高中物理第十九章原子核章末整合提升课件新人教版选修3_5
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高中物理第十九章原子核章末整合提升课件新人教版选修3_5
(2)求核反应 B 中 X 的质量数和中子数。
(3)判断以上五个核反应的反应类型。
解析:(1)E 是查德威克发现中子的核反应方程,A 是氢弹,B 是原 子弹的核反应方程。
(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定 X 的质量数为 140,电 荷数为 54,所以中子数为 140-54=86。
(3)衰变是原子核自发地放出 α 粒子或 β 粒子的反应,C 是 β 衰 变,D 是 α 衰变,E 是人工控制的原子核的变化,属人工转变,裂变是重 核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应,B 是裂变,聚变是几 个轻核缩合成较大质量的核反应,A 是聚变。
专题一 衰变与轨道
原来静止的原子核衰变发出射线,同时生成新核,若它们处在同 一个匀强磁场中,就会出现内切圆和外切圆的物理图景。判断内切、 外切的理论依据:
1.动量守恒定律:新核与粒子的动量大小相等,方向相反; 2.带电粒子在磁场中的偏转:带电粒子以某一初速度垂直进入 匀强磁场,受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动; 3.左手定则:判断粒子偏转方向(粒子圆周运动的绕行方向)。 呈现内切圆、外切圆物理图景的规律:若原子核衰变放出的射线 带正电,则新核与粒子在磁场中的两圆外切;若原子核衰变放出的射 线带负电,则内切。两圆的半径大小由 R=mqBv确立。因 mv、B 相同, 故电荷量多的为小圆,即新核必定是小圆。 4.能量守恒定律:反应前和反应后系统的能量形式可能发生变 化,但系统的总能量(包括核能)是不变的。
度方向与中子速度方向相同,B 的质量是中子的 11 倍,速度是 106
m/s,B、C 在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比 RB∶RC=11∶30。
求:
(1)C 核的速度大小;
(2)根据计算判断 C 核是什么核;
高中物理 第19章 原子核章末归纳提升课件 新人教版选修35
U―→29304
Th＋42He
234 90
Th―→29314Pa＋
0－1e
α 衰变实质 211H＋210n―→42He β 衰变实质01n―→11H＋ 0－1e
新课标 ·物理 选修3-5
核反应式
与其相关的重要内容
174N＋42He―→187O＋11H 94Be＋42He―→162 C＋10n
2173Al＋42He―→3105P＋01n
A．人类无法通过改变外部环境来改变碘 131 衰变的快 慢
B．碘 131 的半衰期为 8.3 天，则 4 个碘原子核经 16.6 天后就一定剩下一个原子核
新课标 ·物理 选修3-5
C．β 射线与 γ 射线都是电磁波，但 γ 射线穿透本领比 β 射线强
D．碘 131 发生 β 衰变时所释放的电子是原子核内的中 子转化为质子时产生的
新课标 ·物理 选修3-5
新课标 ·物理 选修3-5
原 子 核
新课标 ·物理 选修3-5原 子 核新课标 ·物理 选修3-5
原 子 核
新课标 ·物理 选修3-5
核反应方程的书写及常见的核反应方程
1．规则
核反应遵循质量数和电荷数守恒． 2．常见的核反应方程及相关内容
核反应式
与其相关的重要内容
238 92
(1)剩余核数：N＝N0
.
(2)剩余质量：m＝m0
.
