高三物理核能
高二高三物理-质能方程
质量亏损及核能的计算
1．核能 (1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少， 即ΔE＝Δmc2. (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Δm， 吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 2．核能释放的两种途径的理解 (1)使较重的核分裂成中等大小的核． (2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可 以释放能量．
质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的
最小能量为多少MeV？(结果保留两位有效数字)．
课后作业
一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中
子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列
B 说法正确的是 ( )
该反应释放出的能量为___1_7._6___MeV(结果保留三位有效数字)．
例2、
C 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中
子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( ) A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2
课后作业
2015年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家，以表彰他们
发现并证明了中微子(Ve)振荡现象，揭示出中微子无论多小都具有质量，这是粒
子物理学历史性的发现．已知中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反
应方程式为
上述核反应中B粒子为什么粒子？已知 核的
质量为36.956 58 u， 核的质量为36.956 91 u，B粒子的质量为0.000 55 u，1 u
例3、
在某些恒星内部，3个氦核（24H e）结合成1个碳核（162C ）。 已知1 个氦核的质量为m1、1个碳核的质量为m2,1个质子的质量为mp,1个中子 的质量为mn，真空中的光速为c. 求： (1)核反应方程；
核反应高三知识点
核反应高三知识点核反应是高三物理学习中的重要知识点之一，它涉及到核能的释放和利用。
本文将从核反应的基本概念、核反应的种类、核反应的应用以及核能的前景等方面进行探讨。
一、核反应的基本概念核反应是指原子核之间发生的各种变化的过程。
原子核是由质子和中子组成的，而核反应是通过改变原子核的质子和中子的数量和排列方式来实现的。
核反应可以使原子核变得更加稳定，或者释放出大量的能量。
二、核反应的种类1. 裂变反应裂变反应是指重核的原子核分裂成两个或更多的轻核的反应。
这种反应通常伴随着大量的能量释放，是核反应中能量产生最为显著的方式之一。
裂变反应广泛应用于核能的产生和核武器的制造。
2. 聚变反应聚变反应是指两个轻核的原子核相互融合成为一个更重的原子核的反应。
在聚变反应中，通常伴随着巨大的能量释放，是太阳等恒星中能量产生的主要方式。
然而，目前聚变反应在地球上的应用还面临很大的挑战。
三、核反应的应用1. 核能发电核能发电是利用核反应释放的能量来产生电力的过程。
核能发电具有能源稳定、环境友好等优势，能够满足大规模电力需求。
然而，核能的开发利用需要高度的安全措施和严格的辐射监测，以确保公众的安全。
2. 放射性同位素应用核反应还可以用于生产放射性同位素，这些同位素在医学、工业和科研领域有着广泛的应用。
例如，放射性同位素可以用于癌症治疗、无损检测以及放射性示踪等方面。
3. 核武器制造核反应的裂变反应部分由于能够释放巨大的能量，被应用于核武器制造。
然而，核武器的使用会造成无法估量的人员伤亡和环境污染，因此国际社会普遍呼吁全面禁止核武器。
四、核能的前景核能作为一种清洁高效的能源形式，具有巨大的潜力。
当前，许多国家正在加大核能的研发和应用力度，致力于提高核能的安全性、减少核废料的产生以及推动聚变能的实现。
未来，核能有望成为替代传统化石能源的重要选择。
结语：核反应是高三物理学习中的重要知识点，涉及到核能的释放和利用。
通过了解核反应的基本概念、种类、应用以及核能的前景，我们可以更好地理解和应用核反应的知识。
高三物理选修三知识点
高三物理选修三知识点一、电磁感应电磁感应是指导体中的电流受到磁场影响而产生感应电动势的现象。
电磁感应的重要性在于它是电动机、发电机等电磁设备的基础。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，导体中就会产生感应电动势。
电磁感应的表达式为：ε = -dΦ/dt其中，ε代表感应电动势，Φ代表磁场的磁通量，t代表时间。
根据右手定则，可以确定感应电动势的方向。
二、电磁波电磁波是一种能量的传播形式，在自然界中广泛存在。
电磁波的特点是既有电场，又有磁场，并且它们垂直于传播方向。
根据波长的不同，电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段。
其中，可见光是人眼所能感知的电磁波。
电磁波的传播速度为光速，即3×10^8 m/s。
三、核物理核物理是研究原子核内部结构和核反应等现象的科学。
核物理的基本概念包括质子、中子、原子核和核反应等。
质子和中子是构成原子核的基本粒子，质子带正电，中子不带电。
原子核由质子和中子组成，其中质子数目决定了元素的化学性质，中子数目决定了同位素的性质。
核反应是指在原子核内部发生的转变，常见的核反应包括裂变和聚变。
在裂变反应中，重核分裂为两个中等质量的核，并释放大量能量。
聚变反应是两个轻核融合形成一个较重的核，也释放出巨大的能量。
聚变反应是太阳和恒星的能量来源，但目前人类尚未实现可控的聚变反应。
总结：高三物理选修三的主要知识点包括电磁感应、电磁波和核物理。
电磁感应是指导体中的电流受到磁场影响而产生感应电动势的现象。
电磁波是一种能量的传播形式，具有电场和磁场的特性。
核物理是研究原子核结构和核反应的科学，涉及质子、中子、原子核等概念。
掌握这些知识点有助于理解电磁设备和核能的应用。
高中物理新教材同步选择性必修第三册 第5章原子和原子核 3 核力与结合能
3核力与结合能[学习目标] 1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.2.了解结合能和比结合能的概念.3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算．一、核力与四种基本相互作用1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为强相互作用．2．强相互作用的特点(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15 m.(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10－15 m，相互作用不存在．3．弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18 m.4．四种基本相互作用二、结合能1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．三、质量亏损1．质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2.2．质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．1．判断下列说法的正误．(1)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(×)(2)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)(3)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)(4)比结合能越大，原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大．(×)2．已知α粒子(42He)是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.则α粒子的结合能为________．(结果保留两位有效数字)答案 4.3×10－12 J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J.一、核力与四种基本相互作用1．核力(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．(2)核力是短程力，约在10－15 m 数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离超过1.5×10－15 m时核力几乎消失．(3)核力具有饱和性，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生作用．2．四种基本相互作用的作用尺度(1)在原子核内，强相互作用将核子束缚在一起．(2)在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．(3)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上，是万有引力使行星绕着恒星运行，并且联系着星系团．(2021·江西高二期中)关于核力，下列说法正确的是()A．核力的作用范围只有约10－15mB．核力本质上属于电磁相互作用C．中子和中子之间不会有核力作用D．核力减小是发生β衰变的原因答案 A解析核力是短程力，作用范围在原子核内部，作用范围只有约10－15m，选项A正确；核力属于强相互作用，不属于电磁相互作用，选项B错误；核力存在于核子之间，质子与质子，质子与中子，中子与中子之间均存在核力，选项C错误；弱相互作用才是引起β衰变的原因，选项D错误．二、结合能和比结合能结合能把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量比结合能等于原子核的结合能与原子核中核子数的比值，它反映了原子核的稳定程度不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示比结合能曲线从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小(2021·江苏苏州市高二期中)原子核的比结合能随质量数变化的图像如图1，下列说法正确的是()图1A．质量数越大的原子核，核子结合得越牢固B.21H核比42He核稳定C.8936Kr核的结合能大于235 92U核的结合能D．两个21H核结合成42He核时释放能量答案 D解析中等质量数的原子核比结合能较大，核子结合得牢固，选项A错误；42He核的比结合能比21H核大，则42He核更稳定，选项B错误；8936Kr核的比结合能大于235 92U核的比结合能，但是8936Kr核的结合能小于235 92U核的结合能，选项C错误；两个21H核结合成42He核时释放能量，选项D正确．三、质量亏损核能的计算1．质量亏损Δm的理解所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．2．质能方程E＝mc2的理解(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量．