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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十七讲 原子核,1/46,【知识关键点】,一、天然放射现象,二、原子核人工转变、原子核组成,三、原子核能,2/46,【知识关键点】,一、天然放射现象,1、天然放射现象发觉,1896年贝克勒尔发觉铀U和含铀矿物能发射某种看不见射线，这种射线能够穿透黑纸使照像底片感光。,像这么物质自发地发出射线现象叫天然放射现象。物质这种性质叫天然放射性，含有放射性元素，叫放射性元素。,以后居里夫妇又发觉两种放射性更强新元素，叫做钋Po和镭Ra。,3/46,2、三种射线,（1),射线：本质是氦原子核流，符号是 ，带电量为+2e，质量为4u(1u=1.66,10,-27,千克)，贯通本事最弱，电离本事最强。,（2）,射线：本质是电子流，符号是 ，带电量为-e(1e=1.9,10,-19,库仑)，质量为 ，贯通本事较强，电离本事较强。,（3）射线：本质是高能光子流，符号是，不带电，静止质量为零，贯通本事最强，电离本事最弱。,4/46,3、放射性元素衰变,原子核因为放出某种粒子而转变为新核改变叫做原子核衰变。在衰变中电荷数和质量数都守恒。,（1）衰变：原子核放出一个粒子，原子序数（核电荷数）就比原来少2，而质量数少4。,比如，,写成普通式为,5/46,（2）衰变：原子核放出一个粒子，原子序数（核电荷数）就比原来多1，而质量数不变。,比如，,写成普通式为,（3）衰变：要引发核能量发生改变，而原子序数（核电荷数）和质量数都不改变。,6/46,4、半衰期,半衰期是放射性元素大量原子核有半数发生衰变需要时间。,每一个放射性元素都有一定半衰期，不一样放射性元素，半衰期不一样。放射性元素半衰期长短是由原子核内部原因决定，它不受外部原因影响。比如温度高低，物态改变，化学结构改变等等，都不能改变它半衰期。,衰变公式，假如用N,0,表示原耒原子核数，N,t,表示t时刻还未衰变原子核数，T表示半衰期，那么,假如用M,0,表示原耒原子总重量，M,t,表示t时刻还未变原子总质量，那么,7/46,二、原子核人工转变、原子核组成,1、质子发觉,1919年卢瑟福做了用粒子轰击氮原子核试验。试验现象表明粒子击中氮核后产生了新粒子。以后测出了这种粒子质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子，通惯用 或 表示。质子发觉核反应方程是,质子发觉表明，能够用人工方法实现原子核转变；还表明，质子是原子核组成部分。,8/46,2、中子发觉,1930年发觉用射线轰击铍时，会产生一个看不见贯通能力很强不带粒子。1932年用这种射线轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，如图所表示。,9/46,查德威克经过深入研究，证实放射性元素钋放出射线轰击铍时发出贯通力极强射线，不是射线，而是一个质量差不多与质子相等不带电粒子，即中子。,中子质量数是1，电荷数是零，用 表示。发觉中子核反应方程是,试验证实，从许多原子核里都能打出中子来，可见中子也是原子核组成部分。,10/46,3、原子核组成,原子核是由质子和中子组成。质子和中子统称为核子。原子核电荷数等于它质子数；原子核质量数就等于它核子数，即质子数与中子数和。,不论是原子核衰变还是原子核人工转变，统称为核反应。在核反应过程中电荷数和质量数都守恒。,11/46,4、放射性同位素,同位数，含有相同质子数和不一样中子数原子互称同位素。,（1）人工放射同位素发觉,1934年小居里夫妇用粒子轰击铝核，发生了下面核反应，,核反应生成物 是磷一个同位素它含有放射性，衰变时放出正电子，下面是它反应方程,这是用人工方法得到放射性同位素。,12/46,（2）放射性同位素应用：,利用它射线探伤、消除静电、育种、消毒、防腐等。,做为示踪原子：把放射性同位素原子搀到其它物质中去，让它们一起运动、迁移，再利用放射性探测仪器进行追踪，就能够知道放射性原子经过什么路径，运动到哪里了，怎样分布，从而能够了解一些不轻易察明情况或规律。我们把这种用途放射性同位素叫示踪原子。,13/46,三、原子核能,1、原子核结合能,（1）核力：原子核内核子间有一个很强力把它们结合在一起，这种力称为核力。核力是强作用力。它与电荷无关，质子与质子、质子与中子、中子与中子间都存在核力作用。它是短程力，只在2.0,10,-15,米距离内起作用，即使在半径很小原子核内，每个核子也只跟与它相邻核子间才有核力作用。