新课标 ·物理 选修3-5
(2013·南京高二检测)日本福岛核电站泄漏事故 中释放出大量的碘 131，碘 131 是放射性同位素，衰变时会 发出 β 射线与 γ 射线，碘 131 被人摄入后，会危害身体健康， 由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说 法正确的是( )
高中物理第十九章原子核章末总结课件新人教选修3_5
质子的发现：147N＋42He→ 178O ＋11H
原 人工转变 中子的发现：94Be＋42He→ 126C＋10n
子
正电子的发现：2173Al＋42He→ 3105P ＋10n 3105P→3104Si＋+10e 核力：短程力，只与邻近 核子发生作用
核
结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构
成的，要把它们 分开 所需要的能量 核反应与核能 核能 比结合能(平均结合能)：比结合能越 大 ，表示
第十九章
原子核
章末总结
内容索引
知识网络
题型探究
达标检测
知识网络
天然放射现象：3种射线(α射线、β射线、γ射线)的本质和性质
原子核的组成 原 子 核
质子( 11H )
中子( 10n )
意义：原子核自发地 放出某种粒子而转变为新核
衰变法则
α衰变：AZ X→
Y A-4
Z-2
＋42He
β衰变：AZX→ Z＋1AY ＋－01e
A.释放出4.9 MeV的能量
B.释放出6.0 MeV的能量
√C.释放出24.0 MeV的能量
D.吸收4.9 MeV的能量
解析 依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H＋21 H
氢弹原理
正电子 人
工 发现 转 质子 变 发现
中子
2173Al＋42He→3105P＋10n 3105P→3104Si＋＋01e
147N＋42He→178O＋11H
94Be＋42He→126C＋10n
1934年
约里奥— 居里夫妇
1919年
卢瑟福
1932年 查德威克
2.解题时注意事项 (1)熟记一些粒子的符号 α 粒子(42He)、质子(11H)、中子(10n)、电子(－01e)、氘核(21H)、氚核(31H) (2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合 问题时，还有动量守恒和能量守恒.
高中物理第十九章原子核章末小结课件新人教版选修3_5
21H＋31H→42He＋10n
典例 1 (多选)(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A．23982U→23940Th＋42He 是α衰变 B．147N＋42He→178O＋11H 是β衰变 C．21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变 D．8324Se→8326Kr＋2－01e 是重核裂变
3 2
He的质量为3.0150u，
1 0
n的质量为1.0087u,1u＝931MeV/c2。氘核聚变
反应中释放的核能约为
( B)
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
解析：在核反应方程21H＋21H→32He＋10n中 反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u 反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u 质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u 则氘核聚变释放的核能为 E＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，选项B正确。
OA间的距离为
L 2
，α粒子的质量为m，电荷量为q，氡核的质量
为m0。 (1)写出镭核的衰变方程。
(2)如果镭核衰变时释放的能量全部转化为α粒子和氡核的
动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。
• 解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求 解。
解析：(1)镭核的衰变方程为22868Ra→22826Rn＋42He。
2．(2018·天津卷，1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8
月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供
先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是
典例 1 (多选)(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A．23982U→23940Th＋42He 是α衰变 B．147N＋42He→178O＋11H 是β衰变 C．21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变 D．8324Se→8326Kr＋2－01e 是重核裂变
3 2
He的质量为3.0150u，
1 0
n的质量为1.0087u,1u＝931MeV/c2。氘核聚变
反应中释放的核能约为
( B)
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