命题角度1爱因斯坦质能方程的理解下列有关质能方程的说法中，正确的是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒答案 B解析E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量突变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量，故D项错误．命题角度2核能的计算一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.672 6×10－27 kg，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg，光速c＝3×108 m/s.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放的能量．答案(1)73Li＋11H→242He(2)2.691×10－12 J解析(1)该核反应方程为73Li＋11H→242He(2)核反应的质量亏损Δm＝m Li＋m p－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg＝2.99×10－29 kg释放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2 J＝2.691×10－12 J.核能的计算方法1．根据质量亏损计算(1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳．②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5 MeV)2．利用比结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×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，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．针对训练(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成一个12 6C，12 6C原子核的质量是12.000 0 u，4He原子核的质量是4.002 6 u，已知1 u的质量对应931.5 MeV的能量，则此核反应所释放2的核能约为()A．7.265 7 eV B．5.265 7 eVC．1.16×10－12 J D．1.16×10－9 J答案AC解析由爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc2＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u＝7.265 7 MeV＝7.265 7×106×1.6×10－19 J≈1.16×10－12 J，故A、C正确．1．(核力的特点)(多选)关于核力，下列说法中正确的是()A．核力是一种特殊的万有引力B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用C．核力是原子核稳定存在的原因D．核力是一种短程强相互作用答案CD解析核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围约1.5×10－15m，原子核的半径数量级为10－15m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D.2．(结合能、比结合能)(多选)(2021·浙江高二期中)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．比结合能越大，原子核越不稳定D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能答案AB解析原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，故衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；比结合能越大，原子核越稳定，C错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D错误．3．(质量亏损与质能方程)假设两个氘核在一直线上相碰发生核反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中的速度为c.(1)写出该核反应的方程式；(2)求该核反应中释放出的能量ΔE.答案(1)21H＋21H→32He＋10n(2)(2m1－m2－m3)c2解析(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程式为：21H＋21H→32He＋10n(2)核反应过程中的质量亏损为：Δm＝2m1－(m2＋m3)该核反应放出的能量为：ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2.4．(质量亏损与质能方程)(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循坏，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν，已知11H和42He的质量分别为m p＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u,1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV答案 C解析核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确．考点一核力1．关于核力，下列说法正确的是()A．在原子核内，靠核力将所有核子束缚在一起B．在原子核内，只有质子和中子之间有核力C．在原子核内，任意两个核子之间都存在核力的作用D．核力和万有引力是同种性质的力答案 A解析在原子核内，质子和质子、质子和中子、中子和中子之间都存在核力，靠核力将所有核子束缚在一起，核力只在相邻的核子之间起作用，A正确，B、C错误；核力与万有引力不是同一种性质的力，D错误．2．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力答案 D解析核力是强相互作用，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略，故D正确．考点二结合能3．(多选)不同原子核的比结合能是不同的，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核的比结合能小，由此可以确定，下列核反应能释放大量核能的是()A．中等质量的原子核结合成质量较大的重核B．质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C．中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D．质量较小的轻核结合成中等质量的原子核答案BD解析两个中等质量的核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，A项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，是放出能量的，B项正确；根据同样的方法，可知C项错误，D项正确．4．(2020·全国高三课时练习)如图1所示，图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是()图1A．重的原子核，例如铀核23592U，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．锂核63Li的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定C．比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比，比结合能越大的原子核越稳定D．以上三个表述都错误答案 C解析组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核才越稳定，C正确．5.(2021·山西长治市第二中学高二期中)钚的一种同位素239 94Pu衰变时释放巨大能量，如图2所示，其衰变方程为239Pu→235 92U＋42He，并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是() 94图2A．核燃料总是利用比结合能小的核B．核反应中γ光子的能量就是239 94Pu核的结合能C.239 94U核比239 94Pu核更稳定，说明235 92U核的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以239 94Pu核比235 92U核的比结合能大答案 A考点三质量亏损与质能方程6．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少了ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子与结合成的原子核的质量之差就是Δm答案ABD解析一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．7.如图3所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()图3A．将原子核A分解为原子核B、C吸收能量B．将原子核D、E结合成原子核F吸收能量C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量答案 C解析因B、C核子平均质量小于A核子的平均质量，故A分解为B、C时，会出现质量亏损，故一定放出能量，A错误；同理可得B、D错误，C正确．8．(多选)铁的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是()A．铁核的结合能大于铀核的结合能B．铁核比铀核稳定C．若铀核能发生核反应变成铁核，则要放出能量D．若铀核能发生核反应变成铁核，则发生质量亏损答案BCD解析铁核的比结合能大，更稳定些，铀核比结合能小，发生核反应变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确．铁核的结合能是小于铀核的结合能的，故A错误．9．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C原子，C原子的质量是12.000 0 u，He核的质量是4.002 6 u．已知1 u＝1.66×10－27 kg，则()A．反应过程中的质量亏损是0.007 8 uB．反应过程中的质量亏损约为1.29×10－29 kgC．反应过程中释放的能量约为7.26 MeVD．反应过程中释放的能量约为1.16×10－19 J答案ABC解析由题意可得核反应方程为342He→12 6C＋ΔE，则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12.000 0) u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－27 kg≈1.29×10－29 kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV，故选A、B、C.10．(多选)(2021·湖南长沙市雅礼中学高二月考)下列说法中正确的是()A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就一定失去一个电子B．核泄漏事故污染物137 55Cs会产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为137 55Cs→137 56Ba＋X，可以判断X为电子C．