,（2）结合能：核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收一样多能量。这个能量叫做原子核结合能。,14/46,（3）爱因斯坦质能方程：,这个方程是爱因斯坦从相对论得出，它表明物体质量与它能量间有一定联络。当物体能量增加（或降低）E时，它质量也会对应地增加(或降低),m，二者满足关系是,E=,mc,2,，式中c表示光在真空中传输速度。,（,在使用该公式进行相关计算时，要注意单位统一，见下表。,15/46,（4）质量亏损：核子结合成原子核时要放出结合能，原子核能量要比组成核核子未组合成核时能量小，所以原子核质量也要比组成核核子质量小。我们把组成原子核核子质量与原子核质量之差叫做核质量亏损。假如知道核质量亏损，依据质能方程就能够求出原子核结合能。,（5）平均结合能：用核子数去除核结合能，就得到每个核子平均结合能。平均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出能量，也是把原子核分解成核子时每个核子平均吸收能量。平均结合能越大，原子核就越难拆开。可见平均结合能大小能够反应核稳定程度。,16/46,如图所表示为核子平均结合能随原子核质量数改变规律图象。从图中能够看出，质量数较小轻核和质量数较大重核，平均结合能都比较小。中等质量数原子核平均结合能大。,17/46,2、重核裂变,重核核子平均结合能比中等质量核核子平均结合能小。所以，重核分裂成中等质量核时，会有一部分结合能释放出来。这种核反应叫做裂变。,（1）铀核裂变核反应方程,裂变后：,反应过程中质量降低m=0.2153u，反应中释放能量,18/46,（2）链式反应：,铀核裂变时，同时放出23个中子，假如这些中子再引发其它铀核裂变，就可使裂变反应不停地进行下去。这种反应叫做链式反应。,铀块体积对于产生链式反应也是主要原因。能够发生链式反应铀块最小体积叫做它临界体积。对于铀块假如超出了临界体积，就会引发铀核链式反应，发生猛烈爆炸。,19/46,（3）核反应堆：,它是人工控制链式反应装置，主要组成有做为核燃料浓缩铀，做为中子减速济石墨，起控制作用镉棒，起冷却和输出势能作用液体金属钠或水，以及预防射线对人体危害而修建水泥防护层。,20/46,3、轻核聚变,轻核结合能更小，一些轻核结合成质量较大核时，能释放出更多结合能。轻核结合成质量较大重核叫聚变。,轻核聚变核反应方程,21/46,使核发生聚变；必须使它们接迈到10,-15,米，也就是靠近到核力能够发生做用范围。因为原子核都带正电，要使它们靠近到这种程度，必须克服电荷之间很大斥力作用，这就要使核含有很大动能。只有在几百万度高温以上，原子核才有足够动能克服相互间库仑斥力，在碰撞中靠近到能够发生聚变程度。所以这种轻核聚变反应又叫做热核反应。,和平利用核能则要求人们要实现可控热核反应，即用人工方法，有控制地使氘核发生聚变反应，迟缓而稳定地释放能量。,22/46,【经典例题】,例1,：(钍 )经过一系列,和,衰变，成为(铅 )，以下说法正确是,A铅核比钍核少8个质子,B、铅核比钍核少16个中子,C、共经过4次衰变和6次衰变,D、共经过6次衰变和4次衰变,分析：,因为核 中Z是核电荷数，实际上Z等于核中质子数，M是核质量数，实际上M等于核中核子(即质中和中子)数。在知道两个核质子数之差后，能够用核子数差减于质子数差，就是中子数差。所以从 和 可知，铅核比钍核少8个质子，铅核比钍核少,(232-208)-(90-82)=16个中子,23/46,判断衰变和衰变次数有两种方法。,方法（1）,设发生衰变次数为x，发生衰变次数为y。依据在衰变过程中电荷数守恒，质量数守恒，所以,方法（2）,考虑到衰变会引发核质量数发生改变，而衰变不会引发核质量数发生改变。所以能够依据钍和铅质量数改变判断衰变次数是6。6次衰变应使核电荷数降低12，但上述两核电荷数只降低8，说明上述核衰变时，有(12-8)=4次衰变。,答：,选项A、B、D正确。,解得x=6，y=4。,24/46,例2：,若元素A半衰期为4天，元素B半衰期为5天，则相同质量A和B，经过20天后，剩下质量之比，即m,A,：m,B,是,A、3031 B、3130,C、12 D、21,分析：,放射性元素每经过一个半衰期T，其质量就衰变成原耒1/2，经过了N个半衰期，余下质量就是原耒质量 。依据半衰期这个定义，针对本题意 列方程求解。,解：,因为T,A,=4天，T,B,=5天，t=20天。原耒A和B质量相等，用m表示，则,答：,选项C正确。,25/46,例3,：一个铀衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核质量为 千克，钍核质量 为 千克，,粒子质量为,千克，在这个衰变过种中释放出能量等于_ J （取2位有效数字）。