高三物理第一轮复习24核反应 核能 质能方程学案 新人教版
高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能
第3节 核反应和核能知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类：α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：23892U→23490Th ＋42He ； ②β衰变：23490Th→23491Pa ＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3 核反应和核能 1．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．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n ―→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程． (5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量． (6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层． 3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV4．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．5．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.[核心精讲]1．α衰变、β衰变的比较2.衰变次数的确定方法方法一：确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为AZ X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A ＝A ′＋4n Z ＝Z ′＋2n －m由以上两式联立解得n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组．方法二：因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．3．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．[题组通关]1．(多选)(2014·全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) 【导学号：96622228】A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BCD 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E 错误．2．(2015·北京高考)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图1331所示，则( )图1331A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里D 根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．3．(1)(多选)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图1332所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图1332【解析】 (1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电荷数守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x －y解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对． 铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．(2)写出衰变方程3015P→3014Si ＋0＋1e ，故这种粒子为0＋1e(正电子)，由m t 图知3215P 的半衰期为14天，由m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ得0．25 mg ＝4 mg×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t14，故t ＝56天．【答案】 (1)ABD (2)正电子 56天 [名师微博] 1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆．2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．[核心精讲]1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(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(10n)，α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)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，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]4．(2015·北京高考)下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) 【导学号：96622229】A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1eB α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B正确．5．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p ＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．6．(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He 是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋2 0－1e 是重核裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋ 0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．【解析】(1)A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程．②X的质量数为：(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为：92－36＝56X的中子数为：144－56＝88.【答案】(1)AC (2)①D B A ②144 88[名师微博]两点提醒：1．核反应方程一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由核电荷数守恒确定生成物的核电荷数．[核心精讲]1．对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．(2)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.(3)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．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．[师生共研]●考向1 对原子核的结合能的理解(多选)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．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．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ABC 原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E 错误．