某种钍同位素的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 gD．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2答案BD解析原子核发生一次β衰变，原子核内就一定有一个中子，变成一个质子，产生一个电子释放出来就是β射线，所以A错误；核泄漏事故污染物137 55Cs会产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为137 55Cs→137 56Ba＋X，可以判断X为电子，所以B正确；某种钍同位素的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩132g，所以C错误；质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，其核反应方程为211H＋210n→42He根据爱因斯坦的质能方程可得，释放的能量是ΔE＝Δmc2＝(2m1＋2m2－m3)c2所以D正确．11．(多选)(2020·浙江高二期末)氘核和氚核的核反应方程为21H＋31H→42He＋10n，已知31H的比结合能是2.78 MeV，21H的比结合能是1.09 MeV，42He的比结合能是7.03 MeV，下列说法中正确的是()A．氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力B．反应后生成的氦核的结合能为14.06 MeVC．该核反应过程释放出的能量为17.6 MeVD．原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度，该值随质量数的增加而增大答案AC解析根据原子核的组成理论，氦原子核由两个质子和两个中子组成，其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为：核力、库仑力、万有引力，故A正确．反应后生成的氦核的结合能为4×7.03 MeV＝28.12 MeV，故B错误；氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E 2，氦核的比结合能为E 3，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，该核反应中释放的核能ΔE ＝4E 3－2E 1－3E 2＝4×7.03 MeV －2×1.09 MeV －3×2.78 MeV ＝17.6 MeV ，故C 正确；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，比结合能并非随着质量数的增加而增大，故D 错误．12.31H 的质量是3.016 050 u ，质子的质量是1.007 277 u ，中子的质量是1.008 665 u ．1 u 相当于931.5 MeV 的能量，求：(计算结果保留三位有效数字)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)答案 (1)放出能量 7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92×1021 Hz解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是11H ＋210n →31H 反应前各核子总质量为m p ＋2m n ＝1.007 277 u ＋2×1.008 665 u ＝3.024 607 u反应后新核的质量为m H ＝3.016 050 u质量亏损为Δm ＝3.024 607 u －3.016 050 u ＝0.008 557 u因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量．释放的核能为ΔE ＝0.008 557×931.5 MeV ≈7.97 MeV .(2)氚核的结合能为ΔE ＝7.97 MeV ，它的比结合能为ΔE 3≈2.66 MeV. (3)放出光子的频率为ν＝ΔE h ＝7.97×106×1.6×10－196.63×10－34Hz ≈1.92×1021 Hz.。
高三物理核衰变知识点总结
高三物理核衰变知识点总结核衰变是指原子核自发地转化为另一种原子核的过程。
在高三物理的学习中，核衰变是一个重要的知识点。
下面将对核衰变的基本概念、类型以及相关的重要知识进行总结。
一、核衰变的基本概念核衰变是指原子核自发地转化为另一种原子核的过程。
在核衰变中，原子核会释放放射性粒子或电磁辐射，以达到更稳定的能量状态。
核衰变是一种自然现象，它不受外界的影响。
二、α衰变α衰变是指原子核放射α粒子的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成。
α衰变会导致原子核的质量数减2，原子序数减2，从而转化为质量较小的新原子核。
α衰变通常发生在质量数较大、中子过多的原子核中。
三、β衰变β衰变是指原子核放射β粒子的过程。
β粒子有两种类型：β+粒子和β-粒子。
β+粒子是正电子，由一个正电荷的正质子组成。
β-粒子是负电子，由一个负电荷的电子构成。
β衰变会导致原子核的质量数不变，但原子序数增1或减1，从而转化为质量相同但原子序数不同的新原子核。
四、γ衰变γ衰变是指原子核放射γ射线的过程。
γ射线是一种高能电磁波，能穿透物质并携带能量。
γ衰变发生在原子核经历了α衰变或β衰变之后，新的原子核处于激发态，通过释放γ射线来达到更稳定的能量状态。
五、半衰期半衰期是指放射性物质衰变至其初始数目的一半所需的时间。
每种放射性同位素都有自己的半衰期。
而不同的放射性同位素具有不同的稳定性，半衰期也会有所差异。
通过半衰期的概念，我们可以计算出放射性同位素的衰变速率，进而研究其在物质中的应用。
六、核能的利用与风险核能是指通过核反应释放的能量。
核能在核聚变和核裂变反应中释放出来，可以提供庞大的能源，被广泛应用于核电站、核武器等领域。
然而，核能的利用也伴随着核辐射的风险，大规模的核事故可能会导致严重的辐射污染，对人类和环境造成巨大的危害。
综上所述，核衰变是高三物理中非常重要的一个知识点。
通过对核衰变的概念、类型以及相关知识的总结，我们可以更好地理解核衰变的本质和运行机制。
高三物理复习核反应 核能 质能方程
15.3 核反应核能质能方程一、考点聚焦核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求核反应堆．核电站Ⅰ要求重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求可控热核反应．Ⅰ要求二、知识扫描1、核反应在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变14 7N+42He 178O+11H 质子11H的发现方程卢瑟福9 4Be+42He 126C+1n 中子1n的发现方程查德威克2、核能（1）核反应中放出的能量称为核能（2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ23、裂变把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变典型的裂变反应是：235 92Ｕ+1ｎ9038Ｓr+13654Ｘe+101ｎ4．轻核的聚变把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为：2 1Ｈ+31Ｈ42Ｈe+1ｎ5．链式反应一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应三、好题精析例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。
）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为νe＋3717Cl→3718Ar十 0－1e已知3717Cl核的质量为36.95658 u，3718Ar核的质量为36.95691 u， 0－1e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（A）0.82 Me V （B）0.31 MeV （C）1.33 MeV （D）0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E∆=mc2-（m Ar+m e-m Cl）·931.5MeV=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV=0.82MeV则电子中微子的最小能量为 E min =0.82MeV[点评] 应用爱因斯坦质能方程时，注意单位的使用。
高三物理原子核知识点
高三物理原子核知识点原子核是物质的基本组成部分之一，它包含了质子和中子。
在高三物理中，原子核是一个非常重要的知识点，涉及到原子结构、核反应、放射性等内容。
本文将为大家详细介绍高三物理原子核的知识点。
一、原子核的组成原子核是由质子和中子组成的，质子带正电荷，中子不带电荷。
它们紧密地结合在一起，构成了原子核的结构，形成了稳定的原子。
二、质子数和中子数原子核中的质子数被称为原子序数，通常用符号Z表示；中子数被称为中子数，通常用符号N表示。
原子核的质量数为质子数和中子数之和，通常用符号A表示。
即A = Z + N。
三、同位素同位素是指质子数相同，中子数不同的原子核。
比如氢的同位素有氢-1、氢-2、氢-3等。
同位素具有相同的化学性质，但是其物理性质会有一些差异。
四、原子核的尺度原子核的尺度非常微小，通常以费米为单位来表示。
1费米等于10的-15次方米，原子核的典型尺度为几个费米。
五、原子核的相对质量原子核的相对质量通常用原子质量单位（u）来表示。
1u等于质子质量的1/12，质子的质量是1.6726219 × 10的-27次方千克。
六、原子核的结合能原子核的结合能是指核内各个粒子通过相互作用而形成稳定的状态所释放出的能量。
结合能越大，核内的粒子结合越紧密，因此核的稳定性也更高。
七、核反应核反应是指原子核发生变化的过程。
其中包括核衰变、核聚变和核裂变等重要的反应过程。
核反应在核能的利用和核武器的制造中都具有重要的意义。
八、放射性放射性是指某些原子核具有自发地发射α粒子、β粒子或伽马射线的性质。
放射性物质具有一定的危险性，因此在使用和储存放射性物质时需要严格的安全措施。
结语：高三物理原子核知识点包括了原子核的组成、质子数和中子数、同位素、原子核的尺度、原子核的相对质量、原子核的结合能、核反应以及放射性等内容。
这些知识点对于理解原子结构、核能的利用以及核武器等方面都具有重要的意义。
希望本文能够帮助到大家，理解和掌握这些知识点。
高三物理下学期核物理学发展史
中国核电站 浙江秦山核电站：是中国第一座自行设计建造的原型 堆核电站。从1991年开始发电。 广东深圳大亚弯核电站：1994年中外合资建造的核电 站。1994开始发电。 广东岭澳核电站：1995年兴建，2002年5月29日投入 运营。 田湾核电站：位于江苏连云港市，是双数字仪控系统 和双层安全壳。2005年投入运行。
• 20世纪70年代，由于粒子物理逐渐成为一门独立的学科，
•从核物理基础研究看，目前核物理的研究方向主要两个
方面： 一是通过核现象研究粒子的性质和相互作用，特别 是核子间的相互作用。 再者是核多体系的运动形态的研究。很明显，核运 动形态的研究将在相当长的时期内占据着核物理基础研 究的主要部分。
核物理学发展史上的丰碑 居里夫人 Marie Curie（1867-1934） 法国籍波兰科学家，研究放射性现象， 发现镭和钋两种放射性元素，一生两度 获诺贝尔奖。作为杰出科学家，居里夫 人有一般科学家所没有的社会影响。尤 其因为是成功女性的先驱，她的典范激 励了很多人。
Hale Waihona Puke 物理学的发展历史核物理学的概念：
