中的中子数为子数为1315378,137Cs的中子数为的中子数为1375582.答案：答案：BC7882