高三物理 核反应 核能
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核反应
放射性的本质是原子核的天然衰变， 那么能否利用人工的方法使原子核发生变 化呢?本节课就来研究原子核的人工转变所 产生的核反应以及引起的能量变化——核 能。如果要人工转变原子核那用什么办法 呢，若用αβγ粒子作为“炮弹”去轰击其 他的原子核，能不能使其发生转变呢
核反应
卢瑟福
查德威克
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核， 是氮原子嬗变成了氧原子，首次实现科原 子核的人工转变，把一种化学元素变成另 一种化学元素，被誉为当代“炼金术”。 1932年，卢瑟福的学生查德威克发现中子， 由于中子是电中性，不受静电的影响，因 此适合作为“炮弹”去轰击原子核。从此 揭开了原子核人工转变的序幕。
+
1 0
n
粒子
中子
和衰变过程一样，核反应中，质量数和电荷数都守恒．
质能方程
化学反应中，往往要吸热或放热，类似的核 反应中也伴随着能量的变化．
中子
氘核
核反应放
质子
2.2MeV（ ）
出的能量 叫做核能
质能方程
物理学家研究质子、中子和氘核之间的关系 发现：
中子 （mn）
氘核
〓 （m）
精确的计 算表明氘核 的质量比中 子和质子的 质量之和要 小一些．
因为△m=0.030375u 所以
△E=△mc2=0.030375×931.5Mev=28.3Mev
课堂小结
一 核反应
（1）原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。
（2）卢瑟福发现质子的核反应
14 7
N
+
4 2
He
→
17 8
O
+
1 1
H
（3）查德威克发现中子的核反应
9 4
Be
+
4 2
A 12 B 23 C14
D 24
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ例
A
下列核反应方程式中,哪些是平衡的
(B.C )
10 5
B
(
粒子)
14 7
N
11H
B
27 13
Al
01n
1227Mg
（质子）
C
9 4
Be
4 2
He
162C
(中子)
D
14 7
N
4 2
He
187O
（氘核）
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应．
原 子 核
电子
核反应
中子和质子最初就是通过原子核的人工转变这 一核反应发现的：
粒子轰击氮核→质子
14 7
N
+
4 2
He
→
17 8
O
+
1 1
H
粒子
质子
粒子轰击铍核→中子
9 4
Be
+
4 2
He
→
12 6
C
即 E=mc2 c为光在真空中的速度。
质能 方程
质能方程
质能方程表明：物体所具有的能量跟物 体的质量成正比，由于c2这个数值十分 巨大， 因而物体的能量是十分可观的， 质量为1kg的物体所具有的能量为 9×1016J这个能量相当于一个100万千瓦 的发电厂三年的发电量。对此，爱因斯 坦曾说：“把任何惯性质量理解为能量 的一种贮藏，看来要自然的多。”物体 存储着巨大的能量是毋庸置疑的。
x
D
P 30
15
30 14
x
例 质子和中子结合成氘核、同时放出光子，核反
应方程是
1 1
H
01n，以12H下e 说法正确的是
【D】
A．因为在核反应中，遵守质量数守恒，所以质子
与中子的质量之和等于氘核的质量
B．质子和中子结合成氘核时出现质量亏损，所以 核反应时要吸收能量
C．若Δm为反应中的质量亏损，c是光速，则γ光子 的能量大于Δm·c2 D．若Δm为反应中的质量亏损，c是光速，h是普
m/s．求在这个衰变过程中放出光子的频率为 多少？（保留2位有效数字）
解：△E=△mc2=hv
V=(△mc2)/h=1.3×1021Hz
例 原子核发生下列反应时，那些能使原子 核变成另一种元素的新核 【B】
（1）原子核吸收一个中子。
（2）原子核放出一个a粒子，
（3）原子核放出一个β粒子，
（4)原子核放出一个光子
核子在结合成 原子核时出现质量 亏损，要放出能量， 大小为：
E mc2
例：211H
2
01n
He 4
2
计算释放的能量。
已知：一个质子的质量mp=1.007277u,一个中 子的质量mn=1.008665u，组成氦核的质量为 4.001509u，1u=1.660566×10-27kg。 相当于 931.5Mev。
质子 （mp）
质量亏损
质能方程 爱因斯坦
在核反应中虽然质量数守恒，但反应 前后原子核的总质量并不守恒，这种 现象叫做质量亏损。在核反应中级伴 随巨大的能量释放，有伴随一定的质 量亏损，这说明质量与能量之间有某 种关系，爱因斯坦的相对论回答了这 个问题。
相对论指出，物体的能量和物体的质 量之间存在某种关系，
朗克常量．则反应时放出光子的波长为 h
m c
例 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子和
光子．已知铀核的质量为3．853131×10-25
kg，钍核的质量为3．786567×10-25 kg，α
粒子的质量为6．64672×10-27 kg，普朗克常
量h=6．63×10-34 J·s，光速c=3．0×108
He
→
12 6
C
+
1 0
n
（4）核反应遵循的规律：质量数和电荷数守恒
二 核能 质能方程：
E=mc2
E mc 核反应释放的能量：
2
例 以下几个原子核反应中,x代表α粒子的反应
方程式是
【C】
A.