核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物 理学分支。它研究原子核的结构和变化规律；射线束的 产生、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关
的物理问题。它是一门既有深刻理论意义，又有重大实
践意义的学科。
一、 初期
• 1896年，贝可勒尔发现天然放射性，这是人们第一次观察到的核 变化。现在通常就把这一重大发现看成是核物理学的开端。此后 的40多年，人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并 且利用放射性射线对原子核做了初步的探讨，这是核物理发展的 初期阶段。 在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量， 初步创建了一系列探测方法和测量仪器。大多数的探测原理和方 法在以后得到了发展和应用，有些基本设备，如计数器、电离室 等，沿用至今。
高三物理核反应方程试题答案及解析
高三物理核反应方程试题答案及解析1.（6分）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1， H＋N→C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：H He He C N N1.007 8 3.016 0 4.002 612.000 013.005 715.000 121【答案】He；大于【解析】根据反应物与生成物的质量数及电荷数守恒可知：X的质量数为：15+1-12=4；电荷数为：1+7-6=2，所以是He；第一个反应的质量亏损是：1.0078u+12.0000u-13.0057u=0.0021u；第二个反应的质量亏损是：1.0078u+15.0001u-12.0000u-4.0026u=0.0052u；由于后一个反应的质量亏损较大，根据E=△mc2可知，Q2大于Q1。
【考点】核反应方程；核能。
2.下列说法正确的有（）A．方程式是重核裂变反应方程B．方程式是轻核聚变反应方程C．氢原子光谱是分立的D．氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子【答案】BC【解析】方程式是衰变反应，故A错误；方程式是轻核聚变反应方程，所以B正确；所以原子发光的光谱都是分立的，所以C正确；氢原子从某激发态跃迁至基态会释放特定频率的光子，故D错误。
【考点】本题考查核反应方程、原子光谱3.核反应方程式 + → + +k X，式子中A．X为质子，k =3B．X为质子，k =4C．X为中子，k =3D．X为中子，k =4【答案】C【解析】核反应方程知道：根据两边的质子数可知：X的质子数为零，根据质量守恒得：k个X 的质量数为3，则X是中子，k=3，选项C 正确。
【考点】核反应方程。
4.下列说法正确的A．Th→Pa+X中的X是中子B．+→+是α衰变C．+→+是核聚变D．→+2是核裂变【答案】 C【解析】试题分析: （1）根据核反应方程的质量数和电荷数守恒即可判断出X表示电子，所以A 错；B是质子发现的核反应方程，所以B错；C轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，C方程是核聚变方程，所以C对；D方程是两次β衰变。
高三物理学科中的核物理知识点总结与应用
高三物理学科中的核物理知识点总结与应用核物理是物理学的一个重要分支，涉及到原子核的结构与性质以及核反应等内容。
在高三物理学科中，核物理是一个重点且复杂的知识点。
本文将对高三物理学科中的核物理知识点进行总结，并探讨其在实际应用中的作用。
一、核物理知识点总结1. 原子核的结构与组成：原子核由质子和中子组成，其中质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子的质量几乎相等，都远大于电子的质量。
2. 原子核的尺寸与密度：原子核的直径约为10^(-15)米，而整个原子的直径约为10^(-10)米，因此可以看出原子核的体积非常小，但是其密度却非常大，约为10^17 kg/m3。
3. 原子核的相对稳定性：原子核的稳定性与中子和质子的比例有关。
如果一个原子核的中子和质子的比例适合某个数值，该原子核通常是相对稳定的。
如果质子或中子的数量过多或过少，原子核就会不稳定，进而发生放射性衰变。
4. 放射性衰变：放射性衰变是指原子核自发地发射粒子或电磁辐射的过程。
主要有α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。
其中α衰变是指原子核发射α粒子（由两个质子和两个中子组成），β衰变是指原子核发射β粒子（可以是电子或正电子），γ衰变是指原子核发射γ射线（高能量的电磁辐射）。
5. 核裂变与核聚变：核裂变是指重核（如铀235）被低能中子轰击后分裂成两个或更多轻核的过程，同时释放出大量能量和中子。
核聚变则是指轻核（如氢）在高温和高压下融合成重核的过程，也伴随着释放出巨大的能量。
二、核物理的应用核物理在现实生活中有着重要的应用价值，以下将列举一些常见的应用场景。
1. 核能的利用：核能是一种非常高效的能源形式。
核能反应不仅能够提供大量的电力，还可以用于驱动舰船和潜艇等核动力器械。
核能的利用不仅可以解决能源短缺问题，还可以减少对化石燃料的依赖，从而减少环境污染。
2. 放射性同位素的应用：许多放射性同位素具有特定的放射性衰变特性，可以应用于医学、工业和科学研究领域。
高三2020年重点高中物理核反应和核能的利用
059.江苏南通市2008届第三次调研测试 12.Ⅲ(2) 12.Ⅲ(2) 一个高能γ光子，经过重核附近时与原子核
场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应
方程：
0 -1
e
10e
．
已 知 电 子 质 量 me=9.10×10-31kg ， 光 在 真 空 中 的 传 播速度为速为c=3.00×108m/s，则γ光子的能量至少
到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11 H ） 转化成一个氦核42（He ）和两个正电子（10 e ）并放出能 量.已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u． 1u的质量相当于 931.MeV的能量．
① 写出该热核反应方程；
② 一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能 量?（结果保留四位有效数字）
解： ① 411 H 24He 210 e
② Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u
= 0.0267 u
ΔE = Δ mc2 = 0.0267 u×931.5MeV/u ＝24.86 MeV
27 13
Al
24He
30 15
P
01n
（人工制造放射性同位素）
30 15
P
30 14
Si
10e
3、重核的裂变：
U 235
92
01n
15461Ba
3962Kr
301n
200.6MeV
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。
高三原子物理知识点总结归纳
高三原子物理知识点总结归纳在高三物理学习中，原子物理是一个重要的知识点。
掌握原子物理的概念和理论对于理解物质的性质和相互作用有着关键作用。
本文将对高三原子物理知识点进行总结归纳，帮助同学们更好地掌握这一内容。
1. 原子结构1.1 原子模型的发展一开始，人们认为原子是不可分割的，但经过实验发现了元素周期性和放射现象，进而提出了原子是由带电粒子构成的结构。
根据电子在原子中的分布，我们有了玻尔模型和量子力学模型，进而解释了原子的稳定性和电子轨道分布。
1.2 原子的基本组成原子主要由质子、中子和电子组成。
质子带有正电荷，中子不带电，电子带有负电荷。
质子和中子集中在原子核中，而电子分布在原子核外的能级上。
2. 量子力学2.1 波粒二象性根据量子力学理论，微观粒子既表现出粒子性也表现出波动性。
根据德布罗意-布洛赫假设，具有动量的粒子也具有波动性质。
2.2 不确定关系海森堡提出了著名的不确定关系，它指出了在量子尺度下，无法同时确定粒子的位置和动量。
不确定关系对于解释微观粒子的行为和测量影响至关重要。
3. 原子光谱和能级结构3.1 原子的能级原子的能级就是原子中电子所具有的能量。
电子在不同能级间跃迁会辐射或吸收特定频率的光，产生光谱线。
3.2 光子的能量与频率根据普朗克的光量子假设，光是由一束束离散的能量等于光频的量子组成的。
光子的能量E与频率ν之间满足E = hν，其中h为普朗克常数。
4. 核物理4.1 放射性衰变核物理研究中，人们发现了放射性元素的衰变现象。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变，其中核反应的过程涉及质子、中子的变化。
4.2 核能的释放和利用核能是一种巨大的能量资源，核聚变和核裂变都可以释放出巨大的能量。
核能被广泛应用于发电、医学和工业等领域。
5. 原子核的物理性质5.1 原子核的结构原子核由质子和中子组成，质子数相同的原子核构成同位素，中子数相同的原子核构成同质异能素。
原子核的质量与电荷会影响元素的化学性质和核反应的过程。
高三物理一轮复习资料【爱因斯坦质能方程 核能的计算】
高三物理一轮复习资料【爱因斯坦质能方程核能的计算】 [考点分析]1．命题特点：本考点常考核反应方程的书写、分类及核能的计算问题，多以选择题的形式出现，若与动量守恒定律或能量守恒定律相交汇，也可以以计算题的形式出现，难度中等偏上．2．思想方法：结论法、模型法等．[知能必备]1．核反应方程的书写(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替．(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程．2．核能的理解与计算(1)比结合能越大，原子核结合的越牢固．(2)到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电．(3)核能的计算方法：①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．[真题再练]1． (多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.21H＋21H→10n＋X1B．21H＋31H→10n＋X2C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X4解析：BD A错：21H＋21H→10n＋32He.B对：21H＋31H→10n＋42He.C 错：235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n. D 对：10n ＋63Li →31H ＋42He.2．氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H →242He ＋211H ＋210n ＋43.15 MeV 表示．海水中富含氘，已知1 kg 海水中含有氘核约为1.0×1022个．若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV ＝1.6×10－13J ，则M 约为( )A ．40 kgB ．100 kgC ．400 kgD ．