●考向2 核能的计算钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核235 92U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：239 94Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能． 【规范解答】 (1)衰变方程为234 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E α＝m Um U ＋m α[(m Pu －m U ＋m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E α＝5.034 MeV. 【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图： 书写核反 应方程→计算质量 亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．[题组通关]7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，核反应方程为42He＋42He→84Be ＋γ.以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的B 该核反应为聚变反应，故A错误；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子，例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故D错误．8．(2014·北京高考)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)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2C 由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确．。
高考物理一轮复习 核反应 核能 质能方程学案
高考物理一轮复习学案：核反应 核能 质能方程一、知识点梳理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：147N+42He 8O+11H 质子11H 的发现方程 卢瑟福94Be+426C+10n 中子10n 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=Δｍｃ2 3、 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：23592Ｕ+Ｓr+13654Ｘe+1010ｎ 4．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：21Ｈ+Ｈe+10ｎ 5．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二、典型例题例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（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 ，1u 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 ∆=mc 2-（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。
2023届高考人教版物理一轮复习课件：近代物理-原子核及核反应
故B正确;高温能使原子核克服库仑斥力而聚变,故C错误;轻核聚变平均每
个核子放出的能量比重核裂变平均每个核子放出的能量大3~4倍,故对相
同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多,D正确。
6.(多选)(2020全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的
置。2018年11月,该装置实现了1×108 ℃等离子体运行等多项重大突破,为
未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变,下列说法正确的是
(
)
A.聚变又叫热核反应
B.太阳就是一个巨大的热核反应堆
C.高温能使原子核克服核力而聚变
D.对相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变产能多
答案 ABD
解析 核聚变也叫热核反应,故A正确;太阳主要成分是氢,中心温度高达
1
B.235
U+
n→
Ba+
Kr+3
0
0n
92
56
36
234
4
C.238
U→
Th+
2 He
92
90
30
27
D.42 He+13
A1→15
P+10 n
答案 A
解析 核聚变指两个较轻的核结合成质量较大的核,所以选项A正确。
2.232
90 Th
(
208
232
经过一系列的 α 衰变和 β 衰变后变成 82 Pb,则 82 Pb 比 90 Th 少
3.X元素的原子核的符号为 X ,其中A表示 质量数
,Z表示核电荷数。
二、天然放射现象
高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构与原
第2讲核反应、核能教材知识梳理一、原子核与衰变1．原子核的组成：原子核是由________和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的________．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素________地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明________具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫________．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是________、β射线、γ射线．(4)放射性同位素：有________放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种________的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋________；β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋________．(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的________、________状态无关．二、核力与核能1．核力核子间的作用力．核力是________力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．2．核能(1)结合能：核子结合为原子核时________的能量或原子核分解为核子时________的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能．(2)比结合能：①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫平均结合能．②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核________．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________．三、裂变与聚变1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)链式反应条件：裂变物质的体积________临界体积．(3)典型的裂变方程：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋________10n.(4)裂变的应用：原子弹、核反应堆．2．轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程．(2)条件：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫________．