资源描述
专题十九 波粒二象性 原子结构和原子核1.1.光电效应光电效应2.2.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程3.3.氢原子光谱氢原子光谱4.4.氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式5.5.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期6.6.放射性同位素放射性同位素7.7.核力、核反应方程核力、核反应方程8.8.结合能、质量亏损结合能、质量亏损9.9.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆10.10.射线的危害和防护射线的危害和防护1.1.考纲对这部分内容的能力要求比较低，考试难度一般不大，考纲对这部分内容的能力要求比较低，考试难度一般不大，考试内容广泛，涉及到光电效应现象和光电效应实验规律、爱考试内容广泛，涉及到光电效应现象和光电效应实验规律、爱因斯坦光电效应方程、光的波粒二象性和德布罗意波、原子的因斯坦光电效应方程、光的波粒二象性和德布罗意波、原子的能级结构、能级公式、放射性现象、衰变、半衰期、核反应方能级结构、能级公式、放射性现象、衰变、半衰期、核反应方程、核能、裂变、聚变等各个方面，属于高考热点内容程、核能、裂变、聚变等各个方面，属于高考热点内容. .2.2.从高考的命题趋势来看，以新粒子、新能源或其他新素材为从高考的命题趋势来看，以新粒子、新能源或其他新素材为背景的信息题成为热点，考查的题型以选择题和填空题为主，背景的信息题成为热点，考查的题型以选择题和填空题为主，考查的难度中等偏下考查的难度中等偏下. .3.3.从近几年高考命题的情况来看，在今年的高考复习备考中要从近几年高考命题的情况来看，在今年的高考复习备考中要认真梳理课本中的基本概念和基本规律，注意概念和规律的理认真梳理课本中的基本概念和基本规律，注意概念和规律的理解和记忆，弄清知识间的联系，关注科技热点和科技进步解和记忆，弄清知识间的联系，关注科技热点和科技进步. . 黑体辐射黑体辐射【典例【典例1 1】(2011(2011江苏高考江苏高考) )下列描绘两种温度下黑体辐射强下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )( )【审题视角【审题视角】解答本题应把握黑体辐射的两个特点：解答本题应把握黑体辐射的两个特点：【关键点【关键点】(1)(1)黑体辐射强度变化：随温度的升高，各种波长的辐射都增黑体辐射强度变化：随温度的升高，各种波长的辐射都增强强. .(2)(2)黑体辐射波长移动：随温度的升高，辐射最强对应波长减黑体辐射波长移动：随温度的升高，辐射最强对应波长减小小. .【精讲精析【精讲精析】黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以选项短的方向移动，所以选项A A正确正确. .答案：答案：A A【命题人揭秘【命题人揭秘】黑体辐射的研究黑体辐射的研究量子论建立量子论建立(1)(1)通过对黑体辐射的研究，普朗克提出了量子论，开创了物通过对黑体辐射的研究，普朗克提出了量子论，开创了物理学新纪元理学新纪元(2)(2)黑体辐射强度与波长关系图源于教材，考查对黑体辐射强黑体辐射强度与波长关系图源于教材，考查对黑体辐射强度与波长关系图的理解度与波长关系图的理解 光的粒子性光的粒子性 光电效应光电效应【典例【典例2 2】(2011(2011新课标全国卷新课标全国卷) )在光电效应实验中，某金属在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为的截止频率相应的波长为0 0，该金属的逸出功为，该金属的逸出功为_._.若若用波长为用波长为(WW逸逸=h=h0 0，产生光电效应，产生光电效应. .(2)(2)最大初动能最大初动能E Ek k：E Ek k随入射光子频率的增大而增大随入射光子频率的增大而增大. .(3)(3)光电效应方程：揭示光的粒子性的能量守恒方程光电效应方程：揭示光的粒子性的能量守恒方程. .(4)(4)遏止电压遏止电压U U遏遏：不能形成光电流的最小反向电压：不能形成光电流的最小反向电压. . 原子结构原子结构 氢原子光谱氢原子光谱【典例【典例3 3】(2011(2011四川高考四川高考) )氢原子从能级氢原子从能级m m跃迁到能级跃迁到能级n n时辐时辐射红光的频率为射红光的频率为1 1，从能级，从能级n n跃迁到能级跃迁到能级k k时吸收紫光的频率时吸收紫光的频率为为2 2，已知普朗克常量为，已知普朗克常量为h h，若氢原子从能级，若氢原子从能级k k跃迁到能级跃迁到能级m m，则则( )( )A.A.吸收光子的能量为吸收光子的能量为hh1 1+ h+ h2 2B.B.辐射光子的能量为辐射光子的能量为hh1 1+ h+ h2 2C.C.吸收光子的能量为吸收光子的能量为hh2 2-h-h1 1D.D.