第3章 原子核与放射性 第4章 核能 章末复习课件（26张PPT）

阶段提升课
第3、4章
知识体系·思维导图
考点整合·素养提升
【核心素养——科学探究】
考　点　三种射线与半衰期
1.衰变规律及实质:
(1)α衰变和β衰变的比较。
(2)γ射线:γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
2.三种射线的比较:
射线种类
α射线
β射线
γ射线
实质
高速氦核流
高速电子流
高速光子流
穿透性
最弱
居中
最强
电离性
最强
居中
最弱
偏转比较
α射线、β射线偏转方向相反,并且β射线的弯曲程度更大
3.半衰期:
(1)公式:N余= ,式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的
原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质
量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。
(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处
的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。
4.衰变规律中的关键词转化:
【典例1】下列说法正确的是 (　　)
A.研制核武器的钚 由铀 经过4次β衰变而产生
B.发现中子的核反应方程是
C.20 g的 经过两个半衰期后其质量变为15 g
D. 在中子轰击下,生成 的核反应前后,原子核的核子总数减少
【解析】选B。经过β衰变电荷数多1,质量数不变,所以钚 由铀
经过2次β衰变而产生,A错误;发现中子的核反应方程是
,B正确;根据公式m= 知,20 g的 经过两个半衰期后其
质量变为5 g,C错误;核反应前后,原子核的核子总数守恒,D错误。
【素养评价】
有甲、乙两种放射性元素,它们的半衰期分别是15天、30天,开始时二者质量
相等,经过60天后,这两种元素的质量之比为(　　)
A.1∶2　　　B.1∶4　　　C.1∶8　　　D.1∶16
【解析】选B。根据半衰期的定义,经过t=60天时间,甲、乙分别经过了4个和
2个半衰期,则两种元素的质量之比 故选B。
【加固训练】
　　 1.下列说法正确的是 (　　)
A.结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定
B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关
C.对放射性物质施加压力,其半衰期不变
D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波波长相等
【解析】选C。比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳
定,A错误;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关,B错误;半
衰期不受环境变化影响,对放射性物质施加压力,其半衰期将不变,C正确;质子
的质量比电子大得多,动能相同,电子的动量小,由λ= 可知那么电子的德布
罗意波长就长,D错误,故选C。
2.氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。
它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是
________。已知 的半衰期约为3.8天,则约经过________天,16 g的
衰变后还剩1 g。
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填 (或α),根据m=
m0 ,解得t=3.8×4天=15.2天。
答案: 或α　15.2?
【核心素养——科学思维】
考　点　核反应方程及核能计算
1.各种核反应方程及典例:
2.核能计算的四种方法:
(1)根据ΔE=Δmc2计算,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,因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据平均结合能来计算核能:
原子核的结合能=平均结合能×核子数。
(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算,此时应注意动量、动能关系式p2=2mEk的应用。
3.核能计算中的关键词转化:
【典例2】(2020·三明高二检测)清华大学和香港大学的学生合作研制的太阳
能汽车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能提供给电动机来驱动
的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2正对太阳,能产生
120 V的电压,并对车上的电动机提供10 A的电流,电动机的直流电阻为4 Ω,
而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2。
(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的,即在太阳内
部持续不断地进行着热核反应,4个质子聚变为1个氦核 ,写出核反应方
程;
(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η1是多少?
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克?若太阳质量减少万分之三热核反应不能继续进行,计算太阳能存在多少年?(太阳的质量为2×1030 kg,结果保留一位有效数字)
【解析】(1)核反应方程:
(2)效率是:η1= =15%
(3)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为Δm=
=0.4×1010 kg
太阳的质量为2×1030 kg,太阳还能存在的时间为
t= s=1.5×1017 s=5×109年
答案:(1) 　(2)15%
(3)0.4×1010 kg　5×109年
【素养评价】
1.我们所说的太阳中所发生的“氢聚变”的实际过程并不是氢原子核直接聚变为氦原子核,而是借助碳、氮、氧的原子核进行的,其具体反应过程为如图所示的六步循环,请根据六步循环图,判断下列说法正确的是 (　　)
A.X粒子是电子
B.Y粒子是正电子
C.六步循环的总核反应方程为
D.①处所发生的核反应方程为
【解析】选D。 反应生成 的方程为 ,故X为 ,A错误
反应生成 的方程为 ,故Y粒子为 ,B错误; 六步循环
的总核反应方程为 ,故C 错误;①处 反应生成 的方程
为 ,D正确。
2.(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环,循环
的结果可表示为 ,已知 的质量分别为mp=1.007 8 u
和mα=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速。在4个 转变成1个 的过程
中,释放的能量约为 (　　)
A.8 MeV　　　B.16 MeV　　　C.26 MeV　　　D.52 MeV
【解析】选C。根据质能方程ΔE=Δm·c2,得ΔE=(4mp-mα-2me)·c2,因核反应前后质量亏损约为Δm=(1.007 8×4-4.002 6)u=0.028 6 u,故释放的能量约为ΔE=931 MeV/c2×Δm=26.6 MeV,C正确,A、B、D错误。