放射性元素的衰变核能.ppt

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1、第1页 第1页 第二讲第二讲 放射性元素的衰变放射性元素的衰变 核能核能第2页 第2页 走进高考第一关走进高考第一关 考点关考点关考点精析考点精析第3页 第3页 一一 天然放射现象天然放射现象1.天然放射现象天然放射现象贝克勒尔发现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揭开了人类研究原子核结构的序幕幕.通过对无数放射现象的研究通过对无数放射现象的研究,人们发现了原子序数大于人们发现了原子序数大于183的所有天然存在的元素都有放射性的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于原子序数小于283的天然存在的元素有些也有放射性的天然存在的元素有些也有放射性,它们放射出来的

2、它们放射出来的射线共有三种射线共有三种.第4页 第4页 2.三种射线三种射线(1)射线射线:速度为光速速度为光速1/10的氦核流的氦核流,3贯穿贯穿作用弱作用弱,4电离电离作作用很强用很强.不能穿透薄纸或薄铝箔不能穿透薄纸或薄铝箔(2)射线射线:速度约为光速速度约为光速99%的电子流的电子流,5贯穿贯穿作用很强作用很强,6电电离离作用较弱作用较弱.能穿透几毫米的铝板能穿透几毫米的铝板.(3)射线射线:速度为光速的光子流速度为光速的光子流(波长极短的波长极短的7电磁波电磁波),贯穿作贯穿作用最强用最强,电离作用很弱电离作用很弱.能穿透几厘米的铅板能穿透几厘米的铅板第5页 第5页 二、原子核的人工

3、转变二、原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核用高能粒子轰击靶核,产生另一种新核的反应过程产生另一种新核的反应过程,即即:AZX+xAZY+y其中其中AZX是靶核的符号是靶核的符号,x为入射粒子为入射粒子,AZY是新核是新核,y是放射出粒是放射出粒子的符号子的符号.1.1919年年,卢瑟福发现质子的核反应方程为卢瑟福发现质子的核反应方程为:147N+42He178O+11H第6页 第6页 衰变规律可用公式衰变规律可用公式 或或 表示表示.式中的式中的N0,m0表示元素在表示元素在t=0时的原子核数、质量时的原子核数、质量,为半衰期为半衰期,N、m表示这种元素的原子核在经过时间表示这种元素的原子核在

4、经过时间t后尚未衰变的原子核数与后尚未衰变的原子核数与质量质量.第7页 第7页 2.1932年年,查德威克发现中子的核反应方程为查德威克发现中子的核反应方程为:94Be+42He126C+10n3.1934年年,约里奥约里奥居里夫妇发现了放射性同位素核反应方程居里夫妇发现了放射性同位素核反应方程为为:2713Al+42He3015P+10n3015P3014Si+01e第8页 第8页 原子核的人工转变使人们推知原子核的组成原子核的人工转变使人们推知原子核的组成:由质子和中子组由质子和中子组成成.核电荷数核电荷数=质子数、质量数质子数、质量数=质子数质子数+中子数中子数.原子核反原子核反应遵守应

5、遵守8质量数质量数和和9电荷数电荷数守恒守恒.第9页 第9页 三、原子核的衰变三、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原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化.1.衰变衰变:衰变的实质是其元素的原子核同时放出由两个质子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和两个中子组成的粒子(即氦核即氦核),每发生一次每发生一次衰变衰变,新元素新元素与原元素比较与原元素比较,核电荷数减少核电荷数减少102,质量数减少质量数减少114,即即AZXA-4Z-2Y+42He2.衰变衰变:衰变的实质是其元素的原子核内的一个中子变成质衰变的实质是其元素的原子核内的一个中子变

6、成质子时放射出一个电子子时放射出一个电子.每发生一次每发生一次衰变衰变,新元素与原元素比新元素与原元素比较较,核电荷数增加核电荷数增加121,质量数不变质量数不变.即即AZX AZ+1Y+0-1e第10页 第10页 3.衰变衰变:衰变是伴随着衰变是伴随着衰变和衰变和衰变同时发生的衰变同时发生的,衰变不改衰变不改变原子核的电荷数和质量数变原子核的电荷数和质量数.4.半衰期半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间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,跟原子跟原子所处在物理状态和化学状态无关所处

