物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5第二单单元 放射性元素的衰变变 核能物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-51天然放射现现象：某些元素放射某些射线线的现现象称为为天然放射现现象，这这些元素称2三种射线线的本质质：射线线是 ，射线线是 ，射线线是自发地放射性元素氦核流电子流电磁波考点梳理物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-51定义义：原子核自发发地放出某种粒子而转变为转变为 的变变化叫原子核的2分类类新核衰变物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-53半衰期(1)定义义：放射性元素的原子核 发发生衰变变需要的时间时间 (2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处处的 (如压压强、温度等)或 (如单质单质 或化合物)无关有半数物理状态化学状态物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-54放射性同位素及应应用(1)同位素有些原子的原子核电电荷数 ，但质质量数，这样这样 一些具有相同核电电荷数和不同中子数的原子互称为为同一位素(2)放射性同位素的应应用放射性同位素放出的射线应线应 用于工业业、探伤伤、农业农业、医疗疗等相同不同物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-51核反应应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰轰击击下产产生新的过过程2原子核的人工转变转变 ：用轰击轰击 靶核，产产生另一种的方法如应应用原子核的人工转变转变 的三大发现发现 的核反应应如下：原子核高能粒子新核物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5(1)1919年卢瑟福用轰击氮原子核，产生了氧的同位素，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，其核粒子物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-51核力： 之间间的相互作用力叫核力，它是短程力2核能：由于原子核间间存在核力，所以核子结结合成原子核或原子核 为为核子时时均伴随着巨大的能量变变化，这这种能量称为为核能3质质能方程：核子分裂Emc2(Emc2)物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-54质质量亏损总损总 是发发生在系统统向外辐辐射能量的情况下，系统统能量减少了，质质量自然也就减少了当系统统的质质量减少m时时，系统统的能量就减少了E，减少的能量向外辐辐射出去了减少的质质量转转化为为光子的质质量，减少的能量转转化为为光子的能量虽虽然光子的静止质质量为为零，但在光子的辐辐射过过程中，具有能量Eh，所以运动动的光子具有一定的质质量光子运动动的速度始终为终为 c，Ehmc2，所以当一个光子的频频率为为时时，它的质质量为为m .物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-52轻轻核的聚变变：某些轻轻核结结合成质质量较较大的核的反应过应过 程，同时释时释 放出大量的核能要想使氘氘核和氚氚核结结合成氦核，必须须达到的高温，因此聚变变反应应又叫反应应如：几百万度以上热核物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-53裂变变反应应堆：又称核反应应堆，简简称反应应堆反应应堆主要由以下几部分组组成：；核燃料减速剂控制棒冷却剂反射层物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5种类射线射线射线贯穿本领最弱 用纸能挡住较强 穿透几毫米 的铝板最强 穿透几厘米 的铅板 对空气的 电离作用很强较弱很弱在空气中 的径迹粗、短、直细、较长 、曲折最长通过胶片感光感光感光产生机制核内两个中子和两 个质子结合得 比较紧 密，有 时会作为一个 整体从较大的 原子核抛射出 来核内的中子可以转 化为一个质子 和一个电子， 产生的电子从 核中发射出来放射性原子核在发 生 衰变、衰 变后产生的新 核往往处于高 能级，当它向 低能级跃 迁时 ，辐射光子要点精析物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-51衰变变和衰变变的比较较物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5由此可见见确定衰变变次数可归结为归结为 求解一个二元一次方程组组有了这这个方程组组，确定衰变变次数就十分方便实际实际 确定方法是：根据衰变变不改变质变质 量数，首先由质质量数改变变确定衰变变次数，然后根据核电电荷数守恒确定衰变变次数(2)核反应过应过 程一般都是不可逆的，所以核反应应方程只能用单单向箭头头表示反应应方向，不能用等号连连接(3)核反应应的生成物一定要以实验为实验为 基础础，不能凭空只依据两个守恒规规律杜撰出生成物来写核反应应方程物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5(4)核反应应方程遵循质质量数守恒而不是质质量守恒；遵循电电荷数守恒物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5说说明：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-53衰变变：衰变变是伴随着衰变变或衰变变同时发时发 生的，衰变变不改变变原子核的电电荷数和质质量数其实质实质 是放射性原子核在发发生衰变变或衰变过变过 程中，产产生的新核由于具有过过多的能量(核处处于激发态发态 )而辐辐射出光子 