辐射光子的能量为辐射光子的能量为hh2 2-h-h1 1【审题视角【审题视角】解答本题按以下思路进行：解答本题按以下思路进行：【精讲精析【精讲精析】氢原子从能级氢原子从能级m m跃迁到能级跃迁到能级n n时，辐射红光，时，辐射红光，E Em m-E-En n =h=h1 1从能级从能级n n跃迁到能级跃迁到能级k k时，吸收紫光，时，吸收紫光，E Ek k-E-En n=h=h2 2则从能级则从能级k k跃迁到能级跃迁到能级m m时，能量降低，辐射光子，辐射光子能时，能量降低，辐射光子，辐射光子能量为：量为：E Ek k-E-Em m=(E=(Ek k-E-En n)-(E)-(Em m-E-En n)=h)=h2 2-h-h1 1，故正确答案为选项故正确答案为选项D D答案：答案：D D【命题人揭秘【命题人揭秘】画氢原子能级图分析氢原子光谱画氢原子能级图分析氢原子光谱(1)(1)氢原子能级图特点：量子数氢原子能级图特点：量子数n n越大，能量值越大，能级间距越大，能量值越大，能级间距越小越小. .(2)(2)能级跃迁能量特点：高能级向低能级跃迁辐射光子，低能能级跃迁能量特点：高能级向低能级跃迁辐射光子，低能级向高能级跃迁吸收光子，能级差越大光子能量越大级向高能级跃迁吸收光子，能级差越大光子能量越大. .(3)(3)自发跃迁的可能性：第自发跃迁的可能性：第n n能级上一个氢原子有能级上一个氢原子有(n-1)(n-1)条可能条可能光谱线；第光谱线；第n n能级上一群氢原子有能级上一群氢原子有 条可能光谱线条可能光谱线. .(4)(4)氢原子电离能：第氢原子电离能：第n n能级氢原子电离需吸收的电离能为能级氢原子电离需吸收的电离能为E E电离电离=-E=-En n. .n n12 天然放射现象天然放射现象 衰变衰变【典例【典例4 4】(2011(2011上海高考上海高考) )天然放射性元天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知所示，由此可推知( )( )A.A.来自于原子核外的电子来自于原子核外的电子B.B.的电离作用最强，是一种电磁波的电离作用最强，是一种电磁波C.C.的电离作用较强，是一种电磁波的电离作用较强，是一种电磁波D.D.的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【审题视角【审题视角】解答本题可按以下思路分析解答本题可按以下思路分析: :【精讲精析【精讲精析】衰变的射线均来自于核内，衰变的射线均来自于核内，A A错；从图中可看出，错；从图中可看出，一张纸能挡住一张纸能挡住射线，则射线，则射线一定是射线一定是射线，其贯穿本领最射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速氦核流，差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速氦核流，B B错；错；铝板能挡住铝板能挡住，而不能挡住，而不能挡住，说明，说明一定是一定是射线，其电离射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D D对对C C错错. .答案：答案：D D【命题人揭秘【命题人揭秘】三种射线的产生及特点三种射线的产生及特点(1)(1)天然放射现象即衰变，放出的射线有天然放射现象即衰变，放出的射线有、三种，都三种，都是从原子核内部放射出来的高速粒子流，只有是从原子核内部放射出来的高速粒子流，只有射线是电磁波射线是电磁波. .(2)(2)、三种射线的电离作用、穿透能力和在电磁场中三种射线的电离作用、穿透能力和在电磁场中的偏转情况各不相同，的偏转情况各不相同，射线电离作用最强，射线电离作用最强，射线电离作用射线电离作用最弱；最弱；射线穿透能力最强，射线穿透能力最强，射线穿透能力最弱；只有射线穿透能力最弱；只有射射线在电磁场中不发生偏转线在电磁场中不发生偏转. . 核反应方程核反应方程 原子核的组成原子核的组成【典例【典例5 5】(2011(2011海南高考海南高考)2011)2011年年3 3月月1111日，日本发生九级大日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故地震，造成福岛核电站的核泄漏事故. .在泄漏的污染物中含有在泄漏的污染物中含有131131I I和和137137CsCs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射有危害的辐射. .在下列四个式子中，有两个能分别反映在下列四个式子中，有两个能分别反映131131I I和和137137CsCs衰变过程，它们分别是衰变过程，它们分别是_和和_(_(填入正确选项前填入正确选项前的字母的字母).).131131I I和和137137CsCs原子核中的中子数分别是原子核中的中子数分别是_和和_._.A.XA.X1 11371375656Ba+Ba+1 10 0n nB.XB.X2 21311315454Xe+Xe+0 0-1-1e eC.XC.X3 31371375656Ba+Ba+0 0-1-1e eD.XD.X4 41311315454Xe+Xe+1 11 1p p【审题视角【审题视角】解答本题的思路如下：解答本题的思路如下：【精讲精析【精讲精析】从四个核反应方程看出能够产生从四个核反应方程看出能够产生粒子的只有粒子的只有B B、C C，再由质量数和核电荷数守恒可以得出能反映，再由质量数和核电荷数守恒可以得出能反映131131I I衰变过程的衰变过程的是方程是方程B B，131131I I原子核中的中子数是原子核中的中子数是131-53=78131-53=78；能反映；能反映137137CsCs衰衰变过程的是方程变过程的是方程C C，137137CsCs原子核中的中子数是原子核中的中子数是137-55=82.137-55=82.