7、在物理状态和化学状态无关.第11页 第11页 四、核能四、核能1.核力核力:相邻核子之间的作用力相邻核子之间的作用力(1)核力与核子是否带电无关核力与核子是否带电无关,质子与质子之间、质子与中子质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用之间、中子与中子之间都可以有核力作用.(2)核力是短程力核力是短程力,只在只在132.010-15m的极短距离内有核力作的极短距离内有核力作用用,超过这个距离超过这个距离,核力就迅速减小为零核力就迅速减小为零.由于质子和中子的由于质子和中子的半径约为半径约为140.810-15m,所以每个核子只能跟它的相邻的所以每个核子只能跟它的相邻的核子间

8、才有力的作用核子间才有力的作用.第12页 第12页 (3)核力是很强的力核力是很强的力.第13页 第13页 2.核能核能由于原子核中的核子间存在强大的核力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使得原子核成为一个坚固的集合体坚固的集合体,要把原子核中的核子拆散要把原子核中的核子拆散,就得克服核力而就得克服核力而做巨大的功做巨大的功,反之反之,要把核子集合成一个原子核要把核子集合成一个原子核,就要放出巨就要放出巨大的能量大的能量.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,放出或吸收放出或吸收的能量叫原子核的的能量叫原子核的15结合能结合能

9、.第14页 第14页 3.质能方程质能方程(1)质量亏损质量亏损:组成原子核的核子质量与原子核的质量之差叫组成原子核的核子质量与原子核的质量之差叫16质量亏损质量亏损.(2)质能方程质能方程:一定的能量和一定的质量相联系一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量物体的总能量和它的质量成正比和它的质量成正比,即即E=17mc2.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m,其能量也要相应地其能量也要相应地减少减少,即即E=mc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加相应的质量增加m,吸收的能量吸收的能量E=mc2.第15页 第

10、15页 4.核能的计算核能的计算根据根据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5 MeV能量能量,用核子结合成用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即即E=m931.5 MeV.注意该式中注意该式中m 单位是单位是u,E单位的单位的是是MeV.第16页 第16页 5.核能的利用途径核能的利用途径(1)重核裂变重核裂变:重核俘获一个中子后分裂成为两个重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个或多个)中等中等质量核的反应过程质量核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子重核裂变的同时放出几个中子,并释放并释放出大量核能出大量

11、核能.为了使铀为了使铀235裂变时发生链式反应裂变时发生链式反应:铀块的体积铀块的体积应大于它的应大于它的18临界临界体积体积.如如:23592U+10n9236Kr+14156Ba+310n.(2)轻核聚变轻核聚变:某些轻核结合成质量较大的核某些轻核结合成质量较大的核,同时释放出大量同时释放出大量核能的反应过程核能的反应过程,要想使氘核和氚核结合成氦核要想使氘核和氚核结合成氦核,必须达到必须达到几百万度以上的高温几百万度以上的高温,因此聚变反应又叫热核反应因此聚变反应又叫热核反应,如如:21H+31H42He+10n.第17页 第17页 考题精练考题精练1.下面列出的是一些核反应方程下面列出

12、的是一些核反应方程:3015P3014Si+X,94Be+21H10 5B+Y;42He+42He73Li+Z,其中其中()A.X是质子是质子,Y是中子是中子,Z是正电子是正电子B.X是正电子是正电子,Y是质子是质子,Z是中子是中子C.X是中子是中子,Y是正电子是正电子,Z是质子是质子D.X是正电子是正电子,Y是中子是中子,Z是质子是质子第18页 第18页 解析解析:根据核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律根据核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律,可知题中所涉及的各粒子为可知题中所涉及的各粒子为:01X正电子正电子,10Y中子中子,11Z质子质子,可知正确选项为可知正确选项为D