(3)典型的聚变方程：21H＋31H―→________＋10n.(4)聚变的应用：氢弹．答案：一、1.质子质子数2．(1)自发原子核(2)放射性(3)α射线(4)天然3．(1)原子核(2)42He 0－1e (3)物理化学二、1.短程2．(1)释放吸收(2)①核子数②越稳定3．mc2Δmc2三、1.(2)大于或等于(3)10 2.(2)热核反应(3)42He【思维辨析】(1)天然放射现象说明原子是可分的．( )(2)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的．( )(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个．( )(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量．( )答案：(1)(×)[解析] 天然放射现象说明原子核是可分的．(2)(×)(3)(×)(4)(×)【思维拓展】核能的计算是原子物理的重点知识和高考的热点问题，都有哪些方法求核反应中的能量呢？答案：1．根据质能方程ΔE＝Δmc2，注意：这里质量单位要用 kg，能量单位用J.2．利用原子质量单位u和电子伏特计算，1 u＝1.656×10－27 kg，1 eV＝1.6×10－19 J，1 u相当于931.5 MeV.3．根据能量守恒定律和动量守恒定律计算核能．[物理学史]1896年法国物理学家贝可勒尔用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性1897年英国物理学家汤姆孙从阴极射线的研究中证实了电子的存在．1898年居里夫妇证明含有铀元素的化合物都具有放射性，并由此发现了“镭”1911年卢瑟福公开α粒子散射实验结论，建立原子核式结构模型．1919年卢瑟福首次实现人工核反应，用α粒子轰击氮核结果打出了质子．1932年英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍的核反应过程中发现了“中子”．考点互动探究考点一核反应方程1.核反应的四种类型2.关于核反应的三点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒)，核反应过程中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．下列核反应方程中，属于衰变的是( ) A. 147N ＋42He ―→178O ＋11H B. 23892U ―→23490Th ＋42He C. 21H ＋31H ―→42He ＋10nD. 23592U ＋10n ―→13654Xe ＋9038Sr ＋1010n答案：B [解析] 选项B 属于衰变，选项A 属于人工转变，选项C 属于轻核聚变，选项D 属于重核裂变，所以选项B 正确．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D. 21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克答案：B [解析] γ射线是光子流，选项A 错误；氢原子从高能级跃迁到低能级，辐射光子，电子轨道半径减小，速度增大，B 正确；太阳辐射能量主要来源于核聚变，选项C 错误；100 g 的21083Bi 经10天后剩下的质量为100×122g ＝25 g ，选项D 错误．考点二 对天然放射现象的理解1.α衰变、β衰变的比较2.三种射线的比较说明：γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数，其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．(多选)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的年代距今约5700年 B. 12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C. 14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强对14C 的衰变无影响答案：ACD [解析] 由半衰期公式N ＝N 012t T 得t ＝5700年.12C 、13C 、14C 质子数相同，质量数不同，说明中子数不同.14C 衰变成14N 过程放出电子，所以属于β衰变．半衰期与环境压强无关．A 、C 、D 正确，B 错误．实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图12311所示，则轨迹1为________的轨迹，轨迹2是________的轨迹，磁场方向为________．图12311答案：电子 新核 垂直于纸面向里[解析] 带电粒子在磁场中只受洛伦兹力做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，即qvB ＝m v 2R，则半径R ＝mv qB.β衰变过程动量守恒，而e <q 新，则R e >R 新，所以轨迹1为电子的轨迹，轨迹2是新核的轨迹．又由左手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里．考点三 核能的计算1.对质能方程的理解(1)质能方程E ＝mc 2给出了物体的能量和质量之间的关系，质量为m 的物体具有的总能量为mc 2，质量和能量不能互相转化．(2)“质量与能量间存在着简单的正比关系”，即物体的质量(这里指动质量)越大，能量越多，反之物体的质量越小，能量也越少；当物体放出能量时，满足ΔE ＝Δmc 2.2．求核能的三种方法：(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算．若Δm 的单位是kg ，计算时，c 的单位是m/s ，ΔE 的单位是J ；若Δm 的单位是原子质量单位u ，利用1 u 相当于931.5 MeV ，用ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 进行计算，ΔE 的单位是 MeV ，1 MeV ＝1.6×10－13J.(2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数．(3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p 2＝2mE k 的应用． [温馨提示] 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．] 取质子的质量m p ＝1.672 6×10－27kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27kg ，α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27kg ，光速c ＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)[解析] 组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm ＝(2m p ＋2m n )－m α 结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE ＝4.3×10－12J.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(m p ＝1.007 3 u ，m α＝4.001 5 u ，m e ＝0.000 55 u ，太阳的质量为2×1030kg)(1)这一核反应能释放出多少能量？(2)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026J ，则太阳每秒减小的质量为多少？ (3)若太阳质量减小万分之三时热核反应不能继续进行，则太阳还能存在多少年？ 答案：(1)24.78 MeV (2)4.2×109kg (3)4.4×109年 [解析] (1)太阳内部的核反应方程为411H ―→42He ＋201e 这一核反应的质量亏损Δm ＝4m p －m α－2m e ＝0.026 6 u 释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV ≈24.78 MeV. (2)由ΔE ＝Δmc 2得，太阳每秒减少的质量 Δm ＝ΔE c 2＝ 3.8×1026（3.0×108）2 kg ≈4.2×109kg.