4 2
He
9 4
Be
162C
x
B
23940Th
234 91
Pa
x
C
2 1
H
3 1
H
01n
放射性的本质是原子核的天然衰变， 那么能否利用人工的方法使原子核发生变 化呢?本节课就来研究原子核的人工转变所 产生的核反应以及引起的能量变化——核 能。如果要人工转变原子核那用什么办法 呢，若用αβγ粒子作为“炮弹”去轰击其 他的原子核，能不能使其发生转变呢
核反应
卢瑟福
查德威克
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核， 是氮原子嬗变成了氧原子，首次实现科原 子核的人工转变，把一种化学元素变成另 一种化学元素，被誉为当代“炼金术”。 1932年，卢瑟福的学生查德威克发现中子， 由于中子是电中性，不受静电的影响，因 此适合作为“炮弹”去轰击原子核。从此 揭开了原子核人工转变的序幕。
+
1 0
n
粒子
中子
和衰变过程一样，核反应中，质量数和电荷数都守恒．
质能方程
化学反应中，往往要吸热或放热，类似的核 反应中也伴随着能量的变化．
中子
氘核
核反应放
质子
2.2MeV（ ）
出的能量 叫做核能
质能方程
物理学家研究质子、中子和氘核之间的关系 发现：
中子 （mn）
氘核
〓 （m）
精确的计 算表明氘核 的质量比中 子和质子的 质量之和要 小一些．
因为△m=0.030375u 所以
△E=△mc2=0.030375×931.5Mev=28.3Mev
课堂小结
一 核反应
（1）原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。
（2）卢瑟福发现质子的核反应
14 7
N
+
4 2
He
→
17 8
O
+
1 1
H
（3）查德威克发现中子的核反应
9 4
Be
+
4 2
A 12 B 23 C14
D 24
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ例
A
下列核反应方程式中,哪些是平衡的
(B.C )
10 5
B
(
粒子)
14 7
N
11H
B
27 13
Al
01n
1227Mg
（质子）
C
9 4
Be
4 2
He
162C
(中子)
D
14 7
N
4 2
He
187O
（氘核）
核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应．
原 子 核
电子
核反应
中子和质子最初就是通过原子核的人工转变这 一核反应发现的：
粒子轰击氮核→质子
14 7
N
+
4 2
He
→
17 8
O
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1 1
H
粒子
质子
粒子轰击铍核→中子
9 4
Be
+
4 2
He
→
12 6
C
即 E=mc2 c为光在真空中的速度。
质能 方程
质能方程
质能方程表明：物体所具有的能量跟物 体的质量成正比，由于c2这个数值十分 巨大， 因而物体的能量是十分可观的， 质量为1kg的物体所具有的能量为 9×1016J这个能量相当于一个100万千瓦 的发电厂三年的发电量。对此，爱因斯 坦曾说：“把任何惯性质量理解为能量 的一种贮藏，看来要自然的多。”物体 存储着巨大的能量是毋庸置疑的。
x
D
P 30
15
30 14
x
例 质子和中子结合成氘核、同时放出光子，核反
应方程是
1 1
H
01n，以12H下e 说法正确的是
【D】
A．因为在核反应中，遵守质量数守恒，所以质子
与中子的质量之和等于氘核的质量
B．质子和中子结合成氘核时出现质量亏损，所以 核反应时要吸收能量
C．若Δm为反应中的质量亏损，c是光速，则γ光子 的能量大于Δm·c2 D．若Δm为反应中的质量亏损，c是光速，h是普
m/s．求在这个衰变过程中放出光子的频率为 多少？（保留2位有效数字）
解：△E=△mc2=hv
V=(△mc2)/h=1.3×1021Hz
例 原子核发生下列反应时，那些能使原子 核变成另一种元素的新核 【B】
（1）原子核吸收一个中子。
（2）原子核放出一个a粒子，
（3）原子核放出一个β粒子，
（4)原子核放出一个光子
核子在结合成 原子核时出现质量 亏损，要放出能量， 大小为：
E mc2
例：211H
2
01n
He 4
2
计算释放的能量。
已知：一个质子的质量mp=1.007277u,一个中 子的质量mn=1.008665u，组成氦核的质量为 4.001509u，1u=1.660566×10-27kg。 相当于 931.5Mev。
质子 （mp）
质量亏损
质能方程 爱因斯坦
在核反应中虽然质量数守恒，但反应 前后原子核的总质量并不守恒，这种 现象叫做质量亏损。在核反应中级伴 随巨大的能量释放，有伴随一定的质 量亏损，这说明质量与能量之间有某 种关系，爱因斯坦的相对论回答了这 个问题。
相对论指出，物体的能量和物体的质 量之间存在某种关系，
朗克常量．则反应时放出光子的波长为 h
m c
例 一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子和
光子．已知铀核的质量为3．853131×10-25
kg，钍核的质量为3．786567×10-25 kg，α
粒子的质量为6．64672×10-27 kg，普朗克常
量h=6．63×10-34 J·s，光速c=3．0×108
He
→
12 6
C
+
1 0
n
（4）核反应遵循的规律：质量数和电荷数守恒
二 核能 质能方程：
E=mc2
E mc 核反应释放的能量：
2
例 以下几个原子核反应中,x代表α粒子的反应
方程式是
【C】
A.
4 2
He
9 4
Be
162C
x
B
23940Th
234 91
Pa
x
C
2 1
H
3 1
H
01n