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1、第二讲放射性元素的衰变核能走进高考第一关考点关考点精析一､天然放射现象1.天然放射现象贝克勒尔发现天然放射现象,揭开了人类研究原子核结构的序幕.通过对无数放射现象的研究,人们发现了原子序数大于[1]83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于[2]83的天然存在的元素有些也有放射性,它们放射出来的射线共有三种.2.三种射线(1)α射线:速度为光速1/10的氦核流,[3]贯穿作用弱,[4]电离作用很强.不能穿透薄纸或薄铝箔(2)β射线:速度约为光速99%的电子流,[5]贯穿作用很强,[6]电离作用较弱.能穿透几毫米的铝板.(3)γ射线:速度为光速的光子流(波
2、长极短的[7]电磁波),贯穿作用最强,电离作用很弱.能穿透几厘米的铅板二、原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核,产生另一种新核的反应过程,即:AZX+x→A′Z′Y+y其中AZX是靶核的符号,x为入射粒子,A′Z′Y是新核,y是放射出粒子的符号.1.1919年,卢瑟福发现质子的核反应方程为:147N+42He→178O+11H衰变规律可用公式或表示.式中的N0,m0表示元素在t=0时的原子核数、质量,τ为半衰期,N、m表示这种元素的原子核在经过时间t后尚未衰变的原子核数与质量.2.1932年,查德威克发现中子的核反应方程为:94Be+42He→126C+10n3
3、.1934年,约里奥·居里夫妇发现了放射性同位素核反应方程为:2713Al+42He→3015P+10n3015P→3014Si+01e原子核的人工转变使人们推知原子核的组成:由质子和中子组成.核电荷数=质子数、质量数=质子数+中子数.原子核反应遵守[8]质量数和[9]电荷数守恒.三、原子核的衰变原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化.1.α衰变:α衰变的实质是其元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核),每发生一次α衰变,新元素与原元素比较,核电荷数减少[10]2,质量数减少[11]4,即AZX→A-4Z-2Y+42He2.β衰变:β衰
4、变的实质是其元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子.每发生一次β衰变,新元素与原元素比较,核电荷数增加[12]1,质量数不变.即AZX→AZ+1Y+0-1e3.γ衰变:γ衰变是伴随着α衰变和β衰变同时发生的,γ衰变不改变原子核的电荷数和质量数.4.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子所处在物理状态和化学状态无关.四、核能1.核力:相邻核子之间的作用力(1)核力与核子是否带电无关,质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用.(2)核力是短程力,只在[13]2.0×1
5、0-15m的极短距离内有核力作用,超过这个距离,核力就迅速减小为零.由于质子和中子的半径约为[14]0.8×10-15m,所以每个核子只能跟它的相邻的核子间才有力的作用.(3)核力是很强的力.2.核能由于原子核中的核子间存在强大的核力,使得原子核成为一个坚固的集合体,要把原子核中的核子拆散,就得克服核力而做巨大的功,反之,要把核子集合成一个原子核,就要放出巨大的能量.单个核子结合成原子核或原子核分裂成单个核子,放出或吸收的能量叫原子核的[15]结合能.3.质能方程(1)质量亏损:组成原子核的核子质量与原子核的质量之差叫[16]质量亏损.(2)质能方程:一定的能
6、量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=[17]mc2.核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应地减少,即ΔE=Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2.4.核能的计算根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV,即ΔE=Δm×931.5MeV.注意该式中Δm单位是u,ΔE单位的是MeV.5.核能的利用途径(1)重核裂变:重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个)中等质量核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子,
7、并释放出大量核能.为了使铀235裂变时发生链式反应:铀块的体积应大于它的[18]临界体积.如:23592U+10n→9236Kr+14156Ba+310n.(2)轻核聚变:某些轻核结合成质量较大的核,同时释放出大量核能的反应过程,要想使氘核和氚核结合成氦核,必须达到几百万度以上的高温,因此聚变反应又叫热核反应,如:21H+31H→42He+10n.考题精练1.下面列出的是一些核反应方程:3015P→3014Si+X,94Be+21H→105B+Y;42He+42He→73Li+Z,其中()A.X是质子,Y是中子,Z是正电子B.X是正电子,Y是质子,Z是中子C.
8、X是中子,Y是正电子,Z是质子D.X是