(3)太阳的质量为2×1030 kg ，太阳还能存在的时间 t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－44.2×109s ≈1.4×1017 s ＝4.4×109年． 考点四 核反应中的动量守恒问题1.核反应过程遵循能量守恒定律：在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能；有光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能及光子的能量．一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核的总动能．2．核反应过程遵循动量守恒定律：即反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量． 3．解决核反应与动量及能量守恒定律综合的问题时，首先应用质能方程求出核反应释放出的核能，其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程，最后联立求解．[2015·海南卷] 运动的原子核AZ X 放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X 、Y 和α粒子的质量分别是M 、m 1和m 2，真空中的光速为c ，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．[解析] 设运动的原子核AZ Χ的速度为v 1，放出的α 粒子速度为v 2，由质量亏损可得 12m 2v 22－12Mv 21＝(M －m 1－m 2)c 2 由动量守恒定律得Mv 1＝m 2v 2联立以上两式得E k ＝12m 2v 22＝M （M －m 1－m 2）c 2M －m 2.海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为21H ＋21H ―→32He ＋10n ，其中氘核的质量为2.013 0 u ，氦核的质量为3.015 0 u ，中子的质量为1.008 7 u ．(1 u 相当于931.5 MeV)(1)求核反应中释放的核能．(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．答案：(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV [解析] (1)核反应中的质量亏损为Δm ＝2m H －m He －m n由ΔE ＝Δmc 2可知释放的核能ΔE ＝(2m H －m He －m n )c 2＝2.14 MeV.(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应后系统的总动量为零，即m He v He －m n v n ＝0；反应前后系统的总能量守恒，即12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E kH ，又因为m He ∶m n ＝3∶1，所以v He ∶v n ＝1∶3，由以上各式代入已知数据得E kHe ＝0.71 MeV ，E kn ＝2.13 MeV.【教师备用习题】1．[2015·江苏卷] 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.23592U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．[答案] 3 大于[解析] 该核反应方程为23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n ；只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应不断进行下去．2．[2015·重庆卷改编] 图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．则可判断径迹为a 、b 的粒子带________(选填“正”或“负”)电，径迹为c 、d 的粒子带________(选填“正”或“负”)电；所以a 、b 为________(选填“α”或“β”)粒子的径迹，c 、d 为________(选填“α”或“β”)粒子的径迹．[答案] 正 负 α β[解析] 题目中告知“磁感应强度方向垂直于纸面向里”，根据左手定则推知，径迹为a、b的粒子带正电，径迹为c、d的粒子带负电，又α粒子带正电，β粒子带负电．。
高中物理高考物理一轮复习12 3原子核与核反应课件新人教版201908021199
知识清单
考点整合 集中记忆
一、原子核的组成 原子核由质子和中子组成．
核子：质子和中子统称为核子，符号为 ZAX. 核电荷数(Z)＝质子数＝核外电子数＝原子序数 质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数 同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位 素．
二、放射性元素 天然放射现象
(2018·海南)已知 90234Th 的半衰期为 24 天.4 g 90234Th 经 过 72 天还剩下( )
A．0
B．0.5 g
C．1 g
D．1.5 g
【答案】 B 【解析】 根据半衰期为 24 天，经过 72 天，发生 3 次衰变， 依据 m＝m0(12)3，代入数据解得：m＝4×(12)3＝0.5 g，故 A、 C、D 三项错误，B 项正确．
(2018·洛阳模拟)如图所示为研究
某未知元素放射性的实验装置，实验开始
时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀
强电场 E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分
钟闪烁的亮点数．若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮
点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点
数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( )
关于半衰期，以下说法正确的是( ) A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长 B．升高温度可以使半衰期缩短 C．氡的半衰期为 3.8 天，若有四个氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下一个 D．氡的半衰期为 3.8 天，若有 4 克氡原子核，经过 7.6 天就 只剩下 1 克
【答案】 D 【解析】 放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或 化学状态无关，且半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是 否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确为 D 项．
高三物理一轮复习《核反应核能》导学案
高三物理一轮复习《核反应 核能》导学案（学生用）【学习目标】1. 知道什么是核反应，知道原子核的人工转变是核反应的一种形式，能够正确地写出核反应方程。
2. 理解质量亏损的概念，并能作有关计算。
知道爱因斯坦质能方程的物理意义。
能根据质能方程计算核反应中释放的核能。
【学习重点、难点】1.核反应中的人工转变及核反应方程2.核能的概念.爱因斯坦的质能方程.计算核能.【使用方法】通读教材P66-68，进行知识梳理，再认真独立完成导学案，并将自己的疑问记下来。
【课前预习案】一、核反应1.核反应：在核物理学中，原子核在 的轰击下产生 的过程。
原子核的人工转变是核反应的一种。
2.发现质子（卢瑟福）：⑴方程：He N 42147+→（2）意义：① 产生了氧的同位素② 第一次实现了原子核的人工转变③ 发现了（3）发现中子（查德威克）用α粒子轰击铍原子核： →+He Be 4294（4）核反应的规律：在核反应中， 和 守恒二、质能方程1.核能： 中发出的能量。
2.质量亏损：组成原子核的 的质量与原子核的质量之差。
3.质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量（E ）和质量（m ）之间存在着密切的联系，它们之间的关系是2mc E =，式中c 为真空中的光速。