1 000 kg解析：C 根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV 的能量，1 kg 海水中的氘核反应释放的能量为E ＝1.0×10226×43.15 MeV ≈7.19×1022 MeV ≈1.15×1010 J ，则相当于标准煤的质量为M ＝1.15×10102.9×107kg ≈400 kg.3． (多选)太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为 1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(21H)和一个质量为2 809.5MeV/c 2的氚核(31H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(42He)，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6 MeV 的能量．下列说法正确的是( )A ．X 粒子是质子B ．X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2解析：BC 该聚变反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，A 项错误；根据题意可知该反应的质量亏损为Δm ＝ΔEc 2＝17.6 MeV/c 2，则X 粒子的质量为(1 876.1＋2 809.5－3 728.4－17.6)MeV/c 2＝939.6 MeV/c 2，故B 项正确；太阳每秒辐射能量ΔE ＝P Δt ＝4×1026 J ，由质能方程知Δm ＝ΔEc 2，故每秒辐射损失的质量Δm ＝4×1026(3×108)2 Kg ≈4.4×109 kg ，C 项正确；因为ΔE ＝4×1026 J ＝4×10261.6×10－19eV ＝2.5×1045 eV ＝2.5×1039 MeV ，则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm ＝Ec2＝2.5×1039 MeV/c 2，D 项错误．解答有关核反应方程问题的技巧1．熟记常见基本粒子的符号——是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10 n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．2．熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和聚变．3．掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律．4．明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．[精选模拟]视角1：核反应方程1．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析：A A项反应是聚变反应；B和C项反应是原子核的人工转变方程；D项反应是重核裂变反应；故选A.2．下列说法正确的是()A．在衰变方程239 94Pu→X＋42He＋γ中，X原子核的质量数是234B．核泄漏事故污染物137Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程为137 55Cs→137 56Ba ＋X，可以判断X为正电子C．放射性物质131I的衰变方程为131 53I→131 54Xe＋X，X为中子D．某人工转变的核反应方程为42He＋2713Al→3015P＋X，其中X为中子解析：D根据质量数守恒可得，X原子核的质量数A＝239－4＝235，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒知，137 55Cs→137 56Ba＋X中的X为电子，B错误；131 53I→131 54Xe＋X中，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X为β粒子，C错误；人工转变的核反应方程为42He＋2713Al→3015P＋X，由质量数和电荷数守恒可知，X为中子，D正确．视角2：比结合能的理解3．(多选)原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是( )A ．中等质量核的比结合能大，这些核较稳定B.21H 核比63Li 核更稳定C.235 92U 核裂变成两个中等质量的核时释放能量 D.8936Kr 核的比结合能比23592U 核的大解析：ACD 由题图可知，中等质量的原子核的比结合能最大，所以中等质量的原子核最稳定，故A 正确．由题图可知21H 核离中等质量的原子核更远，故21H 核比63Li 核更不稳定，故B 错误；重核裂变成中等质量的核，有质量亏损，释放能量，故C 正确；由题图可知，8936Kr 核的比结合能比235 92U 核的大，故D 正确．视角3：核能的计算4．(多选)核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能．反应堆中一种可能的核反应方程式是235 92U ＋10n →143 60Nd ＋9040Zr ＋x ＋y ，设U 核质量为m 1，中子质量为m 2，Nd 核质量为m 3，Zr 核质量为m 4，x 质量为m 5，y 质量为m 6，那么，在所给的核反应中( )A ．x 可能是321H ，y 可能是11－1e B ．x 可能是310n ，y 可能是8 0－1eC ．释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4－m 5－m 6)c 2D ．释放的核能为(m 3＋m 4＋m 5＋m 6－m 1－m 2)c 2解析：BC 根据质量数和电荷数守恒，若x 是321H ，y 是11 0－1e ，则质量数不守恒，若x 是310n ，y 是8 0－1e ，则满足质量数和电荷数守恒，故A 错误、B 正确；根据能量转化可知反应前的质量大于反应后的质量，因为反应时一部分质量转化为能量释放出去了，故C 正确、D 错误．5．(多选)太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了部分粒子的质量⎝⎛⎭⎫取1 u ＝16×10－26 kgA．核反应方程为411H→42He＋201eB．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kgC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kgD．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J解析：ACD由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得411H→42He＋201e，故A正确．反应中的质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29kg，故C正确，B错误．由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4.0×10－12 J，故D正确．。
高三物理质量亏损与核能的计算
“质量亏损”与“核能的计算”山东平原第一中学 魏德田 253100在处理核反应过程中能量变化的问题时，常常要先求“质量亏损”，然后利用质能方程解决。
而由于现行中学教材对质量亏损没有给出一个比较严谨、准确、实用的定义，导致读者在质量亏损、核能计算等的理解和把握上产生困惑和误解。
笔者拟就此作一探讨。
一 、关于“质量亏损”的定义归纳起来，中学教材对“质量亏损”的定义大致有以下几种：[定义1]现行《全日制普通高级中学教材〈必修〉》第二册P 192页和《全日制普通高级中学教材〈必修加选修〉》第三册P 72都有这样的描述：“科学家研究质子、中子和氘核之间的关系。
发现氘核虽然是由一个中子和一个质子组成的，它的质量却不等于一个中子和一个质子的质量之和。
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。
这种现象叫做质量亏损。
”[定义2]《高中物理新课标教材·选修2-3》的P 88页：“任何原子核的质量小于组成它的单个核子的质量总和（mass defect ）。
例如c 126的质量比6个中子和6个质子的质量之和要小一些（图6.1-2），这种现象称为质量亏损。
”[定义3]《高中物理新课标教材·选修3-5》的P 93页：则先通过一道例题求“单个质子与单个与单个质子的质量之和”与“氘核质量之差”，然后引出“原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损（mass defect ）。
”分析上述“质量亏损”的定义，其共同点都是指若干核子在形成一个原子核的过程中质量的减少。
有所不同的是，“新课标”的两种定义则提供示例，比较具体、直白，稍欠严谨、规范，而容易接受。
但是，由于它们都是只从若干核子形成一个原子核的过程的质量的减少着眼来定义，其适用范围则略显窄狭。
一则不能明显揭示出核反应还存在质量增加的情况，二则若运用于解决大量、复杂的包括衰变、嬗变、裂变、聚变等“核反应”问题，以及光子、电子等参与的“准核反应”问题，亦略显摸棱两可、懦弱无力。
高三原子核知识点总结
高三原子核知识点总结原子核是物质世界中的基本组成部分，也是高中物理学中重要的知识点之一。
本文将针对高三原子核知识点进行总结和梳理，旨在帮助读者更好地理解和掌握这一内容。
一、结构组成原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
质子数目称为原子核的核电荷数，中子数目和质子数目之和称为原子核的质量数。
二、引力互斥力平衡原子核内部的质子之间存在着相互排斥的库仑力作用，如果没有其他力的干扰，质子会相互排斥而发生解体。
然而，质子和中子之间有着强相互作用力，称为核力，这种力能够克服库仑力而保持原子核的稳定。
三、核反应与核能核反应是指原子核发生变化的过程，可以是核衰变、核裂变或核聚变。
核反应释放出的能量称为核能，是一种极为巨大的能量。
1. 核衰变：某个原子核自发地放射出一个或多个粒子，转变成其他元素的原子核。
常见的类型有α衰变、β衰变和γ衰变。
2. 核裂变：重核（如铀、钚等）受到一定条件下的中子轰击后发生裂变。
裂变会释放出巨大的能量和更多的中子，引发连锁反应，是原子弹和核电站的基础。
3. 核聚变：轻核（如氢、氦等）在极高温度和压力下相互融合，生成较重的原子核。
聚变是太阳和恒星内部的能量来源，也是未来核聚变电站的目标。
四、放射性核素与半衰期放射性核素是指具有放射性的原子核，它们不稳定并会通过核衰变释放出射线。
放射性核素可以用半衰期来描述其放射性衰变的速率，半衰期是指放射性物质衰变到其初始数量的一半所需的时间。
五、原子核能级与能带结构原子核中存在着不同的能级，每个能级可以容纳不同数量的质子或中子。
原子核的能带结构和电子的能带结构有所不同，原子核是由奇数或偶数个质子或中子填充能级而成的。
六、高能物理与粒子加速器高能物理研究是研究微观世界最基本粒子的性质和相互作用的学科，粒子加速器是进行高能物理实验的重要工具。
粒子加速器通过对带电粒子进行加速，使其具备极高的能量，然后观察和研究粒子之间的相互作用。
七、核能利用与安全核能具有巨大的潜力和广泛的应用领域，核电站、核医学和核武器等都是核能利用的范畴。
2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破27 原子核的衰变和核能
2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题27原子核的衰变和核能专练目标专练内容目标1高考真题（1T—4T ）目标2原子核的衰变与半衰期（5T—8T ）目标3核的裂变聚变与核能（9T—12T ）目标4我国核能的发展与利用（13T—16T ）【典例专练】一、高考真题1．下列属于β衰变的是（）A ．238234492902U Th He →+B ．1441717281N He O H+→+C ．234234090911Th Pa e -→+D ．235114489192056360U n Ba Kr 3n+→++2．上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核74Be 俘获核外K 层电子e ，可生成一个新原子核X ，并放出中微子νe ，即700410e Be+e X+ν→-。