写出此衰变方程_。,分析：,原子核发生改变时假如质量减小（减小质量称为质量亏损）,m，依据爱因斯坦质能方程,，能够算出核变释放能量E。,26/46,说明：,本题没给出铀核质量数，所以用M表示铀核质量数，这么钍核质量数为M-4。,另外,衰变释放能表现为,粒子动能,E,和钍核反冲运动动能,E,Th,，因为衰变过程动量守恒，则,答:,衰变过程中释放出能量等于,这个衰变方程为：,这里M是衰变前核质量数。因为M4，所以E,接质,E。,因为能量守恒，则,解这两个方程可得粒子动能,27/46,【反馈练习】,1、某放射性元素原子核发生2次衰变和6次衰变，关于它原子核改变，以下说法中正确是,A、中子数降低8 B、质子数降低2,C、质子数增加2 D、核子数降低10,答案:C,28/46,2、放射性元素半衰期决定于,A放射性元素质量多少,B、放射性元素所处物理状态,C、放射性元素外界化学条件,D、由核本身内部原因决定，跟原子所处物理、化学状态无关,答案:D,29/46,3、放射性无素 经过2h后有半数原子核发生了衰变，若再经过2h未衰变原子核数目将是最初,答案:,B,30/46,4、天然放射性现象中 发生衰变后变成 。已知 、和,粒子质量分别是m,1,、m,2,和m,3,，它们之间应满足,答案:,B,31/46,5、太阳辐射能量主要来自太阳内部,A、化学反应 B、放射性衰变,C、裂变反应 D、热核反应,答案:,D,32/46,6、以下几个原子核反应式中，X代表粒子反应式是,答案:,C,33/46,7、用中子轰击硼()核发生核反应是：,其中X粒子应是,A、粒子 B、粒子,C、质子 D、中子,答案:,A,34/46,8、铀235原子核符号常写成 ，由此可知,A铀235原子核中有质子92个,B、铀235原子核中有电子92个,C、铀235原子核中有中子235个,D、铀235原子核中有中子143个,答案:,AD,35/46,9、关于原子核能，下面说法正确是,A只指原子核分解为核子时放出能量,B、只指核子结合为原子核时需要供给能量,C、核子结合成原子核时吸收能量或原子核分解为核子时放出能量,D、核子结合成原子核时放出能量或原子核分解为核子时吸收能量,答案:,D,36/46,10、在垂直于纸面匀强磁场中，有一原来静止原子核，该核衰变后，放出带电粒子和反冲核运动轨迹分别如图中a、b所表示，由图能够判定,A该核发生是衰变,B、该核发生是衰变,C、磁场方向一定垂直纸面向里,D、磁场方向向里还是向外不能判定,答案:,BD,37/46,【课后练习】,一、填空题,1铀核 经过_次,衰变和,_次,衰变后变成稳定铅,2、放射性元素,经过2h，只剩1/2核没有衰变再经过_h，将只剩下1/8核没有衰变。,答案:,6,答案:,8；6,38/46,3、在中子、质子、电子、正电子和粒子中选出一个适当粒子，分别填在以下核反应式横线上：,答案:,39/46,4、一个铀核衰变为钍核时释放出一个,粒子。,已知:铀核质量为,粒子质量为,钍核质量为,这个衰变过程中释放出能量等于_J。,（保留二位有效数字）,答案:,8.7,10,-13,40/46,二、选择题,5、关于射线，以下说法中正确是,A它是波长极短电磁波,B、它是高速运动电子流,C、它是贯通本事比射线弱,D、它对空气电离作用比射线强,答案:B,41/46,6、放射性同位素 样品经过6h后还剩下1/8没有衰变，它半衰期是,A、2h B、1.5h,C、1.17hD、0.75h,答案:A,42/46,7、当前能够在实际上作为巨大能源应用原子核能是,A.重核裂变时放出能量,B热核反应时放出能量,C.氘和氚聚变时放出能量,D放射性同位素放出射线能量,答案:A,43/46,8、质子质量为mp、中子质量为mn、氦核质量为m,，以下关系式正确是,Am,=2mp+mn,Bm,2mp+mn,D以上关系都不对,答案:A,44/46,三、计算,9、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，氦3质量为3.0150u。,(1)写出两个氘核聚变生成氦3反应方程。,(2)求上述聚变释放出核能。,(3)若两个氘核以相同动能E,k,=0.36MeV正碰，求碰后生成物动能。,(2)3.27MeV,答案:,45/46,答案:,一、填空题,1、8；6 2、6,3、4、8.7,10,-13,二、选择题,5、A 6、A 7、A 8、B,三、计算题,9、,(2)3.27MeV,46/46,
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