4.核反应过程释放的核能： =∆E【课内探究案】探究一 对原子核人工转变的理解1．完成下列核反应方程，其中属于衰变的是_________属于人工转变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是__________。
A ． H_____He N 1142147+→+ B ．_____Si P 30143015+→ C ．_____Sr Xe n U 9038136541023592++→+ D ．n _____H H 103121+→+探究二 对核反应方程式的理解2. （07合肥市教学质量检测一）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。
2018届一轮复习人教版核能、质能方程学案
核能、质能方程高考频度：★☆☆☆☆难易程度：★☆☆☆☆用中子轰击锂核（），发生的核反应为：，式中n代表中子，X代表核反应产生的新核，同时释放出4.8 MeV的核能（l eV=1.6×l0J）。
则新核中的中子数为_______，核反应过程中的质量亏损为__________kg（计算结果保留两位有效数字）。
【参考答案】2【试题解析】因为中子，根据质量数及电荷数守恒可知，新核X中的中子数为2；根据质能方程可知，核反应过程中的质量亏损为。
【知识补给】应用质能方程解题的流程图（1）根据ΔE=Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
（2）根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算。
因1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
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．铯原子核（）的结合能小于铅原子核（）的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。
氘核聚变反应方程是。
已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。
氘核聚变反应中释放的核能约为A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeV原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有A．核的结合能约为14 MeVB．核比核更稳定C．两个核结合成核时释放能量D．核中核子的平均结合能比核中的大一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是A．核反应方程为B．核反应方程过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业。
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．。
2020版高2020届高2017级高三物理一轮复习人教版物理课件学案第12章第2节核反应和核能
第2节核反应和核能知识点一| 原子核的组成放射性同位素1. 原子核的组成（1)原子核由质子和中子组成, 质子和中子统称为核子。
质子带正电, 中子不带电。
（2)基本关系①核电荷数＝质子数（Z)＝元素的原子序数＝核外电子数。
②质量数（A)＝核子数＝质子数＋中子数。
（3)X元素的原子核的符号为A Z X, 其中A表示质量数, Z表示核电荷数。
2. 天然放射现象（1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象, 首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现, 说明原子核具有复杂的结构。
（2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。
具有放射性的元素叫放射性元素。
（3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种, 分别是α射线、β射线、γ射线。
3. 放射性同位素的应用与防护（1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核。
（2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类, 放射性同位素的化学性质相同。
（3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
（4)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
[判断正误]（1)原子核是由质子、中子、电子组成的。
（×) （2)α射线、β射线、γ射线的组成是三种不同的粒子。
（×) （3)α、β、γ三种射线中, α射线的电离作用最强。
（√)1. （2019·上海检测)人类认识到原子核的结构是复杂的, 是从发现下列哪一现象开始的（ )A. 阴极射线B. 光电效应C. 天然放射性现象D. 发现质子C [天然放射性现象是原子核内部变化产生的, 人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从发现天然放射性现象开始的, C 正确。
]2. （多选)关于天然放射性, 下列说法正确的是（ )A. 所有元素都可能发生衰变B. 放射性元素的半衰期与外界的温度无关C. 放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D. 一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BC [自然界中绝大部分元素没有放射现象, 选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关, 与其他因素无关, 选项B 、C 正确；原子核发生衰变时, 不能同时发生α和β衰变, γ射线伴随这两种衰变产生, 故选项D 错误。
【物理】2019届一轮复习人教版原子核和核能学案
第2讲原子核和核能见学生用书P185微知识1 天然放射现象1．天然放射现象：某些元素自发地放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素。
2．三种射线的本质：α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波。
微知识2 原子核的衰变1．定义原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。
2．分类(1)α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋42He，同时放出γ射线。
(2)β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋ 0－1e，同时放出γ射线。
3．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
(2)半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关。
微知识3 放射性同位素及应用1．同位素有些原子的原子核电荷数相同，但质量数不同，这样一些具有相同核电荷数和不同质量数的原子互称为同位素。
2．放射性同位素的应用(1)放射性同位素放出的射线应用于工业探伤、农业、医疗等。
(2)做示踪原子。
微知识4 核反应用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。
典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程。
147N＋42He―→17 8O＋11H。
(2)查德威克发现中子的核反应方程。
94Be＋42He―→12 6C＋10n。
(3)约里奥－居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程。
2713Al＋42He―→3015P＋10n, 3015P―→3014Si＋01e。
常见的核反应有：衰变、人工转变、裂变和聚变。
微知识5 核能1．核能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坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一个原子核，就要放出巨大的能量。
