高考物理一輪復(fù)習(xí) 3.2放射性元素的衰變 核能課件 滬科版選修3-5.ppt

《高考物理一輪復(fù)習(xí) 3.2放射性元素的衰變 核能課件 滬科版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 3.2放射性元素的衰變 核能課件 滬科版選修3-5.ppt（66頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第 2 講 放射性元素的衰變 核能,知識(shí)點(diǎn)1 原子核的組成、放射性 放射性同位素 射線的危害和防護(hù) Ⅰ 【思維激活1】如圖甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖,圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來(lái)檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖,問(wèn)：,【知識(shí)梳理】 1.天然放射現(xiàn)象：元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象,首先由貝可勒 爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說(shuō)明_______具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 2.放射性和放射性元素：物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)的射線的性質(zhì) 叫_______。具有放射性的元素叫_______元素。 3.三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種,分別是α射 線、β射線、γ射線。,原子核,放射性,放射性,4.三種射線的比較：,高速電子流,2e,c,不偏轉(zhuǎn),最強(qiáng),很弱,5.原子核的組成： (1)原子核由_____和_____組成,_____和_____統(tǒng)稱為核子。 _____帶正電,_____不帶電。 (2)基本關(guān)系。 ①核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)(Z)=元素的原子序數(shù)=___________。 ②質(zhì)量數(shù)(A)=_______=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。 (3)X元素的原子核的符號(hào)為 其中A表示_______,Z表示 核電荷數(shù)。,質(zhì)子,中子,質(zhì)子,中子,質(zhì)子,中子,核外電子數(shù),核子數(shù),質(zhì)量數(shù),6.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)： (1)放射性同位素：有_____放射性同位素和_____放射性 同位素兩類,放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。 (2)應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_________等。 (3)防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害。,天然,人工,示蹤原子,知識(shí)點(diǎn)2 原子核的衰變、半衰期 Ⅰ 【思維激活2】如圖所示,縱坐標(biāo)表示某放射性物質(zhì)中未衰變的原子核數(shù)(N)與原來(lái)總原子核數(shù)(N0)的比值,橫坐標(biāo)表示衰變的時(shí)間,則由圖線可知該放射性物質(zhì)的半衰期為 天;若將該放射性物質(zhì)放在高溫、高壓或強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境中,則它的半衰期將 (選填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”)。,【解析】放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間叫半衰期,由圖線可知放射性物質(zhì)的半衰期為3.8天。半衰期由元素本身決定,與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無(wú)關(guān),所以將該放射性物質(zhì)放在高溫、高壓或強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境中,它的半衰期將不變。 答案：3.8 不變,【知識(shí)梳理】 1.原子核的衰變： (1)原子核放出α粒子或β粒子,變成另一種_______的變化 稱為原子核的衰變。 (2)分類。 α衰變： β衰變： γ衰變：當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí),原子核中有的發(fā)生 α衰變,有的發(fā)生β衰變,同時(shí)伴隨著γ輻射。,原子核,(3)兩個(gè)重要的衰變。 2.半衰期： (1)定義：放射性元素的原子核有_____發(fā)生衰變所需的時(shí)間。 (2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核_____因素 決定的,跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài) (如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)。,半數(shù),內(nèi)部,知識(shí)點(diǎn)3 核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損 Ⅰ 【思維激活3】愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論中的質(zhì)能方程給出了核能的計(jì)算方法,電子與電子的反物質(zhì)——正電子相遇后,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢?是不是放出了能量,該怎樣計(jì)算核能呢?(電子質(zhì)量m=0.91×10-30kg,光速c=3×108m/s),【解析】正、負(fù)電子相遇后發(fā)生湮滅現(xiàn)象,之后放出兩個(gè)光子,可以用公式E=Δmc2計(jì)算出每一個(gè)光子的能量：ΔE=Δmc2=0.91×10-30×(3×108)2J=8.19×10-14J= 5.1×105eV。 