答案：答案：B C 78 82B C 78 82失失分分提提示示(1)(1)不能由衰变放出不能由衰变放出、三种射线的特点判断核反三种射线的特点判断核反应方程应方程. .(2)(2)不能由核反应方程确定不能由核反应方程确定I I、CsCs的核子数和质子数从而推的核子数和质子数从而推出中子数出中子数. .备备考考指指南南(1)(1)理解并掌握天然放射现象、衰变规律和特点理解并掌握天然放射现象、衰变规律和特点. .(2)(2)掌握原子核的组成，质子数掌握原子核的组成，质子数+ +中子数中子数= =质量数质量数( (核子数核子数) )，并能根据原子核符号确定这些量并能根据原子核符号确定这些量. .【阅卷人点拨【阅卷人点拨】 光的粒子性光的粒子性 光电效应光电效应 高考指数高考指数: :1.(20121.(2012北京高考北京高考)“)“约瑟夫森结约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成由超导体和绝缘体制成. .若若在结两端加恒定电压在结两端加恒定电压U U，则它会辐射频率为，则它会辐射频率为的电磁波，且的电磁波，且与与U U成正比，即成正比，即=kU=kU. .已知比例系数已知比例系数k k仅与元电荷仅与元电荷e e的的2 2倍和普朗克常倍和普朗克常量量h h有关有关. .你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k k的值可能为的值可能为( ) ( ) A. A. B. B. C.2heC.2heD.D.h2e2eh12he【解题指南【解题指南】本题需要把握以下两点：本题需要把握以下两点：(1)(1)电磁波的频率、普朗克常量、能量之间的关系电磁波的频率、普朗克常量、能量之间的关系. .(2)(2)电压、电量与能量的关系电压、电量与能量的关系. .【解析【解析】选选B.B.电磁波的频率电磁波的频率、普朗克常量、普朗克常量h h、能量、能量E E之间的关之间的关系系E=hE=h，因为，因为=kU=kU，所以，所以E=hkUE=hkU；电压；电压U U、电量、电量q q与能量与能量E E的关的关系是系是E=qUE=qU，由题意知，由题意知q=2eq=2e，所以，所以2ek.h2.(20112.(2011上海高考上海高考) )用一束紫外线照射某金属时不能产生光电用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )( )A.A.改用频率更小的紫外线照射改用频率更小的紫外线照射B.B.改用改用X X射线照射射线照射C.C.改用强度更大的原紫外线照射改用强度更大的原紫外线照射 D.D.延长原紫外线的照射时间延长原紫外线的照射时间【解析【解析】选选B.B.根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，频率必须大于金属的极限频率，A A错；与光照射时间无关，错；与光照射时间无关，D D错；错；与光强度无关，与光强度无关，C C错；错；X X射线的频率比紫外线频率高，故射线的频率比紫外线频率高，故B B对对3.(20113.(2011广东高考广东高考) )光电效应实验中，下列表述正确的是光电效应实验中，下列表述正确的是( )( )A.A.光照时间越长光电流越大光照时间越长光电流越大B.B.入射光足够强就可以有光电流入射光足够强就可以有光电流C.C.遏止电压与入射光的频率有关遏止电压与入射光的频率有关D.D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析【解析】选选C C、D.D.光电流的大小与入射光的强度有关，光电流的大小与入射光的强度有关，A A错错误产生光电效应的条件是：入射光的频率大于或等于被照射误产生光电效应的条件是：入射光的频率大于或等于被照射材料的极限频率由材料的极限频率由hh=W=W0 0+E+Ek k和和eUeUc c=E=Ek k知，入射光的频率达不知，入射光的频率达不到极限频率，增加照射光的强度是不能产生光电流的，所以到极限频率，增加照射光的强度是不能产生光电流的，所以B B错误，错误，C C、D D正确正确4.(20114.(2011福建高考福建高考) )爱因斯坦因提出了光爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得获得19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖. .某种金属逸某种金属逸出光电子的最大初动能出光电子的最大初动能E Ekmkm与入射光频率与入射光频率的关系如图所示，其中的关系如图所示，其中0 0为极限频率为极限频率. .从图中可以确定的是从图中可以确定的是( )( )A.A.逸出功与逸出功与有关有关B.EB.Ekmkm与入射光强度成正比与入射光强度成正比C.C.当当0 0时，会逸出光电子时，会逸出光电子D.D.图中直线的斜率与普朗克常量有关图中直线的斜率与普朗克常量有关【解析【解析】选选D.D.光电子的最大初动能与入射光频率的关系是光电子的最大初动能与入射光频率的关系是E Ekmkm =h-W=h-W0 0，结合图象易判断，结合图象易判断D D正确正确5.(20105.(2010浙江高考浙江高考) )在光电效应实在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线电压之间的关系曲线( (甲光、乙光、甲光、乙光、丙光丙光) )，如图所示，如图所示. .则可判断出则可判断出( )( )A.A.甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B.B.乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C.C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D.D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能初动能【解题指南【解题指南】解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)(1)搞清光电流与电压的关系搞清光电流与电压的关系. .(2)(2)熟记截止频率、遏止电压和光电子最大初动能等概念熟记截止频率、遏止电压和光电子最大初动能等概念. .【解析【解析】选选B.B.由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D D项错误；根据项错误；根据爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程E Ek k=h-W=h-W0 0知甲光和乙光的频率相等，且知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故小于丙光的频率，故A A错误，错误，B B正确；截止频率是由金属决定的正确；截止频率是由金属决定的, ,与入射光无关，故与入射光无关，故C C错误错误. .6.(20126.(2012江苏高考江苏高考)A)A、B B两种光子的能量之比为两种光子的能量之比为2121，它们都，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为别为E EA A、E EB B. .求求A A、B B两种光子的动量之比和该金属的逸出功两种光子的动量之比和该金属的逸出功. .【解析【解析】光子能量光子能量=h=h, ,动量动量 且且得得 则则p pA AppB B=21=21A A照射时，光电子的最大初动能照射时，光电子的最大初动能E EA A=A A-W-W0 0. .同理，同理，E EB B=B B-W-W0 0, ,解得解得W W0 0=E=EA A-2E-2EB B答案：答案：21 E21 EA A-2E-2EB Bhp,c pc，7.(20107.(2010江苏高考江苏高考)(1)(1)研究光电效应电路研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板照射密封真空管的钠极板( (阴极阴极K)K)，钠极板，钠极板发射出的光电子被阳极发射出的光电子被阳极A A吸收，在电路中形吸收，在电路中形成光电流成光电流. .下列光电流下列光电流I I与与A A、K K之间的电压之间的电压U UAKAK的关系图象中，正确的是的关系图象中，正确的是( )( )(2)(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子是光电子. .光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(_(选填选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”) )， 原因是原因是_._.(3)(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4 eV-3.4 eV和和-1.51 eV-1.51 eV， 金属钠的截止频率为金属钠的截止频率为5.535.5310101414 Hz, Hz, 普朗克常量普朗克常量h=6.63h=6.631010-34 -34 JsJs. .请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应效应. .【解析【解析】(1)(1)选选C.C.