2019_2020学年高中物理第4章核能本章优化总结课件鲁科版选修3_5

(3)核反应中的质量亏损并不是核子个数(即质量数)的亏损， 核子个数是守恒的．所谓质量亏损，也不是质量的消失， 只是在核反应过程中伴随着能量的辐射所体现出的相应部 分质量的减少．
3.利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中 反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有 新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核 能．
第4章 核 能
本章优化总结
原子核变化的类型 某种元素的原子核变成另一种元素的原子核的过程，有四 种常见的类型，分别为衰变、人工转变、重核裂变和轻核 聚变．不同的核变化过程中都伴随着核子(质子、中子)数目 的变化和能量变化．所有核反应的反应前后都遵守：质量 数守恒、电荷数守恒．
1．衰变 α 衰变：23982U→23940Th＋42He β衰变：23940Th→23941Pa＋－1 0e ＋β 衰变：3105P→3104Si＋01e γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级．
)，属__________；
(4)23952U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋(
)，属________．
[解析] 根据质量数和电荷数守恒可判定： (1)中的未知核为42He，该反应属衰变； (2)中的未知核为42He，该反应属人工转变； (3)中的未知核为10n，该反应属于聚变； (4)中的未知核为 1010n，该反应属于裂变．
氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程为：31H＋
4 2
He―→
7 3
Li
，
已
知各
核
的
平
均
结
合
能
分
别
为
：
EH
＝
1.112
MeV，EHe＝7.075 MeV，ELi＝5.603 MeV，试求此核反应
过程中释放的核能．
[思路点拨] 此题可先计算 7 个核子被拆散时需吸收的能量， 然后再计算 7 个核子聚成锂核时释放的能量．两者的差值 即核反应释放的能量．
[解析] 31H 和42He 分解成核子需提供能量，核子结合成73Li 时释放能量，则此核反应过程中释放的核能为两者之差． 31H 和42He 分解成 7 个核子所需的能量为： E1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV. 7 个核子结合成73Li，释放的能量为： E2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV. 所以此核反应过程中释放的核能为： ΔE＝E2－E1＝39.221 MeV－31.636 MeV＝7.585 MeV. [答案] 7.585 MeV
[答案] 见解析
衰变与其他核反应最主要的区别为前者自发进行，不需要 其他粒子诱发，生成 α、β或γ粒子；重核裂变和轻核聚变 与其他人工转变不同的是有巨大能量释放，裂变最显著的 特征是重核分成中等质量的核，聚变则为轻核结合成质量 较大的原子核．
核能的计算
1.根据质量亏损计算，由爱因斯坦质能方程，用核反应过程
2．人工转变 147N＋42He→178O＋11H(发现质子的方程) 94Be＋42He→126C＋10n(发现中子的方程) 2173Al＋42He→3105P＋10n(人工制造放射性同位素) 3．重核的裂变：23952U＋10n→14516Ba＋9326Kr＋310n 重核分裂为中等质量的原子核，在一定条件下(超过临界体 积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应． 4．轻核的聚变：21H＋31H→42He＋10n(需要几百万摄氏度高温， 所以又叫热核反应)．
核反应有以下几种情况：一是衰变，二是人工转变，
三是裂变，四是聚变．核反应可用方程来表示，叫核反应
方程．完成下列核反应方程，并指明它属于何种核反应；
(1)23982U→29304Th＋(
)属__________；
(2)94Be＋(
)→126C＋10n，属__________；
(3)21H＋31H→42He＋(
4.根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量 和能量是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及到质量亏 损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的 动能而无光子辐射的情况下，用动量守恒和能量守恒可以 计算出核能的变化．
5.应用阿伏伽德罗常数计算核能 若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应 所放出的总能量，应用阿伏伽德罗常数计算核能较为简便． (1)根据物体的质量 m 和摩尔质量 M，由 n＝Mm求出物质的 量，并求出原子核的个数：N＝NAn＝NAMm. (2)由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或 吸收的能量 E0(或直接从题目中找出 E0)． (3)再根据 E＝NE0 求出总能量．
利用平均结合能计算核能时，一般采用“先拆散后结合” 的方法．
本部分内容讲解结束
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中的质量亏损(Δm)与真空中光速(3×108 m/s)平方的乘积，
即ΔE＝Δmc2.
①
2.根据 1 原子质量单位(1 u)相当于 931.56 MeV 的能量，用
核反应过程中的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.56
MeV，即 ΔE＝Δm×931.56 MeV. ②
在利用以上两式来计算核能时，应用过程应注意以下几点： (1)式①中的Δm 的单位为 kg，ΔE 的单位是 J；式②中Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV. (2)如果在核反应中无光子辐射，核反应中释放的能量全部 转化为生成的新核和新粒子的动能，在这种情况下，可利 用力学中的动量守恒和能量守恒来处理有关问题．