解析：在核反应方程21H＋21H→32He＋10n中 反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u 反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u 质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u 则氘核聚变释放的核能为 E＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，选项B正确。
OA间的距离为
L 2
，α粒子的质量为m，电荷量为q，氡核的质量
为m0。 (1)写出镭核的衰变方程。
(2)如果镭核衰变时释放的能量全部转化为α粒子和氡核的
动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。
• 解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求 解。
解析：(1)镭核的衰变方程为22868Ra→22826Rn＋42He。
2．(2018·天津卷，1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8
月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供
先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是
高中物理第十九章原子核本章整合课件新人教选修3_5
专题一
专题二
专题三
专题四
专题五
半衰期及衰变次数的计算
1.半衰期:大量放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时
间。
计算公式:N 余=N 原
1 2
������
或 m 余=m 原
1 2
������
,
其中 n=������������,τ 为半衰期。
2.确定衰变次数的方法
(1)������������ X→������������'' Y+������24 He+������-01 e
第十九章 原子核
本章整合
思考并回答下列问题: 本章知识是高考的重点,多数内容都是二级要求,高考内容主要 集中在原子核的结构、衰变、质能方程及核反应方程等知识点。
1.思考关于原子核的组成的内容,填写下图。
答案:①原子序数大于等于83的原子核都具有放射性 ②原子核放出粒子转变成新核 ③大量原子核半数发生衰变所用的时间 ④具有α放射性的原子核发出的 ⑤具有β放射性的原子核发出的 ⑥光子,是伴随α射线和β射线放出的 ⑦威尔逊云室、气泡室、盖革—米勒计数器 ⑧卢瑟福发现 ⑨查德威克发现
学综合问题时,还有动量守恒和能量守恒。
专题一
专题二
专题三
专题四
专题五
【例题1】(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问 题的途径之一。下列释放核能的反应方程中,表述正确的是( )
A.13H+12H→24He+10n 是核聚变反应 B.13H+12H→24He+10n 是 β 衰变 C.92235 U+10n→15464 Ba+3869Kr+310n 是核裂变反应 D.92235 U+10n→15440 Xe+3984Sr+210n 是 α 衰变 解析:B项为轻核聚变,β衰变的实质为一个中子转化为一个质子 后释放出一个电子,选项B错误;α衰变的实质是释放氦核(α粒子),而 D项是重核裂变,并未释放α粒子,选项D错误,正确选项为A、C。 答案:AC
优秀课件人教版高中物理选修3-5第十九章《原子核》-核聚变 (共24张PPT)
活动1：小小科学家
磁约束——环流器（托卡马克）
活动1：小小科学家
磁约束——仿星器
活动1：小小科学家
惯性约束---激光点火
神 光 Ⅲ 号
二、受控热核反应
2、可控核聚变的实现方法
• 磁约束
将燃料锁定在一定空间
• 惯性约束
产生高温
二、受控热核反应
三、核聚变能源的利用
• 核聚变能源被誉为人类的终极能源 • 具有产能高、原料丰富、废料清洁等优点 2007年10月，中国、欧盟、印度、日本、韩国、 俄罗斯和美国等七个国家和地区合作开展“国际核聚变 实验（ITER）”计划。
我国第一颗氢弹爆炸成功
一、核聚变
1、定义
两个轻核结合成质量较大的核，同时释放大量
的核能，这样的核反应叫做聚变（fusion）
平均每个核子产生的能量是核裂变的3~4倍！
一、核聚变
2、核聚变的条件
要使原子核之间的距离达到10-15m。
V V
要克服巨大的库仑斥力，就需要获得足够大的动能
巨大的热核反应堆-----太阳
一、核聚变 （热核反应）
3、实现方法 • 把原子核加热到足够大的温度
几百万开尔文高温
二、受控热核反应
1、实现核聚变的难点
• 地球上没有容器能承受如此高的温度 • 几百万开尔文的高温如何实现？ 通过查找资料，你是否了解到国际上主流的做法？
活动1：小小科学家 课前自主学习，课堂展示风采
• 介绍一种实现可控核聚变的方法及其原理弊
正方：利大于弊 一辩：陆睿韬 二辩：刘 旭 三辩：邢牧凡 四辩：胡予萱
反方：弊大于利
VS
一辩：李敏慧 二辩：陆子骏 三辩：刘静怡 四辩：彭 皓
四、作业及资料推荐
高中物理 第19章 原子核章末小结课件 新人教版选修3-5
(2)①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核。D是查德威 克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核 反应方程。A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。
