2019-2020學(xué)年高中物理第十九章原子核本章整合課件新人教版選修3 .ppt

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本章整合 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 對(duì)核反應(yīng)方程及類型的理解1 四類核反應(yīng)方程的比較 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 2 解題時(shí)注意事項(xiàng) 1 熟記一些粒子的符號(hào) 2 注意在核反應(yīng)方程中 質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的 在解有關(guān)力學(xué)綜合問題時(shí) 還有動(dòng)量守恒和能量守恒 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 例題1 有下列4個(gè)核反應(yīng)方程 核反應(yīng)類型依次屬于 A 衰變 裂變 人工轉(zhuǎn)變 聚變B 裂變 裂變 聚變 聚變C 衰變 衰變 聚變 聚變D 衰變 人工轉(zhuǎn)變 人工轉(zhuǎn)變 聚變 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 答案 A 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 變式訓(xùn)練1恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng) 當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí) 可以發(fā)生 氦燃燒 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 核能的計(jì)算1 利用質(zhì)能方程來計(jì)算核能 1 根據(jù)核反應(yīng)方程 計(jì)算核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損 m 2 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E mc2或 E mc2計(jì)算核能 方程 E mc2中若 m的單位用 kg c的單位用 m s 則 E的單位為 J 若 m的單位用 u 可直接用質(zhì)量與能量的關(guān)系式1u相當(dāng)于931 5MeV推算 E 此時(shí) E的單位為 兆電子伏 MeV 即1u 1 66 10 27kg 相當(dāng)于931 5MeV 即原子質(zhì)量單位1u對(duì)應(yīng)的能量為931 5MeV 這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用 2 利用平均結(jié)合能來計(jì)算核能原子核的結(jié)合能 核子的平均結(jié)合能 核子數(shù) 核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差 就是該次核反應(yīng)所釋放 或吸收 的核能 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 例題3 已知氘核的平均結(jié)合能為1 1MeV 氦核的平均結(jié)合能為7 1MeV 則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí) A 釋放出4 9MeV的能量B 釋放出6 0MeV的能量C 釋放出24 0MeV的能量D 吸收4 9MeV的能量解析 依據(jù)題意可寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為 因氘核的平均結(jié)合能為1 1MeV 氦核的平均結(jié)合能為7 1MeV 故結(jié)合前氘核的能量為E1 2 1 1MeV 結(jié)合后氦核的能量E2 4 7 1MeV 于是吸收的能量為 E 2E1 E2 24 0MeV 式中負(fù)號(hào)表示釋放核能 故選C 答案 C 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 2 核能 風(fēng)能等新能源是近來能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一 與煤 石油等傳統(tǒng)能源相比較 核能具有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 3 有一座城市 經(jīng)常受到大風(fēng)和風(fēng)沙的侵?jǐn)_ 為了合理使用新能源 計(jì)劃建造風(fēng)能發(fā)電站或太陽(yáng)能發(fā)電站 請(qǐng)用物理學(xué)知識(shí) 指出建造哪種類型的發(fā)電站更合適 并請(qǐng)說明理由 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 2 優(yōu)點(diǎn) 核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔 產(chǎn)能更多 缺點(diǎn) 核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性 難處理 建造成本高 3 建風(fēng)能發(fā)電站比較合理理由 在使用風(fēng)能發(fā)電時(shí) 根據(jù)能量守恒知識(shí) 一方面將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能 另一方面可以減弱風(fēng)速 減小對(duì)城市的破壞 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 核反應(yīng)與動(dòng)量 能量相結(jié)合的綜合問題1 核反應(yīng)過程中滿足四個(gè)守恒 質(zhì)量數(shù)守恒 電荷數(shù)守恒 動(dòng)量守恒 能量守恒 2 核反應(yīng)過程若在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 衰變后的新核和放出的粒子 粒子 粒子 形成外切圓或內(nèi)切圓 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 應(yīng)后生成氚核和 粒子 生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反 氚核與 粒子的速度之比為7 8 已知中子的質(zhì)量為m 質(zhì)子的質(zhì)量也可近似看做m 普朗克常量為h 1 寫出核反應(yīng)方程 2 該核反應(yīng)中 粒子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為多少 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 衰變與軌道原來靜止的原子核衰變發(fā)出射線 同時(shí)生成新核 若它們處在同一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)切圓和外切圓的物理圖景 判斷內(nèi)切 外切的理論依據(jù) 1 動(dòng)量守恒定律 新核與粒子的動(dòng)量大小相等 方向相反 2 帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子以某一初速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 受洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 左手定則 判斷粒子偏轉(zhuǎn)方向 粒子圓周運(yùn)動(dòng)的繞行方向 呈現(xiàn)內(nèi)切圓 外切圓物理圖景的規(guī)律 若原子核衰變放出的射線帶正電 則新核與粒子在磁場(chǎng)中的兩圓外切 若原子核衰變放出的射線帶負(fù)電 則內(nèi)切 兩圓的半徑大小由確立 因mv B相同 故電荷量多的為小圓 即新核必定是小圓 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 4 能量守恒定律 反應(yīng)前和反應(yīng)后系統(tǒng)的能量形式可能發(fā)生變化 但系統(tǒng)的總能量 包括核能 是不變的 5 衰變和 衰變的規(guī)律以及它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡特點(diǎn)如下表 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 例題5 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核 它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓 兩圓的直徑之比為7 1 如圖所示 那么碳14的衰變方程為 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 解析 原子核的衰變過程滿足動(dòng)量守恒 粒子與反沖核的速度方向相反 根據(jù)左手定則判斷得知 粒子與反沖核的電性相反 則知粒 答案 B 專題一 專題二 專題三 專題四 專題五 變式訓(xùn)練3一個(gè)原來靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核發(fā)生衰變 放出某種粒子后 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中形成如圖所示的徑跡 原子核放出的粒子可能是 A 氦核B 電子C 光子D 正電子解析 在此類反應(yīng)過程中 若為 衰變 由動(dòng)量守恒定律可知新核和 粒子運(yùn)動(dòng)方向相反 由左手定則 軌道半徑知識(shí)可知 兩者軌跡分別為半徑大小不同的外切圓 若為 衰變 同理可知新核和 粒子運(yùn)動(dòng)軌跡分別為半徑內(nèi)小 外大的內(nèi)切圓 恰如題圖所示 因此 選項(xiàng)B正確 答案 B