根据核反应后原子核X 的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。
下列说法正确的是（）A ．原子核X 是73Li B ．核反应前后的总质子数不变C ．核反应前后总质量数不同D ．中微子e ν的电荷量与电子的相同3．两种放射性元素的半衰期分别为0t 和02t ，在0=t 时刻这两种元素的原子核总数为N ，在02t t =时刻，尚未衰变的原子核总数为3N ，则在04t t =时刻，尚未衰变的原子核总数为（）A ．12NB ．9NC ．8ND ．6N 4．秦山核电站生产146C 的核反应方程为14114706N n C+X +→，其产物146C 的衰变方程为14140671C N+e -→。
下列说法正确的是（）A ．X 是11HB ．146C 可以用作示踪原子C ．01e -来自原子核外D ．经过一个半衰期，10个146C 将剩下5个二、原子核的衰变与半衰期5．甲状腺痛患者手术切除甲状腺后，可以通过口服含有碘131的药物进一步进行放射性治疗，为避免患者体内的碘131产生的辐射对他人造成危害，应进行一段时间的隔离，碘131发生衰变的过程可以用方程1311315354I Xe Z →+来表示，不考虑患者对放射性药物代谢的影响，下列说法正确的是（）A ．碘131的衰变为β衰变B ．碘131衰变方程中的Z 为He 原子核C ．患者口服剂量的大小，不影响隔离时间的长短D ．患者服药后，药物中含有的碘131经过两个半衰期全部衰变6．福岛第一核电站的核污水含铯、锶、氚等多种放射性物质，排入海水中将对太平洋造成长时间的污染。
2023年高三物理二轮专题复习原子核
例：关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( D )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到 了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是
成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常
核子数要减少 D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核
能
二、核反应 3.核聚变 （1）聚变反应：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。 （2）典型聚变反应： （3）反应条件：轻核的距离要达到10－15m以内， 聚变可以通过
高温来实现，因此又叫热核反应。 （4）核聚变的应用：核武器——氢弹；太阳能；探索可控热核反应
重核裂变与轻核聚变的比较
重核裂变
轻核聚变
重核分裂成两个或多个中等质量的原 两个轻核结合成质量较大的原子核，
反应原理
子核，放出核能
放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍
核废料处理 难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏 量
核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤 其用于核裂变的铀235在铀矿石中只
射线种类
组成
α射线
α粒子是氦原 子核He
β射线
β粒子是高速 电子流e
γ射线
波长很短的 电磁波
速度 约c 接近c 等于c
贯穿本领 电离作用 很小，一张薄纸
很强 就能挡住 很大，能穿过几
较弱 毫米厚的铝板 最大，能穿过几
很小 厘米厚的铅板
3.原子核的组成 质子的发现：1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。 中子的发现：1932年查德威克用α粒子轰击铍(Be)原子核获得了
高三物理一轮复习学案：第十六章《近代物理》专题四__核能__核的裂变和聚变(人教版)
2012届高三物理一轮复习学案：第十六章《近代物理》专题四 核能 核的裂变和聚变［考点透析］一、本专题考点 核能、质量亏损、爱因斯坦质能方程、重核裂变、轻核聚变、可控热核反应均为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握内容１.核能①核力：质子与质子之间、中子与中子之间、中子与质子之间的一种强相互作用．核力发生作用的距离很短，范围约为2×10-15ｍ，所以每个核子几乎只跟它相邻的核子发生相互作用．②核能：由于核子间存在强大的核力，所以要把原子核拆成一个个核子要提供巨大的能量，同样，当由核子结合成原子核时也要释放巨大的能量．核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的结合能，简称核能．③质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损．但需注意：核反应中质量数是守恒的，要区分原子核的质量与质量数．④质能方程：Ｅ＝ｍＣ2 物体的能量与它的质量成正比,当核反应发生质量亏损时要释放能量,上式可写成:ΔＥ＝ΔｍＣ2. （或写成1μ＝931.5ＭeV ）２.重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为两个(或几个)中等质量的核的反应过程称为重核的裂变．核裂变发生时，往往是伴随释放大量能量的同时放出几个中子，而这些中子又会引起其它重核的裂变，这样就会形成链式反应．例如Ｕ235的一种裂变反应方程为:原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没碰到铀核时就跑到铀块外面去了．能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．３.轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应叫轻核的聚变．例如氢核的一种聚变反应方程为:聚变反应往往会比裂变反应释放更多的核能，但反应条件却很苛刻，一般要在几百万度的高温下进行，所以聚变反应也称为热核反应.正因为如此，和平利用聚变反应释放的核能还处于研究试验阶段．到目前为止，世界上所有的核电站利用的全是裂变反应释放的核能. ［例题精析］例题1 云室处在磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，一静止的原子核Ａ在云室中发生一次α衰变而变成一质量为Ｍ的新核，同时辐射出一频率为ν的γ光子．已知α粒子的质量为ｍ，电量为ｑ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为Ｒ，试求衰变前原子核Ａ的质量．（已知普朗克常数为ｈ，不计光子的动量）解析：本题主要考查综合运用力学规律解决微观粒子问题的能力．考查的知识点有：①带电粒子在磁场中的圆周运动问题；②动量守恒定律的应用；③爱因斯坦质能方程．根据题意，Ａ核在衰变过程中释放的核能表现在两个方面：新核及α粒子的动能；另外同时辐射出一个γ光子，这样就会导致衰变过程中发生质量亏损Δｍ．如果算出了Δｍ，问题也就迎刃而解了，为此我们可先计算α粒子和新核的动能．用v 表示衰变后α粒子的速度，根据题意：nXe Sr n U 10136549038102359210++→+nHe H H 10423121+→+R v m Bqv 2= ⑴ 用αE 表示α粒子的动能，则有：221mv E =α ⑵ 由以上两式可解得： mBqR E 2)(2=α ⑶ 用1v 表示剩余核的速度，用M E 表示新核的动能，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因γ光子的动量很小可不予考虑，由动量守恒和动能的定义式可知：mv Mv =1 ⑷ 2121Mv E M =⑸ 由⑶ ⑷ ⑸三式可解得：mBqR M m E M 2)(2⋅= ⑹ 用m ∆表示衰变过程中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程可得： 22222))(()(ch mMc BqR m M c h E E m M ννα++=++=∆ 如果用A M 表示衰变前Ａ核的质量，所以有 2222))((ch mMc BqR m M m M m m M M A ν++++=∆++= 例题２ 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和氢核、氦核等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是+→+He H e 421142核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化理论，若由于聚变反应使太阳中氢核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和氢核组成．⑴为了研究太阳的演化进程，需知道目前太阳的质量Ｍ，已知地球半径Ｒ＝6.4×106ｍ，地球质量ｍ＝6.0×1024kg ，日地中心的距离ｒ＝1.5×1011ｍ，地球表面处的重力加速度ｇ＝10ｍ/ｓ2，１年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量．⑵已知质子质量ｍp ＝1.6726×10-27kg ，He 42核的质量ｍα＝6.6458×10-27kg ，电子质量ｍe ＝0.9×10-30kg ，光速ｃ＝３×10８ｍ/ｓ，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．⑶又已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒钟通过的太阳辐射能ω＝1.35×10８Ｗ/ｍ２，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．（估算结果只要求一位有效数字）解析：本题的功能主要考查对物理思想、物理方法的掌握程度，同时也考查了分析能力、运算能力等各方面的素质，涉及到的知识点有：“牛顿运动定律”、“万有引力定律”、“圆周运动”及爱因斯坦“质能方程”等，是一道学科内综合题．⑴估算太阳的质量Ｍ设Ｔ为地球绕太阳运动的周期，则有万有引力定律和牛顿运动定律可知：r T m r Mm G 22)2(π= 地球表面处的重力加速度 2R m Gg = 由以上两式联立解得： gR r T m M 232)2(π= 将题中给出数据代入上式得：Ｍ＝２×1030Kg⑵根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为：ΔＥ＝(4ｍP ＋２ｍe －ｍα)c2 代入数值解得：ΔＥ＝4.2×10-12Ｊ⑶据题中给出的假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核反 应的次数为：%104⨯=pm M N 因此太阳在转入红巨星阶段之前总共能辐射出的能量为: Ｅ＝ＮΔＥ设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外辐射的总能量为:Ｅ0＝4πr 2ω 所以，太阳继续保持在主序星的时间为：0E E t = 由以上各式解得： ()ωπα2244241.0r m c m m m M t p e p ⨯-+=将题中所给数据代入，并以年为单位，可得ｔ＝１×1010年＝100亿年．例题３ 原来静止的质量为m 0的原子核Ａ，放出一个α粒子后转变成质量为m 1的原子核Ｂ，该原子核在运动方向上又放出α粒子，而衰变成静止的另一原子核Ｃ．已知α粒子的质量为m α，且假设在全部核反应过程中，没有辐射γ射线，求两个α粒子的动能及最后新核的质量ｍ2．解析：本题的考点主要表现在两个方面，动量守恒定律在微观粒子中的应用；爱因斯坦质能方程．