由爱因斯坦光电效应方程由爱因斯坦光电效应方程E Ek k=h-W=h-W0 0和动能定和动能定理理eUeUc c=E=Ek k，可得，可得:U:Uc c= = 遏止电压遏止电压U Uc c与入射光的频率有与入射光的频率有关，与光的强度无关关，与光的强度无关. .由发生光电效应规律可知，光电流与光由发生光电效应规律可知，光电流与光的强度有关，光越强，光电流越强的强度有关，光越强，光电流越强. .所以选项所以选项C C正确正确,A,A、B B、D D错错误误. .(2)(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，由于光电子在从金属表面逸出的过程中，要受到金属表面层中力的光电子在从金属表面逸出的过程中，要受到金属表面层中力的阻碍作用阻碍作用( (或需要克服逸出功或需要克服逸出功).).所以在光电子从金属表面逸出所以在光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小减小的过程中，其动量的大小减小. .0Whee，(3)(3)氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出的光氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出的光子能量为子能量为E=EE=E3 3-E-E2 2，代入数据得，代入数据得E=1.89 eVE=1.89 eV，金属钠的逸出功，金属钠的逸出功W W0 0=h=h0 0，代入数据得，代入数据得W W0 0=2.3 eV=2.3 eV，因为，因为EWE2 21 1，则，则( )( )A.A.0 0n).(h(mn).(h是普朗克常量，是普朗克常量，h h6.6266.62610103434 Js Js) )(3)(3)轨道轨道: :原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应动相对应. .原子的定态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续原子的定态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的的. .4.4.氢原子的能级氢原子的能级(1)(1)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：氢原子的能级公式： (n(n1,2,3)1,2,3)，其中，其中E E1 1为基态为基态能量，能量，E E1 113.6 eV13.6 eV. .氢原子的半径公式：氢原子的半径公式：r rn nn n2 2r r1 1(n(n1,2,3)1,2,3)，其中，其中r r1 1为基态为基态半径，又称玻尔半径半径，又称玻尔半径. .r r1 10.530.5310101010 m. m.n121EEn(2)(2)氢原子的能级图如图所示氢原子的能级图如图所示. .【名师点睛【名师点睛】理解能级跃迁时应注意：理解能级跃迁时应注意：1.1.原子跃迁条件原子跃迁条件hhE Em mE En n(m(mn)n)只适用于光子和原子作用而只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况使原子在各定态之间跃迁的情况. .对于光子和原子作用而使原对于光子和原子作用而使原子电离时，只要入射光的能量子电离时，只要入射光的能量E13.6 eVE13.6 eV，原子就能吸收，原子就能吸收. .对对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于或等于能级差即可级差即可. .2.2.原子跃迁发出的光谱线条数原子跃迁发出的光谱线条数N NC Cn n2 2 是一群氢原子，是一群氢原子，而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径而不是一个，因为某一个氢原子有固定的跃迁路径. .n n 12， 天然放射现象天然放射现象1.1.三种射线的比较三种射线的比较种种 类类射线射线射线射线射线射线组组 成成高速氦核流高速氦核流高速电子流高速电子流光子流光子流( (高频高频电磁波电磁波) )带电荷量带电荷量2e2ee e0 0质质 量量4m4mp p静止质量为零静止质量为零符符 号号4 42 2HeHe0 01 1e epm1 840种种 类类射线射线射线射线射线射线速速 度度0.1c0.1c0.99c0.99cc c在电磁场中在电磁场中偏转偏转偏转偏转不偏转不偏转贯穿本领贯穿本领最弱最弱较强较强最强最强贯穿实例贯穿实例用一张纸能挡用一张纸能挡住住穿透几毫米厚穿透几毫米厚的铝板的铝板穿透几厘米厚的穿透几厘米厚的铅板和几十厘米铅板和几十厘米厚的混凝土厚的混凝土对空气的电离对空气的电离作用作用很强很强较弱较弱很弱很弱种种 类类射线射线射线射线射线射线在空气中的径迹在空气中的径迹粗、短、直粗、短、直细、长、曲折细、长、曲折最长最长能使胶片能使胶片感光感光感光感光感光感光产生机理产生机理核内两个中核内两个中子和两个质子和两个质子结合得比子结合得比较紧密，有较紧密，有时会作为一时会作为一个整体从原个整体从原子核中射出子核中射出来来核内的中子可核内的中子可以转化为一个以转化为一个质子和一个电质子和一个电子，产生的电子，产生的电子从核中发射子从核中发射出来出来放射性原子核在放射性原子核在发生发生衰变、衰变、衰变后产生的新衰变后产生的新核如果处于高能核如果处于高能级，当它向低能级，当它向低能级跃迁时，辐射级跃迁时，辐射光子光子2.2.