答案：湮滅現(xiàn)象 放出了兩個(gè)光子的能量,利用公式E=Δmc2計(jì)算出每個(gè)光子的能量為5.1×105eV,【知識(shí)梳理】 1.核力： (1)定義：原子核內(nèi)部,核子間所特有的相互作用力。 (2)特點(diǎn)。 ①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn); ②核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi); ③每個(gè)核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。 2.結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時(shí)_____的能量或原子核分解 為核子時(shí)_____的能量,叫作原子核的結(jié)合能,亦稱核能。,釋放,吸收,3.比結(jié)合能： (1)定義：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱作比結(jié)合能,也叫 平均結(jié)合能。 (2)特點(diǎn)：不同原子核的比結(jié)合能不同,原子核的比結(jié)合能越大, 表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。 4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=___,原子核的質(zhì) 量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm,這就是質(zhì)量虧損。由 質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE=_____。,mc2,Δmc2,知識(shí)點(diǎn)4 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 核反應(yīng)方程 Ⅰ 【思維激活4】(多選)2013年12月15日， “嫦娥三號(hào)”著陸器、巡視器分離(如圖 所示)，“玉兔號(hào)”月球車駛上月球表面， 開(kāi)始了探月征途?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的 (氦3)。 它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核 聚變反應(yīng)的方程式為 關(guān)于 聚變下 列表述正確的是( ),A.聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量 B.聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C.聚變反應(yīng)會(huì)有質(zhì)量虧損 D.目前核電站都采用 聚變反應(yīng)發(fā)電 【解析】選B、C。聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核,聚變過(guò)程會(huì)有質(zhì)量虧損,要放出大量的能量,但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)。綜上所述,選項(xiàng)B、C正確。,【知識(shí)梳理】 1.重核裂變： (1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程。 (2)特點(diǎn)。 ①裂變過(guò)程中能夠放出巨大的能量; ②裂變的同時(shí)能夠放出2～3(或更多)個(gè)中子; ③裂變的產(chǎn)物不是唯一的。對(duì)于鈾核裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比較小。,(3)典型的裂變反應(yīng)方程： (4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的_____使裂變反應(yīng)一代接一 代繼續(xù)下去的過(guò)程。 (5)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生_________的最 小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。 (6)裂變的應(yīng)用：_______、核反應(yīng)堆。 (7)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、_____、防護(hù)層。,中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng),原子彈,鎘棒,2.輕核聚變： (1)定義：兩輕核結(jié)合成_________的核的反應(yīng)過(guò)程。輕核聚 變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行,因此又叫_________。 (2)特點(diǎn)。 ①聚變過(guò)程放出大量的能量,平均每個(gè)核子放出的能量,比裂 變反應(yīng)中每個(gè)核子放出的能量大3至4倍。 ②聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈。 ③對(duì)環(huán)境污染較少。 ④自然界中聚變反應(yīng)原料豐富。 (3)典型的聚變反應(yīng)方程：,質(zhì)量較大,熱核反應(yīng),3.核反應(yīng)的四種類型：,,,,,,,,,【微點(diǎn)撥】 1.半衰期的三點(diǎn)提醒： (1)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)原子核不適用; (2)原子核質(zhì)量減少一半與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同; (3)半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的,與外部條件無(wú)關(guān)。,2.質(zhì)能方程的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)： (1)質(zhì)量虧損并不是質(zhì)量消失,只是靜止質(zhì)量變成了運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量; (2)質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少,核反應(yīng)中核子個(gè)數(shù)是不變的; (3)質(zhì)量和能量這兩個(gè)量并不可以相互轉(zhuǎn)化,只是這兩個(gè)量在數(shù)值上有聯(lián)系。