因为原子核Ａ原来处于静止状态，且发生两次α衰变后新核仍处于静止，因此根据动量守恒定律可判断出，先后发生衰变的两个α粒子应具有大小相同、方向相反的动量，因而具有相等的动能．所以只需计算第一个α粒子的动能即可．⑴设发生第一次α衰变后α粒子的速度为v ，Ｂ核的反冲速度为1v ，根据动量守恒有： 11v m v m =α用αE 表示α粒子的动能，用1E 表示Ｂ核的动能，则有： 221mv E =α 211121v m E = 根据题意及爱因斯坦质能方程可得：2101)(c m m m E E αα--=+由以上各式可解得： 12101)(m m c m m m m E +--=ααα ⑵设两次衰变质量总亏损为Δｍ，则根据质能方程有： αE mc 22=∆ 所以： ααααm m m m m m m m m m m m 2)(221101002-+---=-∆-= 思考与拓宽：上题中先后两次α衰变过程中质量亏损相同吗？如果不相同，哪次衰变质量亏损更多一些？［能力提升］Ⅰ知识与技能１．关于原子核能及其变化，下列说法中正确的是（ ）Ａ．核能是原子的核外电子从高能级态向低能级态跃迁时放出的能量Ｂ．使原子核分解为单个核子时一定从外界吸收能量，核子的总质量将增加 Ｃ．使原子核分解为单个核子时一定向外释放核能，核子的总质量将减少Ｄ．以上说法均不对２．关于原子核能及其应用，下列说法中错误的是（ ）Ａ．原子弹是利用聚变反应制造的核武器Ｂ．氢弹是利用热核反应制造的一种核武器Ｃ．实现铀235的链式反应必须使其达到足够的纯度和临界体积Ｄ．太阳内部的进行的核反应是核聚变反应3.我国已经建成的秦川和大亚湾两座核电站利用的是（ ）Ａ．放射性元素衰变放出的能量 Ｂ．人工放射性同位素衰变放出的能量 Ｃ．重核裂变放出的核能 Ｄ．轻核的聚变放出的核能４．关于原子核及核反应，以下说法中正确的是：（ ）Ａ．在原子核中，任意两个核子之间都有核力的作用Ｂ．核聚变时核力表现为引力，核裂变时核力表现为斥力Ｃ．由于核力的作用，使得核子在组成原子核时一定释放能量Ｄ．所有的核变化，都将向外释放核能５．关于重核的裂变和氢核的聚变，下面说法正确的是（ ）Ａ．裂变和聚变过程都有质量亏损，因而都能释放大量核能Ｂ．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加Ｃ．裂变和聚变都需要在极高的温度下进行Ｄ．裂变释放大量核能，聚变需从外界吸收能量６．下面的四个核反应方程中，都有中子释放出来，其中查德威克研究中子的核反应方程是：（ ）Ａ．n P He Al 103015422713+→+ Ｂ．n C He Be 101264294+→+Ｃ．n He H H 10423121+→+ Ｄ．n B He Li 101054273+→+７．一个锂核Li 73受到一个质子的轰击，变成两个α粒子，这一过程的和反应方程式是-______________________，已知一个氢原子的质量是1.6736×10-27Kg ，一个锂原子的质量是11.6505×10-27Kg ，一个氦原子的质量是 6.6466×10-27Kg, 则上述核反应释放的能量为_____________Ｊ（最后结果取两位有效数字）．Ⅱ能力与素质８．静止的镭Ra22686发生α衰变，释放出的α粒子的动能为Ｅ0，假定衰变时能量全部以动能形式释放出去，则衰变过程中总的质量亏损是（ ）Ａ．20c E Ｂ．202c E Ｃ．202224c E Ｄ．20222226cE 9．1956年李政道和扬振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co 6027放射源进行了实验验证．次年李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖，Co 6027的衰变方程是：e Az e Ni Co ν++→-016027 其中e ν是反中微子，它的电荷数为零，静止质量可认为是零．⑴Co 6027的核外电子数为_____，上述衰变方程中，衰变产物Ni Az 的质量数A 等于______，核电荷数Z 是________．⑵在衰变前Co 6027核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物NiA z 和e 01-的运动径迹不在一条直线上．如果认为衰变产物只有Ni A z 和e 01- ，那么衰变过程将违背_______守恒定律．10．同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面的温度变化趋势”的问题中，有下列结论：①太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据2mc E ∆=∆可知太阳质量Ｍ在不断减少②根据2r GMm F =和r mv F 2=可知日、地之间距离ｒ将不断增大，地球环绕速度将减小，环绕周期将增大③根据2rGMm F =和r mv F 2=可知日、地之间距离ｒ将不断减小，地球环绕速度将增大，环绕周期将减小④由于太阳质量Ｍ不断减小，辐射光子的功率将不断减小，辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面的温度将逐渐降低上述结论中正确的是：Ａ．只有① Ｂ．只有 ③ Ｃ．只有①②④ Ｄ．只有③④11．某沿海核电站原子反应堆的功率为104ＫＷ，１ｈ消耗核燃料为8.75ｇ，已知每个铀235裂变时释放出的核能为2×108e Ｖ，煤的燃烧热为3.3×107Ｊ／K ｇ．计算核燃料中铀235所占的百分比，并分析1ｇ铀235全部裂变时释放的能量约等于多少千克煤燃烧所释放的热能．（阿伏伽德罗常数Ｎ0＝6.02×1023个/摩尔）专题四 1．B 2．A 3．C 4．C 5．A 6．B 7 He H Li 4211732→+ 2.8 ×10-12 8．D9．⑴ 27 60 28 ⑵动量 10．C11．［提示］⑴百分比ｎ＝(0.44/8.75)×100％＝５％ ⑵2.5×103K ｇ。
高三物理知识点：原子物理学和核物理技术
高三物理知识点：原子物理学和核物理技术1. 原子物理学1.1 原子的基本结构原子由原子核和核外电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
电子带负电，围绕原子核运动。
1.2 量子力学量子力学是研究微观粒子运动规律的学科。
它主要包括波粒二象性、测不准原理、不确定性原理、能级、量子态等概念。
1.3 原子光谱原子光谱是原子内部能级跃迁时发出的光。
每种元素的原子光谱都有独特的谱线，称为特征谱线。
原子光谱的应用包括光谱分析、激光技术等。
1.4 核反应核反应是指原子核之间或者原子核与粒子之间的相互作用过程。
核反应的类型包括合成反应、分解反应、β衰变、α衰变等。
2. 核物理技术2.1 核能核能是指原子核内部蕴藏的能量。
核能的释放主要通过核裂变和核聚变实现。
核裂变是指重核分裂成两个较轻的核，释放出大量能量。
核聚变是指轻核合并成较重的核，同样释放出大量能量。
2.2 核电站核电站是利用核能发电的设施。
核电站主要通过核裂变反应产生热能，驱动蒸汽轮机发电。
核电站的主要设备包括反应堆、蒸汽发生器、冷却塔等。
2.3 放射性同位素放射性同位素是指具有不稳定核结构，能自发地放射出射线（α射线、β射线、γ射线）的原子。
放射性同位素在医学、农业、工业等领域有着广泛的应用。
2.4 粒子物理粒子物理是研究微观粒子（如电子、夸克、光子等）的性质、相互作用和基本结构的学科。
粒子物理的主要实验方法包括粒子加速器、探测器等。
2.5 核技术应用核技术在许多领域都有广泛的应用，如医学（放射性治疗、核磁共振成像）、工业（无损检测、辐射加工）、农业（放射性同位素示踪、辐射育种）等。
3. 高考重点、热点问题解析3.1 原子结构与元素周期律高考中对原子结构的考查主要涉及原子核外电子排布、元素周期表和元素周期律。
重点掌握原子核外电子的排布规律、元素周期表的构成及元素周期律的实质。
3.2 量子力学基础量子力学是高考的热点，主要考查波粒二象性、测不准原理、不确定性原理等基本概念。
高三物理核电荷知识点归纳
高三物理核电荷知识点归纳核电荷（Nuclear Charge）是物质的一个重要性质，它决定了物质的化学和物理性质。
在高三物理中，核电荷的概念和作用被广泛研究和应用。
下面将对高三物理核电荷的知识点进行归纳和总结。
一、核电荷的定义和性质核电荷是原子核中的正电荷总数，用Z表示，其大小等于原子核中质子的个数。
除了决定原子核的化学性质外，核电荷还影响着原子核的结构和稳定性。
二、核电荷与元素周期表元素周期表将化学元素按照原子核中的核电荷大小和电子结构的规律排列起来。
对于一个中性原子，其核电荷就等于其电子数。
通过观察元素周期表中的核电荷变化规律，可以揭示元素周期性和化学性质的内在联系。
三、核电荷的影响因素1. 原子核中质子的数量决定了核电荷的大小，也决定了元素的种类和性质。
2. 原子核中中子的数量对核电荷没有直接影响，但可以影响原子核的质量和稳定性。
四、核反应和核电荷核反应是核电荷变化的过程，包括核衰变和核聚变。
在核反应中，核电荷可以发生变化，从而导致元素的转变和能量的释放。
五、核电荷与原子核的稳定性原子核的稳定性受到核电荷、中子-质子比和核外电子结构的影响。
稳定的原子核通常具有适当的核电荷和中子-质子比，以及完整的能级结构。
六、核电荷的应用核电荷的概念和应用广泛应用于核物理、化学和生物学等领域。
在核能利用中，核电荷用于核裂变和核聚变反应的研究和控制。
在生物医学中，核电荷用于核医学影像技术的应用。
七、核电荷的研究方法研究核电荷的方法主要包括粒子加速器和核反应堆等设备。
通过加速器可以产生高能粒子进行核反应实验，从而研究核电荷对于核反应的影响。
八、核电荷的拓展应用除了用于研究原子核和核反应的基础科学研究外，核电荷的概念也可以应用于其他领域，如核磁共振成像（NMR）和粒子治疗等。
总结：高三物理核电荷是原子核中的正电荷总数，它与元素周期表、核反应、核稳定性以及多个学科领域有着密切的联系。
对核电荷的研究和应用具有重要的意义，有助于深入了解物质的本质和推动科学技术的发展。
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原子物理单元测试说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1 .1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家.下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式是 （ ）A.N 147+He 42→O 178+H 11B. U 23592+n 10→Sr 9038+Xe 13654+10n 10C.U 23892→Th 23490+He 42 D. H 21+H 31→He 42+n 1解析：本题考查重核裂变和轻核聚变的核反应方程.“两弹”是指原子弹和氢弹，原理分别为重核裂变和轻核聚变，B 为重核裂变方程之一，D 为轻核聚变方程.故正确选项为BD.答案BD2.下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（P o ）放出α射线轰击铍时会产生粒子流a ，用粒子流a 打击石蜡后会打出粒子流b ，经研究知道 （ ）A.a 为质子，b 为中子B.a 为γ射线，b 为中子C.a 为中子，b 为γ射线D.a 为中子，b 为质子解析：本题考查查德威克发现中子的实验装置.选项D 正确. 答案D3.下列说法正确的是 （ ） A.α射线和γ射线都是电磁波B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D.原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量总小于原核的质量解析：组成α射线的粒子是氦原子核，γ射线是高频电磁波，A 错.β射线是原子的核内中子转变成质子时放出的电子流，B 错.原子核衰变的半衰期由原子核本身决定，与它所处的物理、化学状态无关，C 对.