原子核衰变规律原子核衰变规律衰变类型衰变类型 衰衰 变变 衰衰 变变衰变方程衰变方程A AZ ZXXA A4 4Z Z2 2Y Y4 42 2HeHeA AZ ZXXA A Z Z1 1Y Y0 01 1e e衰变实质衰变实质2 2个质子和个质子和2 2个中子结合成一个中子结合成一个整体射出个整体射出 中子转化为质子和中子转化为质子和电子电子 2 21 11 1H H2 21 10 0nn4 42 2HeHe1 10 0nn1 11 1H H0 01 1e e衰变规律衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒电荷数守恒、质量数守恒3.3.半衰期半衰期根据半衰期的概念，可总结出公式根据半衰期的概念，可总结出公式式中式中N N原原、m m原原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N N余余、m m余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，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 t表示衰变时间，表示衰变时间，表示半衰期表示半衰期. .t/t/11NN ( )mm ( )22原原余余，【名师点睛【名师点睛】1.1.自然界中原子序数大于或等于自然界中原子序数大于或等于8383的所有元素，都能自发地放的所有元素，都能自发地放出射线；原子序数小于出射线；原子序数小于8383的元素，有的也具有放射性的元素，有的也具有放射性. .2.2.天然放射现象说明原子核是有内部结构的天然放射现象说明原子核是有内部结构的. .元素的放射性不元素的放射性不受单质或化合物存在形式的影响受单质或化合物存在形式的影响. .3.3.每发生一次每发生一次衰变产生的新原子核电荷数减少衰变产生的新原子核电荷数减少2 2，质量数减，质量数减少少4 4；每发生一次；每发生一次衰变，产生的新原子核电荷数增加衰变，产生的新原子核电荷数增加1 1，质量，质量数不变数不变. .4.4.对半衰期的理解对半衰期的理解(1)(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言. .(2)(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定的，跟原子所处的物理状态( (如温度、压强如温度、压强) )或化学状态或化学状态( (如如单质、化合物单质、化合物) )无关无关. . 核反应、核能核反应、核能1.1.放射性同位素及其应用和防护放射性同位素及其应用和防护(1)(1)人造放射性同位素的三个优点人造放射性同位素的三个优点放射强度容易控制放射强度容易控制. .可以制成各种所需的形状可以制成各种所需的形状. .半衰期很半衰期很短，废料容易处理短，废料容易处理. .(2)(2)四个应用四个应用工业部门使用射线测厚度工业部门使用射线测厚度利用利用射线的穿透特性射线的穿透特性. .烟雾报警器的使用烟雾报警器的使用利用射线的电离作用，增加烟雾导电利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度离子浓度. .农业应用农业应用射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等细菌、抑制发芽等. .作示踪原子作示踪原子利用放射性同位素与非放射性同位素有相同利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质的化学性质. .(3)(3)放射性污染与防护放射性污染与防护名名 称称举例与措施举例与措施说说 明明污污 染染核爆炸核爆炸 核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的烈的射线和中子流，长期存在放射性污射线和中子流，长期存在放射性污染染核泄漏核泄漏 核工业生产和核科学研究中使用放射性原核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染材料，一旦泄漏就会造成严重污染医疗照射医疗照射 医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡病人受到损害，甚至造成病人的死亡名名 称称举例与措施举例与措施说说 明明防防 护护 密封防护密封防护 把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距离防护距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻受到的危害就越轻时间防护时间防护 尽量减少受辐射的时间尽量减少受辐射的时间 屏蔽防护屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用作用. .