,考點(diǎn)1 原子核的衰變 半衰期 1.α衰變、β衰變的比較：,深化 理解,,,,,,,,X,Y,,X,Y,,H+,n,,n,H,,,2.半衰期： (1)半衰期的計(jì)算：根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式N余= N原( )t/τ,m余=m原( )t/τ。式中N原、m原表示衰變前的放射性 元素的原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射 性元素的原子數(shù)和質(zhì)量,t表示衰變時(shí)間,τ表示半衰期。 (2)半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理 量,同一放射性元素具有的衰變速率一定,不同的放射性元素 半衰期不同,有的差別很大。 (3)適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,是對(duì)大量的原子核衰變 規(guī)律的總結(jié),對(duì)于一個(gè)特定的原子核,無(wú)法確定何時(shí)發(fā)生衰變。,【題組通關(guān)方案】 【典題1】(2013·大綱版全國(guó)卷) 放射性元素( )經(jīng)α衰 變成為釙( )，半衰期約為3.8天；但勘測(cè)表明，經(jīng)過(guò)漫 長(zhǎng)的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素 的礦石，其原因是( ) A.目前地殼中的 主要來(lái)自于其他放射性元素的衰變 B.在地球形成的初期，地殼中元素 的含量足夠高 C.當(dāng)衰變產(chǎn)物 積累到一定量以后， 的增加會(huì)減慢 的衰變進(jìn)程 D. 主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了 它的半衰期,【典題解析】選A。元素半衰期的長(zhǎng)短由原子核自身因素決定,與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)以及周圍環(huán)境、溫度無(wú)關(guān),C、D錯(cuò);即使元素氡的含量足夠高,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代,地殼中也幾乎沒(méi)有氡了,一定是來(lái)自于其他放射性元素的衰變,故A對(duì),B錯(cuò)。,【典題2】(1)(多選) (釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變, 變成 (鉛)。以下說(shuō)法正確的是( ) A.鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 B.鉛核比釷核少16個(gè)中子 C.共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變 D.共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變,(2)約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素 衰變成 的同時(shí)放出另一種粒子,這種粒 子是________。 是 的同位素,被廣泛 應(yīng)用于生物示蹤技術(shù),1 mg的 隨時(shí)間衰變 的關(guān)系如圖所示,請(qǐng)估算4 mg的 經(jīng)多少天 的衰變后還剩 0.25 mg?,【典題解析】(1)選A、B、D。設(shè)α衰變次數(shù)為x,β衰變次數(shù) 為y,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232=208+4x,90=82+2x-y, 解得x=6,y=4,C錯(cuò)D對(duì)。 鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90,故A對(duì)。 鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142,故B對(duì)。 (2)寫出衰變方程為 故這種粒子為 (正電子) 由m -t圖知 的半衰期為14天,由m余=m原 得 0.25 mg=4 mg× 故t=56天。 答案：(1)A、B、D (2)正電子 56天,【加固訓(xùn)練】 1.(2014·廣州模擬)銫137發(fā)生衰變的方程是 其半衰期約為30年，則( ) A.式中 來(lái)自于銫的核外電子 B.經(jīng)過(guò)90年后，受銫137污染的土壤將仍含銫137 C.升高溫度可以有效地加快銫137的衰變速度 D.銫137發(fā)生的衰變是α衰變,【解析】選B。銫的核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)放出 故A錯(cuò)； 溫度、壓強(qiáng)等均不能改變半衰期，C錯(cuò)；半衰期是原子核有 半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，所以90年后，土壤里仍會(huì)有銫 137，B對(duì)；由衰變方程知，銫137發(fā)生的是β衰變，故D錯(cuò)。,2.(1)原子核 經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍? 繼而經(jīng)放 射性衰變②變?yōu)樵雍? 再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?放射性衰變①、②和③依次為( ) A.α衰變、β衰變和β衰變 B.β衰變、β衰變和α衰變 C.β衰變、α衰變和β衰變 D.α衰變、β衰變和α衰變,(2)法國(guó)科學(xué)家貝可勒爾在1896年發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象。如圖 反映的是放射性元素鈾核衰變的特性曲線。由圖可知，鈾的半 衰期為_(kāi)______年；請(qǐng)?jiān)谙率降睦ㄌ?hào)中，填入鈾在衰變過(guò)程中 原子核放出的粒子的符號(hào)： +( ),【解析】(1)衰變過(guò)程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，由題意可得衰變方程分別為 選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。 (2)根據(jù)半衰期的定義，由鈾核衰變的特性曲線可知，鈾的半 衰期為1 620年；核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒，故衰變過(guò)程中放出 的粒子的電荷數(shù)為Z=92-90=2，核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒，故衰 變過(guò)程中放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為A=238-234=4，故鈾核在衰變 過(guò)程中原子核放出的粒子的符號(hào)為 答案：(1)A (2)1 620,【學(xué)科素養(yǎng)升華】 衰變次數(shù)的確定方法 方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律，設(shè)放射性元素AZX經(jīng)過(guò)n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素A′Z′Y，則表示該核反應(yīng)的方程為 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程 A=A′+4n Z=Z′+2n-m,由以上兩式聯(lián)立解得 由此可見(jiàn)確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個(gè)二元一次方程組。 方法二：因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。,考點(diǎn)2 核反應(yīng)類型與核反應(yīng)方程 1.核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變。 2.核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的,所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號(hào)連接。 3.核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫核反應(yīng)方程。 4.核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化。 5.核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒。,深化 理解,【題組通關(guān)方案】 【典題3】(多選)(2012·廣東高考)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一,下列釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有( ) A. 是核聚變反應(yīng) B. 是β衰變 C. 是核裂變反應(yīng) D. 是α衰變,【典題解析】選A、C。兩個(gè)輕核聚合成一個(gè)較重的核的反應(yīng)為核聚變反應(yīng),故A對(duì)B錯(cuò)。重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核并放出若干個(gè)中子的反應(yīng)為核裂變反應(yīng),故C對(duì)。原子核放出α或β粒子后變成另一種原子核的反應(yīng)稱為原子核的衰變。原子核的衰變的反應(yīng)物只有一種,故D錯(cuò)。,【典題4】(2014·寶雞模擬)靜止的氮核 被速度為v0的中子 擊中生成碳核 和另一種原子核甲，已知 與甲核的速度 方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核 與甲核的 動(dòng)量之比為1∶1。 (1)寫出核反應(yīng)方程式。 (2)求 與甲核的速度各是多大?,【典題解析】(1) (2)設(shè)中子質(zhì)量為m0， 核質(zhì)量為mC，甲核質(zhì)量為m甲， 由動(dòng)量守恒得 m0v0=mCvC+m甲v甲 即m0v0=12m0vC+3m0v甲 又因?yàn)? 與甲核動(dòng)量比為1∶1，所以 mCvC=m甲v甲 即12m0vC=3m0v甲 聯(lián)立以上兩個(gè)方程，得：,答案:(1) (2),【加固訓(xùn)練】 1.(多選)在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X表示α粒子的是( ) 【解析】選B、D。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，四個(gè)選 項(xiàng)中的X分別代表： 選項(xiàng)B、D正確。,2.(1)(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有 ( ) A. 是α衰變 B. 是β衰變 C. 是輕核聚變 D. 是重核裂變,(2)現(xiàn)有四個(gè)核反應(yīng)： ① 是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程, 是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程, 是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程。 ②求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)。,【解析】(1)選A、C。衰變是原子核自發(fā)地放出α或β粒子的核反應(yīng),衰變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊只有一個(gè)原子核,箭頭的右邊出現(xiàn)α或β粒子;聚變反應(yīng)的特點(diǎn)是箭頭的左邊是兩個(gè)輕核,箭頭的右邊是較大質(zhì)量的原子核;裂變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是重核與中子反應(yīng),箭頭右邊是中等質(zhì)量的原子核。綜上所述,A、C正確。,(2)①人工轉(zhuǎn)變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是氦核與常見(jiàn)元素的原子核,箭頭的右邊也是常見(jiàn)元素的原子核。D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。B是裂變反應(yīng),是研究原子彈的核反應(yīng)方程。A是聚變反應(yīng),是研究氫彈的核反應(yīng)方程。 ②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定,X質(zhì)量數(shù)為144,電荷數(shù)為56,所以中子數(shù)為144-56=88。 