②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144 ，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88。
解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β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，箭头的右边出 现α或β粒子；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，箭头右边是中等质量的原子核。综上所述中， A、C正确。
E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验， 发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的 比荷
答案：ACE 解析：密立根的油滴实验测出了基本电荷的数值，A正 确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式理论模型；B 错误；分离出钋和镭是居里夫妇的巨大贡献之一，C正确；卢 瑟福通过人工核转变实验，证实了原子核中存在质子，D错误； 汤姆逊发现电子是其对物理学的贡献之一，E正确。
1．(2015·重庆理综，1)如图中曲线a、b、c、d为气泡 室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感 应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )
A．a、b为β粒子的径迹 B．a、b为γ粒子的径迹 C．c、d为α粒子的径迹 D．c、d为β粒子的径迹 答案：D
答案：B
答案：AD 解析：A、B项，根据核反应方程两边满足电荷数守恒、 质量数守恒，可求得X的电荷数为0，质量数为1，则X为中子； Y的电荷数为3，质量数为6，中子数为3，故A项正确，B项错 误。C项，两个核反应都释放了能量，都有质量亏损，故C项 错误。D项，氘和氚的核反应符合核聚变反应的定义，故D项 正确。
高中物理 第19章 第1节 原子核的组成课件 新人教版选修3-5
高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电量
2e
－e
0
质量 速度
4mp mp＝1.67×10－27kg
0.1c
mp 1840
0.99c
静止质量为零 c
在电磁 场中
偏转
与 α 射线反向偏转
不偏转
种类
α 射线
β 射线
γ 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
解析：(1)同位素质子数相同，中子数不同。核外电子数与 质子数相同，故不相同的是中子。
(2)186O、187O、188O 的质量数分别是 16、17、18，故188O 质 量最大。
(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同。
Hale Waihona Puke 射线的应用如图所示，是 利用放射线自动控制铝板厚 度的装置，假如放射源能放射 出 α、β、γ 三种射线，而根据 设计，该生产线压制的是 3mm 厚的铝板，那么是三种射线中 的________射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时 间内接收的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装 置将 M、N 两个轧辊间的距离调________一些。
同位素：质子数相同，中子数不同的原子核
2．对核子数、电荷数、质量数的理解 (1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核 子，质子数和中子数之和叫核子数。 (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍， 通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数。 (3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量 的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎 等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数。
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������
)������。
典型的四种核反应
类型 衰 α 衰变 变 β 衰变
人工转变
典型的核反应方程
238 92
U→92034
Th+24He
234 e
174 N+24 He→187 O+11 H(卢瑟福发现质子)
4 2
He+49Be→162
C+10n(查德威克发现中子)
(1)五个守恒: ①质量数守恒;②质子数(电荷数)守恒;③质量守恒(亏损质量与 释放或吸收的核能相当);④能量守恒;⑤动量守恒。 (2)两个方程: ①质能方程:E=mc2,m 指物体的质量; ②核能:ΔE=Δm·c2。
(3)一个半衰期(T):
①剩余核数:N=N0(12
������
)������
;②剩余质量:m=m0(12
答案:AC
专题二 核反应的规律
原子核的变化叫核反应,常见的核反应有衰变、人工转变、裂变 和聚变等几种类型。不论是哪种类型的核反应,都遵守质量守恒和电 荷数守恒,这是写核反应方程的重要依据。但是,写核反应方程时,应 以实验事实为依据,而不能仅仅根据这两条守恒定律随意去写实际 上不存在的核反应。