13、.答案答案:D第19页 第19页 2.从从23592U衰变为衰变为20782Pb,要经过要经过衰变和衰变和衰变的次数是衰变的次数是()A.14次次衰变和衰变和10次次衰变衰变B.7次次衰变和衰变和4次次衰变衰变C.10次次衰变和衰变和14次次衰变衰变D.4次次衰变和衰变和7次次衰变衰变答案答案:B第20页 第20页 解析解析:设设衰变和衰变和衰变的次数分别为衰变的次数分别为x和和y,则则解得解得x=7,y=4,故选故选B.第21页 第21页 3.(2010新创题新创题)近段时间近段时间,朝鲜的朝鲜的“核危机核危机”引起了全球的瞩引起了全球的瞩目目,其焦点问题就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆其

14、焦点问题就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆,重重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚钚239(23994Pu),这种这种23994Pu可由铀可由铀239(23992U)经过经过n次次衰衰变而产生变而产生,则则n为为()A.2 B.239C.145 D.92答案答案:A第22页 第22页 4.(2010上海高考上海高考)现已建成的核电站发电的能量来自于现已建成的核电站发电的能量来自于()A.天然放射性元素衰变放出的能量天然放射性元素衰变放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量重核裂变

15、放出的能量D.化学反应放出的能量化学反应放出的能量解析解析:现在核电站所用原料主要是铀现在核电站所用原料主要是铀,利用铀裂变放出的核能发利用铀裂变放出的核能发电电,故故C项正确项正确.答案答案:C第23页 第23页 5.(2010天津高考理综天津高考理综)下列关于原子和原子核的说法正确的下列关于原子和原子核的说法正确的是是()A.衰变现象说明电子是原子核的组成部分衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固比

16、结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固第24页 第24页 解析解析:原子核是由质子和中子组成的原子核是由质子和中子组成的,衰变是核内中子转变成衰变是核内中子转变成为质子同时生成电子为质子同时生成电子,即即粒子粒子,故故A错错.半衰期由原子核本身半衰期由原子核本身决定决定,与外界环境因素无关与外界环境因素无关,C错错.比结合能越大表示原子核比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固中核子结合得越牢固,D错错.玻尔提出的氢原子能级不连续就玻尔提出的氢原子能级不连续就是原子能量量子化是原子能量量子化,B对对.答案答案:B第25页 第25页 解读高考第二关解读高考第二关 热点关热点关典例剖析典例剖析第

17、26页 第26页 考点考点1 衰变次数的确定衰变次数的确定【例例1】放射性元素钚核放射性元素钚核24494Pu经过多少次经过多少次、衰变后将衰变后将变成铅核变成铅核20882Pb?钚核比铅核多多少个质子和中子钚核比铅核多多少个质子和中子?此衰此衰变的全过程中共损失了多少个中子变的全过程中共损失了多少个中子?第27页 第27页 解析解析 设此过程中发生了设此过程中发生了x次次衰变衰变,y次次衰变衰变,则衰变方程可则衰变方程可以写成如下式以写成如下式24494PuFYx42He+y0-1e+20882Pb根据衰变中的电荷数守恒与质量数守恒建立下面方程根据衰变中的电荷数守恒与质量数守恒建立下面方程:

18、第28页 第28页 故此过程经历了故此过程经历了9次次衰变与衰变与6次次衰变衰变.钚核钚核24494Pu的质子数为的质子数为94、中子数为、中子数为150,铅核铅核20882Pb的质子数为的质子数为82、中、中子数为子数为126,故它们的质子数相差故它们的质子数相差12、中子数相差、中子数相差24.此核反应的全过程中各部分的中子数如下式此核反应的全过程中各部分的中子数如下式24494Pux42He+y 0-1e+20882Pb中子数中子数 150 18 0 126由此可见反应前中子数为由此可见反应前中子数为150,反应后的中子总数为反应后的中子总数为18+126=144,故此过故此过程中损失了