物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-54核反应应四种类类型比较较物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5核能的计计算方法：1根据爱爱因斯坦的质质能方程，用核子结结合成原子核时质时质 量亏损损(m)的千克数乘以真空中光速(c3108m/s)的平方即Emc22根据1原子质质量单单位(u)相当于931.5兆电电子伏(MeV)能量，用核子结结合成原子核时质时质 量亏损损的原子质质量单单位乘以931.5 MeV，即Em931.5 MeV物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5注意：式中m的单单位是千克(kg)，E的单单位是焦耳(J)式中m的单单位是指原子质质量单单位u，(1 u1.6605661027 kg)，E的单单位是兆电电子伏(MeV)能的转转化和守恒定律物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-53核反应应中释释放的核能，在无光子辐辐射的情况下，将转转化为为生成的新核和新粒子的动动能因此在此情况下可应应用动动量守恒定律和能量守恒及转转化定律来计计算核能物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5【例1】 (1)关于放射性元素的半衰期，下列说说法正确的有 ( )A是原子核质质量减少一半所需的时间时间B是原子核有半数发发生衰变变所需的时间时间C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D可以用来测测定地质质年代、生物年代等典例剖析物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5(2)设镭设镭 226的半衰期为为1.6103年，质质量为为100 g的镭镭226经过经过 4.8103年后，有多少克镭发镭发 生衰变变？若衰变变后的镭变为铅镭变为铅 206，则则此时镭铅质时镭铅质 量之比为为多少？物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5答案：(1)BD (2)87.5 g 125798物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5变变式1：为测为测 定水库库的容量，将一瓶含有放射性同位素的溶液倒入水库库中，已知这这瓶溶液每分钟钟衰变变5.12108次，这这种同位素的半衰期为为24小时时，5天以后从水库库中取出1 m3的水，并测测得它每分钟钟衰变变10次，试试求水库库的容量解析：可认为5天后放射性同位素均匀分布于水库中，5天后，水库的水中放射性同位素每分钟衰变的总次为N 物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5答案：1.6106m3物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5【例2】历历史上第一次利用加速器实现实现 的核反应应，是用加速后动动能为为0.5 MeV的质质子H轰击轰击 静止的X，生成两个动动能均为为8.9 MeV的He.(1 MeV1.61013J)上述核反应应方程为为_质质量亏损为损为 _kg.物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5高分通道质量亏损并不是质量的消失，并不与质量守恒定律矛盾，而是亏损的质量以能量的形式辐射出去了在核能问题的计算中，c的单位取国际单位中的单位，此时若m单位为千克，能量单位为焦耳如m的单位为u时，记住1u相当于931.5 MeV的能量关系物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5分析：根据问题，合理选择求核能的方法，求解时注意各量解析：核反应前的总质量：m1(235.04391.0087) u236.0526 u核反应后的总质量：m2(138.917893.915431.0087)u235.8593 u质量亏损mm1m20.1933 u因为1 u931.5 MeV所以E0.1933931.5 MeV1.8102 MeV.答案：1.8102物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5【例3】 天文学家测测得银银河系中氦的含量约为约为 25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞诞生后二分钟钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞诞生后，由恒星内部的氢氢核聚变变反应应生成的(1)把氢氢核聚变变反应简应简 化为为4个氢氢核(H)聚变变成氦核(He)，同时时放出2个正电电子(e)和2个中微子(ve)，请请写出该该氢氢核聚变变反应应的方程，并计计算一次反应释应释 放的能量 物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5(2)研究表明，银银河系的年龄约为龄约为 t3.81017 s，每秒钟银钟银 河系产产生的能量约为约为 11037 J(即P11037 J/s)现现假定该该能量全部来自上述氢氢核聚变变反应应，试试估算银银河系中氦的含量(最后结结果保留一位有效数字)(3)根据你的估算结结果，对银对银 河系中氦的主要生成途径作出判断(可能用到的数据：银银河系质质量约为约为 M31041 kg，原子质质量单单位1 u1.661027 kg,1 u相当于1.51010 J的能量，电电子质质量m0.0005 u，氦核质质量m4.0026 u，氢氢核质质量mp1.0078 u，中微子ve质质量为为零)物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5高分通道题目涉及了许多新的知识，解此类信息题必须将题目提供的规律和物理基础知识，与已有的知识相结合并迁移到要回答的问题中，再列方程求解物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5物理高考总复习人教版新课标第七模块 选修3-5【例4】 原来静止的铀铀U和钍钍2