铅的屏蔽作用最好铅的屏蔽作用最好2.2.核反应的四种类型核反应的四种类型类类 型型可可 控控 性性核反应方程典例核反应方程典例衰变衰变衰变衰变自发自发 2382389292UU2342349090ThTh4 42 2HeHe衰变衰变自发自发2342349090ThTh2342349191PaPa0 01 1e e 人工转变人工转变14147 7N N4 42 2HeHe17178 8O O1 11 1H(H(卢瑟福发现质子卢瑟福发现质子) )27271313Al+Al+4 42 2HeHe30301515P+P+1 10 0n n( (约里奥约里奥- -居里夫妇发现居里夫妇发现放射性同位素，同时探放射性同位素，同时探测到正电子测到正电子) )30301515P P30301414Si+Si+0 0+1+1e e 类类 型型可可 控控 性性核反应方程典例核反应方程典例重核裂变重核裂变 比较容易进比较容易进行人工控制行人工控制2352359292U U1 10 0nn1441445656BaBa89893636KrKr3 31 10 0n n2352359292U U1 10 0nn1361365454XeXe90903838SrSr10101 10 0n n轻核聚变轻核聚变 除氢弹外均除氢弹外均无法控制无法控制 2 21 1H H3 31 1HH4 42 2HeHe1 10 0n+17.6 MeVn+17.6 MeV3.3.核力与核能核力与核能(1)(1)核力的概念：原子核里的核子间存在互相作用的核力核力的概念：原子核里的核子间存在互相作用的核力. .(2)(2)核力的作用核力的作用: :核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核子核. .(3)(3)核力的三个特点核力的三个特点核力是强相互作用的一种表现核力是强相互作用的一种表现. .核力是短程力，作用范围在核力是短程力，作用范围在1.51.510101515 m m之内之内. .每个核子只跟邻近的核子发生核力作用每个核子只跟邻近的核子发生核力作用, ,这种性质称为核力这种性质称为核力的饱和性的饱和性. .(4)(4)核能核能质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即它的质量成正比，即E Emcmc2 2. .质能方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的质能方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少量也减少. .核能的获得方式：重核裂变和轻核聚变核能的获得方式：重核裂变和轻核聚变聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3 34 4倍倍. .【状元心得【状元心得】确定衰变次数的方法确定衰变次数的方法方法一：二元一次方程法方法一：二元一次方程法. .设放射性元素设放射性元素A AZ ZX X经过经过n n次次衰变和衰变和m m次次衰变后，变成稳定的新元素衰变后，变成稳定的新元素AAZZY Y，则表示该核反应的方，则表示该核反应的方程为程为A AZ ZXXAAZZY Yn n4 42 2HeHem m0 0-1-1e.e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A AAA4n Z4n ZZZ2n2nm.m.方法二：衰变特点法方法二：衰变特点法. .因为因为衰变对质量数无影响，先由质量衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变衰变的次数的次数. .【名师点睛【名师点睛】对质能方程的理解应注意：对质能方程的理解应注意：1.1.核子在结合成原子核时出现质量亏损核子在结合成原子核时出现质量亏损mm，其能量也要相应，其能量也要相应减少，即减少，即EEmcmc2 2. .2.2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加mm，吸收的能量为，吸收的能量为EEmcmc2 2. .3.3.根据根据EEmcmc2 2计算核能时，质量亏损计算核能时，质量亏损mm是质量而不是质是质量而不是质量数，其单位是量数，其单位是“kg”kg”，c c的单位是的单位是“m/sm/s”，EE的单位是的单位是“J”.J”.4.4.根据根据EEmm931.5 MeV931.5 MeV计算核能时，因计算核能时，因1 1原子质量单位原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 MeV931.5 MeV的能量，所以计算时的能量，所以计算时mm的单位是的单位是“u”u”，EE的单位是的单位是“MeVMeV”.”.
展开阅读全文