19、程中损失了6个中子个中子.答案答案 9次次衰变衰变 6次次衰变衰变 多多12个质子、个质子、24个中子个中子 6个个中子中子第29页 第29页 变式训练变式训练1:(2010全国高考全国高考)原子核原子核23892U经放射性衰变经放射性衰变变变为原子核为原子核23490Th,继而经放射性衰变继而经放射性衰变变为原子核变为原子核23491Pa,再经放射性衰变再经放射性衰变变为原子核变为原子核23492U.放射性衰变放射性衰变 和和依次为依次为()A.衰变衰变 衰变和衰变和衰变衰变B.衰变衰变 衰变和衰变和衰变衰变C.衰变衰变 衰变和衰变和衰变衰变D.衰变衰变 衰变和衰变和衰变衰变答案答案:A第3

20、0页 第30页 解析解析:由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变为为23992U23490Th+42He,衰变衰变为为23490Th23491Pa+0-1e,衰衰变变为为23491Pa23492U+0-1e,故知正确答案为故知正确答案为A.第31页 第31页 考点考点2 半衰期的理解应用半衰期的理解应用【例例2】14C是一种半衰期为是一种半衰期为5730年的放射性同位素年的放射性同位素.若考古若考古工作者探测到某古树中工作者探测到某古树中14C的含量为原来的的含量为原来的 ,求古树的死亡求古树的死亡时间时间.第32页 第32页 解析解析 考查半衰期的理解应

21、用考查半衰期的理解应用.假设古树死亡时的质量为假设古树死亡时的质量为m0,现在的质量为现在的质量为m,设死亡时间至设死亡时间至今经历的时间为半衰期今经历的时间为半衰期n倍倍,由题意可知由题意可知 ,所以所以n=2,古树死亡的时间为古树死亡的时间为57302年年=11460年前年前.答案答案 11460年前年前 点评点评 正确理解半衰期的概念是解题关键正确理解半衰期的概念是解题关键.第33页 第33页 变式训练变式训练2:(天津高考天津高考)一个氡核一个氡核22286Rn衰变成钋核衰变成钋核21884Po并放并放出一个粒子出一个粒子,其半衰期为其半衰期为3.8天天.1 g氡经过氡经过7.6天衰变

22、掉氡的质天衰变掉氡的质量量,以及以及22286Rn衰变成衰变成21884Po的过程放出的粒子是的过程放出的粒子是()A.0.25 g,粒子粒子 B.0.75 g,粒子粒子C.0.25 g,粒子粒子 D.0.75 g,粒子粒子答案答案:B第34页 第34页 解析解析:氡核半衰期为氡核半衰期为3.8天天,7.6天为天为2个半衰期个半衰期,所以所以1 g氡氡7.6天天衰变掉的质量为衰变掉的质量为 =0.75 g.由由22286Rn21884Po+42He知知22286Rn衰变成衰变成21884Po的过程中放出的过程中放出的粒子是的粒子是42He即即粒子粒子,所以所以B正确正确.第35页 第35页 考

23、点考点3 核反应方程核反应方程【例例3】现有三个核反应现有三个核反应:2411Na2412Mg+0-1e23592U+10nX+9438Sr+210n21H+31H42He+10n(1)求求中中X的质量数和中子数的质量数和中子数.(2)判断以上三个核反应的反应类型判断以上三个核反应的反应类型.第36页 第36页 解析解析 (1)由电荷数守恒和质量数守恒可以判断由电荷数守恒和质量数守恒可以判断X元素质量数元素质量数(核子数核子数)为为140,电荷数为电荷数为54,所以中子数为所以中子数为140-54=86.(2)衰变是原子核自发地放出粒子变成新核的反应衰变是原子核自发地放出粒子变成新核的反应,因

24、此因此是是衰变衰变;裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应反应.是裂变是裂变;聚变是几个轻核结合成较大质量的核聚变是几个轻核结合成较大质量的核,是聚变是聚变.答案答案 (1)140 86 (2)是衰变是衰变 是裂变是裂变 是聚变是聚变第37页 第37页 变式训练变式训练3:(2011湖南长沙湖南长沙)现有三个核反应现有三个核反应:2411Na2412Mg+0-1e23592U+10n14156Ba+9236Kr+310n21H+31H42He+10n下列说法正确的是下列说法正确的是()第38页 第38页 A.是裂变是裂变,是是衰变衰变,是聚