答案：(1)A、C (2)①D B A ②144 88,【學(xué)科素養(yǎng)升華】 核反應(yīng)方程的書寫方法 (1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)， 如質(zhì)子( )、中子( )、α粒子( )、β粒子( )、 正電子( )、氘核( )、氚核( )等。 (2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判 斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì) 量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。 (3)熟悉核反應(yīng)的四種基本類型，可以幫助我們理清思路， 很快寫出正確的核反應(yīng)方程。,考點(diǎn)3 核能 1.質(zhì)能方程的理解： (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即E=mc2。 方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系,物體的能量增大,質(zhì)量也增大;物體的能量減少,質(zhì)量也減少。 (2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)減少,即ΔE=Δmc2。 (3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=Δmc2。,深化 理解,2.核能釋放的兩種途徑的理解：中等大小的原子核的比結(jié)合能最大,這些核最穩(wěn)定。使較重的核分裂成中等大小的核或使較小的核結(jié)合成中等大小的核,核子的比結(jié)合能都會(huì)增加,都可以釋放能量。,【題組通關(guān)方案】 【典題5】(2014·欽州模擬)已知氦原子的質(zhì)量為MHeu,電子的質(zhì)量為meu,質(zhì)子的質(zhì)量為mpu,中子的質(zhì)量為mnu(u為原子的質(zhì)量單位),且由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可知1u對(duì)應(yīng)于931.5MeV的能量。若取真空中的光速c=3×108m/s,則兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氦核,釋放的能量為(已知氦原子核外有兩個(gè)電子)( ) A.[2×(mp+mn+me)-MHe]×c2(J) B.[2×(mp+mn)-MHe]×c2(J) C.[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5(MeV) D.[2×(mp+mn)-MHe]×931.5(MeV),【典題解析】選C。核反應(yīng)方程為 則質(zhì)量 虧損Δm=[2×(mp+mn)-m氦核](u),所釋放的能量為ΔE=Δm× 931.5(MeV)。而題中已知氦原子質(zhì)量為MHeu,氦原子由氦原子 核和兩個(gè)電子組成,所以m氦核=[MHe-2me](u),則Δm=[2× (mp+mn+me)-MHe](u),C選項(xiàng)正確。,【典題6】钚的放射性同位素 靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài) α粒子,而鈾核激發(fā)態(tài) 立即衰變?yōu)殁櫤? 并放 出能量為0.097 MeV的γ光子。已知： 和α粒子的 質(zhì)量分別為mPu=239.052 1u、mU=235.043 9u和mα=4.002 6u, 1u=931.5MeV/c2。 (1)寫出衰變方程; (2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略,求α粒子的動(dòng)能。,【典題解析】(1)衰變方程為 ① ② 或合起來(lái)有 ③ (2)上述衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損為 Δm=mPu-mU-mα ④ 放出的能量為ΔE=Δm·c2 ⑤ ΔE是鈾核 的動(dòng)能EU、α粒子的動(dòng)能Eα和γ光子的能量 Eγ之和,ΔE=EU+Eα+Eγ ⑥ 可得EU+Eα=(mPu-mU-mα)c2-Eγ ⑦,設(shè)衰變后的鈾核和α粒子的速度分別為vU和vα,則由動(dòng)量守恒 有mUvU=mαvα ⑧ 又由動(dòng)能的定義知 ⑨ 由⑧⑨式得 ⑩ 由⑦⑩式得 Eα= ［(mPu-mU-mα)c2-Eγ］ 代入題給數(shù)據(jù)得Eα=5.034 MeV 答案：(1) (2)5.034 MeV,【加固訓(xùn)練】 1.已知氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV,氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV,則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)( ) A.釋放出4.9MeV的能量 B.釋放出6.0MeV的能量 C.釋放出24.0MeV的能量 D.吸收4.9MeV的能量,【解析】選C。根據(jù)題意可寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核 反應(yīng)方程為 由于氘核的平均結(jié)合能為1.1MeV, 氦核的平均結(jié)合能為7.1MeV,故結(jié)合前氘核的能量為 E1=2×1.1MeV,結(jié)合后氦核的能量為E2=4×7.1MeV,故 ΔE=2E1-E2=-24.0MeV,負(fù)號(hào)表示釋放能量,選項(xiàng)C正確。,2.(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出 巨大的能量，該反應(yīng)方程為 式中x是某種粒 子。已知： 和粒子x的質(zhì)量分別為 2.014 1 u、 3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u;1 u= c是真空 中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知,粒子x是 ,該反 應(yīng)釋放出的能量為 MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。,【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得x是 (中子)。 核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為 Δm=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u 所以該反應(yīng)釋放出的能量為ΔE=Δm·c2=17.6MeV 答案： (或中子) 17.6,