原子核经过衰变生成新核，因放出了粒子，所以质量减小，D 对.答案CD4.下图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确（ ）解析：α粒子在靠近金的原子核时，离核越近，所受库仑力越大，方向偏转越大，根据这个特点可以判断出只有A 正确.答案A5.如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可以判定 （ ）A.原子核只可能发生β衰变B.原子核可能发生α衰变或β衰变C.原子核放出一个正电子D.原子核放出一个中子解析：静止的核发生核反应的过程动量守恒，所以新核和新粒子的速度方向相反，又因为轨迹只有两个，是内切圆，所以放出的新粒子只有一个，且粒子带负电，是β粒子，故A 正确.答案A6.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染.人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病.下列结确的是 （ ）A.铀238的衰变方程式为：U 23892→Th 23490+He 42B.U 23592和U 23892互为同位素C.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D.贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性 解析：本题考查铀238的知识.铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 正确. 铀238和铀235质子数相同，故互为同位素，B 正确.核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C 正确.贫铀弹的穿甲能力很强， 是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D 错. 答案ABC7.原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国已建设了秦山和大亚湾两座核电站，下面关于这两座核电站的说法中正确的是 （ ）A.它们都是利用核裂变释放原子核能B.它们都是利用核聚变释放原子核能C.秦山核电站是利用核裂变释放原子核能，大亚湾核电站是利用核聚变释放原子核能D.以上说法都不正确解析：本题考查核能的实际利用常识.秦山核电站和大亚湾核电站都是利用核裂变释放的能量，A 正确. 答案A8.最近一段时间，伊朗的“核危机”引起了全球瞩目，其焦点问题就伊朗核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时，还可以生产可供研制核武器的钚239（Pu 23994），这种Pu 23994可以由铀239（U 23992）经过n 次β衰变而产生，则n 的值是（ ）A.2B.239C.145D.92 解析：本题考查核反应方程.铀239衰变成Pu 23994的核反应方程是：U 23992→Pu 23994+2e 01-可见，n =2.答案A9.在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是（ ） A.γ射线的贯穿作用 B.α射线的电离作用 C.β射线的贯穿作用 D.β射线的中和作用解析：本题考查三种射线的特点.由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和.故正确选项为B.答案B10.质子的质量为mp ，中子的质量为mn ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是 （ ） A.m α=2m p +2m n B.m α＜2m p+2m n C.m α＞2m p +2m n D.以上关系都不对 解析：本题考查质量亏损.两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量，发生质量亏损.故正确选项为B.答案B第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.根据宇宙大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽现风采的时期.从大爆炸的瞬间产生夸克、轻子、胶子等粒子，到电子与原子核结合成原子，先后经历了四个时代，它们是： 、 、 、 .解析：根据宇宙大爆炸理论，“粒子家族”在大爆炸开始，到形成原子这105s 时间内，先后经历了强子时代、轻子时代、核合成时代、复合时代.答案强子时代轻子时代核合成时代复合时代12.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe ）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t 四氯乙烯（C 2Cl 4）溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为v e +Cl 3717→Ar 3718+e 01-已知Cl 3717的质量为36.956 58 u, Ar 3718的质量为36.956 91 u, e 01-的质量为0.000 55 u,1 u 质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 .解析：上面核反应过程增加的质量：Δm =36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u 应吸收的能量：ΔE =Δmc 2=0.000 88×931.5 MeV=0.82 MeV. 答案0.82 MeV13.一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，设正、负电子的质量均为m ，普朗克常量为h ，则这一对光子的频率为 .解析：本题考查质能方程及光子论.2mc 2=2hv 则v =hmc 2.答案hmc 214.已知质子的质量为1.007 227 u ，中子的质量为1.008 665 u ，它们结合成碳核C126的质量为12.000 000 u ，放出的能量为 MeV.解析：本题考查质能方程.ΔE =Δmc 2=［6×(1.007 227+1.008 665)-12］×931.5 MeV=88.8 MeV. 答案88.815.一个中子和一个质子结合成氘核时要放出2.22 MeV 的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来.这一过程的核反应方程是 ，质量亏损为 kg,此光子的波长为 m.解析：本题考查核反应方程及质量亏损.核反应方程为H 11+n 10→H 21+γ 由ΔE =Δmc 2得Δm =2c E =4×10-30kg由ΔE =hλc 得λ=Ehc ∆=5.6×10-13m. 答案H 11+n 10→H 21+γ4×10-305.6×10-13三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.（8分）中子n 10、质子p 11、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的r 射线照射静止氘核，使之分解.用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？解析：上述核反应方程是：r +H 21→H 11+n 10 上述核反应因质量亏损放出的能量ΔE =(m D -m p -m n )c 2质子和中子获得的总动能是：ΔE +E 所以中子的动能为：E kn =21(ΔE +E )= 21［(m D -m p -m n )c 2+E ］. 答案r +H 21→H 11+n 10 21［(m D -m p -m n )c 2+E ］17.（10分）放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的C 146，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年.试写出此核反应方程.（2）若测得一古生物遗骸中的C 146含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？解析：本题考查核反应方程及它的实际应用.（1）此衰变的核反应方程：N 147+n 10→C 146+H 11C 146→N 147+e 01-.（2）活体中的C 146含量不变，生物死亡后，遗骸中的C 146按其半衰期变化，设活体中C146的含量为N 0，遗骸中的C 146含量为N ，由半衰期的定义得：N =(21）τt N 0即0.125=(21)τt所以τt=3 t =3τ=17 190年.答案（1）N 147+n 10→C 146+H 11 C 146→N 147+e 01-（2）17 19018.（10分）U 23592受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 13956和Kr 9436，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV.（1）写出核反应方程;（2）现在要建设发电功率为5×105kW 的核电站，用U 235作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗U 235多少千克？（阿伏加德罗常数取6.0×1023mol -1）解析：（1）核反应方程U 23592+n 10→Ba 13956+Kr 9436+3n 10+200 MeV.（2）电站一天发出的电能E 1=Pt ①设每天消耗U 23592为m kg ，核裂变释放的能量为E 2=m ×103×6.0×1023×200×106×1.6×10-19/235 ② 由能量转化得E 1=ηE 2③由①②③式得m =1.06 kg.答案（1）U 23592+n 10→Ba 13956+Kr 9436+3n 10+200 MeV（2）1.06 kg19.(12分)1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍（Be 94）时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子.经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度v H 和被打出的氮核的最大速度v N 之比近似等于15∶2.若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以为静止，碰撞过程中没有机械能的损失.已知氢核的质量M H 与氮核的质量M N 之比等于1∶14.（1）写出α射线轰击铍核的核反应方程；（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成的.解析：（1）Be 94+He 42→C 126+n 10（2）由①可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电. 由②可知，该射线速度小于光速，所以它不是γ射线.由③可知，由于碰撞中无机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明它们发生的是弹性正碰.设该粒子的质量为m ，碰撞前速度为v 0，与氢核碰撞后速度为v 1，与氮核碰撞后速度为v 2，则有mv 0=mv 1+M H v H21mv 02=21mv 12+21M H v H 2解得v H =H2M m mv +同理得v N =NM m mv +02由题意知215N H =v v ,114H N =M M 解得m =M H即该粒子的质量与氢核（质子）的质量相近，因此这种粒子是中子.答案（1）Be 94+He 42→C 126+n 10（2）略。