25、变是聚变B.是聚变是聚变,是裂变是裂变,是是衰变衰变C.是是衰变衰变,是裂变是裂变,是聚变是聚变D.是是衰变衰变,是聚变是聚变,是裂变是裂变解析解析:中的中的0-1e是是粒子粒子,故发生的是故发生的是衰变衰变,是重核分裂成是重核分裂成质量轻小的核是裂变质量轻小的核是裂变,是典型的聚变是典型的聚变,所以所以C正确正确.答案答案:C第39页 第39页 考点考点4 核能的计算核能的计算【例例4】裂变反应是目前核能利用中常用的反应裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核以原子核23592U为燃料的反应堆中为燃料的反应堆中,当当23592U俘获一个慢中子后发生俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种

26、方式的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为其中一种可表示为23592U +10nFY313954Xe +9438Sr+310n235.0439 1.0087 138.9178 93.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质以原子质量单位量单位u为单位为单位).已知已知1u的质量对应的能量为的质量对应的能量为9.3102 MeV,此裂变反应释放出的能量是此裂变反应释放出的能量是_MeV.第40页 第40页 解析解析 由题给核反应方程及其下面的数据可知由题给核反应方程及其下面的数据可知:裂变之前的裂变之前的总质量总质量235.0

27、439+1.0087=236.0526u,裂变之后的总质量裂变之后的总质量138.9178+93.9154+31.0087=235.8593u,质量亏损质量亏损m=236.0526-235.8593=0.1933u.由质能方程得由质能方程得E=mc2=0.1933 uc2,第41页 第41页 因为因为1u对应的能量为对应的能量为9.3102 MeV所以所以E=0.19339.3102 MeV=1.8102 MeV.答案答案 1.8102第42页 第42页 变式训练变式训练4:(2009山东理综山东理综,38(1)历史上第一次利用加速器历史上第一次利用加速器实现的核反应实现的核反应,是用加速后动

28、能为是用加速后动能为0.5 MeV的质子的质子11H轰击轰击静止的静止的AZX,生成两个动能均为生成两个动能均为8.9 MeV的的42He.(1 MeV=1.610-13J)(1)上述核反应方程式为上述核反应方程式为_.(2)质量亏损为质量亏损为_kg.第43页 第43页 答案答案:(1)11H+73X42He+42He或或11H+73Li42He+42He(2)3.110-29第44页 第44页 笑对高考第三关笑对高考第三关 技巧关技巧关考技精讲考技精讲1.理解原子核的组成理解原子核的组成:(1)三个整数三个整数:核子数核子数,质量数质量数A,核电荷数核电荷数Z.(2)两列等式两列等式:核电

29、荷数核电荷数=质子数质子数=元素的原子序数元素的原子序数=核外电核外电子数子数质量数质量数=核子数核子数=质子数质子数+中子数中子数第45页 第45页 2.衰变的本质衰变的本质原子核里发射出原子核里发射出粒子粒子 粒子粒子,实际上是原子核内的质子和中实际上是原子核内的质子和中子结合或转化而成的子结合或转化而成的.粒子是原子核内的粒子是原子核内的2个质子和个质子和2个中个中子结合在一起发射出来的子结合在一起发射出来的,粒子是原子核内的中子转化为粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出所以不能因为从原子核中发射出粒子和粒子和粒子就认为原子

30、核也是由它们组成的粒子就认为原子核也是由它们组成的.射线是伴随射线是伴随衰变和衰变和衰变同时产生的衰变同时产生的,其实质是放射性原子其实质是放射性原子核在发生核在发生衰变、衰变、衰变时产生的某些新核由于处于激发态衰变时产生的某些新核由于处于激发态而辐射出光子而辐射出光子.第46页 第46页 当放射性物质发生连续衰变时当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生原子核中有的发生衰变衰变,有的有的发生发生衰变衰变,同时伴随同时伴随辐射辐射,这时就同时有三种射线这时就同时有三种射线.第47页 第47页 3.核反应的类型核反应的类型第48页 第48页 4.核反应方程的书写应注意什么核反应方程的书写应注