解决核反应中有关“守恒规律”与“核能的计算”问题,可利用以 下几条“依据”:
27 13
Al+24He→1350
P+10n
(约里奥·居里夫妇发现
30 15
P→1340
Si++0 1e
放射性同位素)
类型 重核裂变 轻核聚变
典型的核反应方程
235 92
U+10 n→15464
Ba+3869
Kr+310n
235 92
U+10 n→15346
Xe+3980
Sr+1010n
12H+13H→24He+10n
5.α 衰变和 β 衰变的规律以及它们在匀强磁场中运动的轨迹特 点如下表:
α 衰变
M-4
M Z
������→
������+24He
Z-2
β 衰变
M Z
������→ZM+1������+ 0
-1
e
【例 1】
在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个 α 粒子,结 果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆 半径之比 r1∶r2=44∶1。则:
(3)衰变是原子核自发地放出 α 粒子或 β 粒子的反应,C 是 β 衰 变,D 是 α 衰变,E 是人工控制的原子核的变化,属人工转变,裂变是重 核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应,B 是裂变,聚变是几 个轻核缩合成较大质量的核反应,A 是聚变。
答案:(1)E AB (2)140 86 (3)见解析
专题一 衰变与轨道
原来静止的原子核衰变发出射线,同时生成新核,若它们处在同 一个匀强磁场中,就会出现内切圆和外切圆的物理图景。判断内切、 外切的理论依据:
1.动量守恒定律:新核与粒子的动量大小相等,方向相反; 2.带电粒子在磁场中的偏转:带电粒子以某一初速度垂直进入 匀强磁场,受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动; 3.左手定则:判断粒子偏转方向(粒子圆周运动的绕行方向)。 呈现内切圆、外切圆物理图景的规律:若原子核衰变放出的射线 带正电,则新核与粒子在磁场中的两圆外切;若原子核衰变放出的射 线带负电,则内切。两圆的半径大小由 R=mqBv确立。因 mv、B 相同, 故电荷量多的为小圆,即新核必定是小圆。 4.能量守恒定律:反应前和反应后系统的能量形式可能发生变 化,但系统的总能量(包括核能)是不变的。
迁移训练 2 某一年,7 颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星 发射的 γ 光子,经分析确认,1 个负电子和 1 个正电子湮灭时放出 2 个频率相同的 γ 光子。已知负电子、正电子的静止质量 m0=9.1×10-31kg,又已知静止质量为 m0 的粒子,其能量 E 和湮灭前的 动量 p 满足关系 E2=c2p2+������02c4。式中 c 为光速,若负电子、正电子 的动量为零,则:
是研究两弹的基本核反应方程。
(2)求核反应 B 中 X 的质量数和中子数。
(3)判断以上五个核反应的反应类型。
解析:(1)E 是查德威克发现中子的核反应方程,A 是氢弹,B 是原 子弹的核反应方程。
(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定 X 的质量数为 140,电 荷数为 54,所以中子数为 140-54=86。
r1 r2
=
mB2qv12 Bq2
=
m1v1q2 m2v2q1
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律,则
m1v1=m2v2 以上三式联立解得 q=90e,所以原子核原来所含的质子数为 90。
(2)由于动量相等,轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨
道 1 是 α 粒子的径迹,圆轨道 2 是新核的径迹,两者电性相同,运动方
【例 2】 现有五个核反应:
A.12H+13H→24He+10n B.92235 U+10 n→X+3984 Sr+210 n C.1214Na→1224Mg+-1 0e
D.82820 Ra→82616 Rn+24 He E.24 He+49 Be→10 n+162 C
(1)
是发现中子的核反应方程,
向相反。
答案:(1)90 (2)1
迁移训练 1 (多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的核,放出
的一个 α 粒子和反冲核轨道半径之比 R∶r=30∶1,如图所示,则
() A.α 粒子与反冲核的动量大小相等,方向相反 B.反冲核的原子序数为 62 C.原来放射性元素的原子序数为 62
D.反冲核与 α 粒子的速度之比为 1∶62
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少? (2)图中哪一个圆是 α 粒子的径迹?(说明理由)
解析:(1)设衰变后新核的电荷量为 q2,α 粒子的电荷量为 q1=2e,
它们的质量分别为 m1 和 m2,衰变后的速度分别为 v1 和 v2,所以,原来
原子核的电荷量 q=q1+q2。
根据轨道半径公式有
m1v1
解析:由动量守恒得 Mv'+mv=0,其中 Mv'为反冲核动量,mv 为 α 粒子的动量,Q 为原来放射性元素的原子核电荷数,则反冲核的电荷 数为 Q-2,α 粒子电荷数为 2。反冲核的轨道半径 r=���������(������������-���2' ),α 粒子的轨 道半径 R=���2���������������;综合以上公式可得 Q=62。