高考物理【一轮复习】讲义90　第一十五章　第二节　原子核课件PPT

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[学习目标]　1．知道天然放射现象及三种射线的性质。2．了解原子核的衰变，掌握半衰期的概念，并会进行有关计算。3．掌握四种核反应类型，能正确写出核反应方程。4．认识原子核的结合能与比结合能，能进行有关核能的计算。
1．原子核的组成原子核是由____和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的______。2．天然放射现象放射性元素____地放出射线的现象，首先由________发现。天然放射现象的发现说明原子核具有____的结构。
3．放射性同位素及其应用(1)分类：有____放射性同位素和____放射性同位素两类。(2)应用：放射治疗、射线测厚仪、作________等。防护：防止放射性对人体组织的伤害。
(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有____发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的____状态和外部条件无关。
5．核力和结合能(1)核力：原子核内部，______所特有的相互作用力。(2)结合能：核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其释放的能量ΔE＝______。原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝______。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的____体积及其相应的质量。(5)裂变的应用：原子弹、核电站。(6)反应堆构造：核燃料、慢化剂、____、防护层。
1．易错易混辨析(1)α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强。(　　)(2)半衰期与温度无关。(　　)(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。(　　)(4)所有元素都可以发生衰变。(　　)
(5)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损。(　　)(6)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。(　　)
2．(粤教版选择性必修第三册改编)已知铋210的半衰期是5.0 天，8 g铋210经过20天后还剩下(　　)A．1 g B．0.2 gC．0.4 g D．0.5 g
3．(人教版选择性必修第三册改编)已知中子的质量是mn＝1.674 9×10-27 kg，质子的质量是 mp＝1.672 6×10-27 kg，氘核的质量是mD＝3.343 6×10-27 kg，光速c＝3×108 m/s，则氘核的比结合能约为(　　)A．3.51×10-13 J B．1.76 MeVC．1.76×10-13 J D．2.19 MeV
C　[选项A是α衰变，故A错误；选项B是人工核转变，故B错误；选项C是轻核聚变，故C正确；选项D是β衰变，故D错误。]
(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10-10 m以下。它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。
[典例1]　(2024·北京卷)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为(　　)A．0 g B．0.25 gC．0.5 g D．0.75 g
考点2　核反应与核反应方程1．核反应的四种类型
下列说法正确的是(　　)A．(1)(2)式核反应没有释放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一
CD　[(1)式是α衰变，(2)式是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。]
考点3　核能　核能的计算1．对质能方程E＝mc2的理解(1)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，质量增加Δm，相应吸收的能量为ΔE＝Δmc2。(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应释放ΔE＝Δmc2。
2．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。(3)根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×核子数。
[典例7]　(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)A．1019 kg B．1024 kgC．1029 kg D．1034 kg
(2)铀核的质量mU为235.043 9 u，中子的质量mn为1.008 7 u，锶(Sr)核的质量mSr为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量mXe为135.907 2 u，1 u为1.66×10-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。求一座100万千瓦的核电站每年(t＝3.15×107 s)大约需要多少吨浓缩铀。
A．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶141B．两磁场的磁感应强度之比B1∶B2＝111∶2C．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141D．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141
C　[锇-160经过1次α衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨-156经过1次β＋衰变后质量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数。故选C。]
A　[根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子。故选A。]
B　[由质量数和电荷数守恒可得10＋1＝a＋4，5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故选B。]
课时数智作业(三十九)
C　[根据质量数守恒、电荷数守恒有12＝8＋x＋y，6＝4＋y，解得x＝2，y＝2，C正确。]
B　[由质量数和核电荷数守恒可知243＝a＋4，95＝93＋b，解得a＝239，b＝2，故选B。]
4．太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断地减小，已知地球所处位置每平方米每秒接收到的太阳能约为1.56×103 J，日地间距离约为r＝1.5×1011 m，设太阳辐射的能量均匀分布在以太阳为球心、日地距离为半径的球面上，光速c＝3×108 m/s，则太阳每秒减少的质量约为(　　)A．4×106 kg B．4×109 kgC．1×1012 kg D．1×1013 kg
B　[由题可知太阳每秒辐射的能量为E＝4πr2×1.56×103 J≈4.41×1026 J，根据质能方程E＝mc2，解得太阳每秒减少的质量为m＝4.9×109 kg，与选项B最接近。故选B。]
5．(2024·吉林白城二模)图为铀238衰变为钍234过程中铀核质量随时间变化的图像，则(　　)A．原子核衰变过程中不释放核能B．铀238衰变为钍234同时放出电子C．铀238半衰期为4.5×109年D．若环境温度降低，衰变速度将变慢
A．该反应属于β衰变B．该反应前后没有质量亏损C．铍原子核内有4个中子，3个质子D．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子
9．重核裂变和轻核聚变都释放出能量。如图所示为原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线，下列说法正确的是(　　)
10．(多选)有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是(　　)A．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比B．衰变形成的两个粒子带同种电荷C．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2＝r1∶r2