31、意什么?某种元素的原子核变成另一种元素的原子核的过程叫做核反某种元素的原子核变成另一种元素的原子核的过程叫做核反应应.常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型类型,无论写哪种类型的核反应方程无论写哪种类型的核反应方程,都应注意以下几点都应注意以下几点:(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律.有些核反应方程有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律还要考虑到能量守恒规律(例如裂变和聚变方程常含能量例如裂变和聚变方程常含能量项项).(2)核反应方程中的箭头核反应方程中的箭头()表示核反应进行的方向表示核反应进

32、行的方向.不能把箭不能把箭头写成等号头写成等号.第49页 第49页 (3)在写核反应方程时在写核反应方程时,应先将已知原子核和已知粒子的符号应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上填入核反应方程一般形式的适当位置上;然后根据质量数然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核守恒和电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子或未知粒子)的电荷的电荷数和质量数数和质量数;最后根据未知核最后根据未知核(或未知粒子或未知粒子)的电荷数确定它的电荷数确定它们是哪种元素们是哪种元素(或哪种粒子或哪种粒子),并在核反应方程一般形式中的并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号适

33、当位置填写上它们的符号.第50页 第50页 5.对半衰期两种错误的认识对半衰期两种错误的认识(1)N0个某种放射性元素的核个某种放射性元素的核,经过一个半衰期经过一个半衰期T,衰变一半衰变一半,再再经过一个半衰期经过一个半衰期T,全部衰变了全部衰变了;(2)8个某种放射性元素的核个某种放射性元素的核,经经过一个半衰期过一个半衰期T,衰变了衰变了4个个,再经过一个半衰期再经过一个半衰期T,又衰变了又衰变了2个个.事实上事实上,N0(大量大量)个某种放射性原子核个某种放射性原子核,衰变时间衰变时间t后剩下的这后剩下的这种核的个数为种核的个数为N=N0()t/T,而对于少量的核而对于少量的核,无法确

34、定其衰变无法确定其衰变所需的时间所需的时间.第51页 第51页 考向精测考向精测考向考向核反应方程核反应方程 质量亏损及核能的综合考查质量亏损及核能的综合考查一个钚的同位素一个钚的同位素23994Pu的原子核静止在匀强磁场中的原子核静止在匀强磁场中.某时刻该某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个原子核垂直于磁场方向放射出一个粒子粒子,变成铀的同位素变成铀的同位素,同时辐射能量为同时辐射能量为E=0.09 MeV的光子的光子,已知钚原子核的质量已知钚原子核的质量M0=238.999655 u,粒子的质量粒子的质量m=4.001509 u,反冲核的反冲核的质量质量M=234.993470 u.取取

35、1 u5c2=931 MeV.第52页 第52页 (1)写出衰变的核反应方程写出衰变的核反应方程;(2)粒子和反冲核的动能各是多少粒子和反冲核的动能各是多少?(3)画出画出粒子和反冲核在垂直纸面向里的匀强磁场中运动轨粒子和反冲核在垂直纸面向里的匀强磁场中运动轨迹的示意图迹的示意图.第53页 第53页 解析解析:(1)由题意根据质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方由题意根据质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程程:23994Pu23592U+42He+E.(2)设衰变后设衰变后粒子的速度为粒子的速度为v,反冲核的速度为反冲核的速度为v,根据动量守根据动量守恒定律和能量守恒定律恒定律和能量守恒定律,有有 mv=Mv(M0-M-m)5c2-E=Ek+EkU=4.26 MeV第54页 第54页 第55页 第55页 (3)如图所示如图所示.第56页 第56页 答案答案:(1)23994Pu23592U+42He+E(2)4.19 MeV 0.07 MeV (3)见解析图见解析图