2．质能方程(1)质能方程：E＝mc2，m是物体的质量，c是真空中的光速。
上述表明：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比，当物体的能量增加或减小ΔE，它的质量也会相应地增加或减少Δm，ΔE与Δm的关系是ΔE＝Δm·c2。
高考物理一轮复习(要点+命题导向+策略)1652核反应 核能的利用课件
答案：D
答案：CD
答案：BD
答案：B
5．(2008·全国卷Ⅱ)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δ m，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是 ( ) A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
[答案] D
题后反思：核能的计算方法 (1)根据爱因斯坦质能方程，ΔE＝Δmc2(Δm的单位：kg)． (2)1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，则ΔE＝Δm×931.5 MeV(Δm的单位：u,1u＝1.660 566×10－27kg)
为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.6 MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19.9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取mp＝1.0073 u、mα＝4.0015 u、mLi＝7.0160 u，求： (1)写出该反应方程． (2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．
考点二 核力 核能 ►基础梳理◄ 1．核力：核子之间的相互作用力叫核力．它是短程力． 2．结合能：由于原子核之间存在着强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，即要提供一定的能量；反过来，根据能量转化与守恒定律可知，核子在结合成原子核时要放出一定的能量，这个能量称为结合能． 3．质量亏损：核子在结合成原子核的过程中质量减少了称为质量亏损．
2．热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性．首先，热核反应释放的能量，就相同质量的核燃料来讲，比裂变反应大．再有，裂变时产生放射性物质，处理起来比较困难．热核反应在这方面的问题要简单得多．第三，热核反应所用的燃料——氘，在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.038 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量和燃烧300 L汽油相当．因此，海水中的氘就是异常丰富的能源．
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】2021届高考物理第一轮核反应 核能复习学案
【高三】2021届高考物理第一轮核反应核能复习学案【高三】2021届高考物理第一轮核反应核能复习学案第三次核反应【要求】1.了解原子核的组成和核力的概念；2．理解核能的概念，知道获得核能的两种途径。
[知识再生产]一、核反应1.将一种元素的原子核转变为另一种元素的原子核的过程称为核反应。
2．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．3.几种典型的核反应：（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为_____________________________（2）德威克发现中子的核反应方程为_____________________________（3）伊丽芙居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为_____________________________二、核力1.将原子核紧紧地绑在___________________。
2．核力的特点：（1）核力与原子核是否带电无关。
质子之间，质子和中子之间，中子和中子之间可能存在核力（2）是一种强相互作用．（3）它是一种短程力（当两个核子之间的距离r<2×时，它只在10-15米处起作用）。
只有相邻的原子核之间才有核力三、核能（原子核的结合能）1.原子核克服核力做功分解成单个原子核所吸收的能量，或多个单个原子核在核力作用下结合成一个原子核所释放的能量称为原子核结合能，简称核能例如：h+n→h+△e（△e=2.22ev）2.核能的计算根据爱因斯坦的质能方程e=mc2或△e=△mc23.获取核能有两种方式：（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．（2）轻核聚变：轻核与重核结合的变化知识点一对质能方程的理解一定的质量m总是对应一定的能量MC2。
当核子化合成原子核时，总质量减少，相应的总能量减少。
根据能量守恒定律，还原的能量不会从稀薄的空气中消失，而是在核子结合过程中释放出来。
相反，如果原子核被分成核子，总质量和总能量会增加，增加的能量不会从稀薄的空气中产生，而是从外部提供。
2020届高考物理第一轮复习24—核反应 核能 质能方程学案 新人教版 精品
核反应核能质能方程一、知识点梳理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+42He8O+11H 质子11H的发现方程卢瑟福9 4Be+42He6C+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+ｎＳr+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+ＨＨe+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二、典型例题例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，1u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 ∆=mc 2-（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。
高中物理第一轮总复习 第14章 第3讲 核反应和核能学案(教师版) 新人教版
高中物理第一轮总复习第14章第3讲核反应和核能学案（教师版）新人教版一、原子核的人工转变(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、原子核是由中子和质子组成的，使核子结合在一起的力是核力、核力的特点：①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围是在1、510－15m之内；③核力存在于核子之间，每个核子只与相邻的核子发生核力的作用、二、核能1、核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的核能、比结合能(平均结合能) 原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，比结合能越大，原子越稳定、2、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质量亏损、理解要点：质量数与质量是两个不同的概念、3、爱因斯坦质能方程 E＝mc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比、核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应地减少，即ΔE＝Δmc2、一、比结合能比结合能反映了原子的稳定程度、比结合能越大，表示要打破这种原子核，使其分解成核子，平均所需能量越大、而结合生成这种原子核，所放出的核能平均也越大、若从质量亏损的角度出发则比结合能越大的原子核，发生核反应时，平均每个核子放出的能量也越多，亏损的质量也越大、二、爱因斯坦质能方程凡具有质量的物体都具有能量，物体的质量和能量之间存在密切的联系、它们之间的关系为E＝mc2，这个方程告诉我们：1、物体具有的能量和它的质量之间存在简单的正比关系，物体质量增加，能量也增加、2、质量和能量是物体两种属性，质能方程揭示质量和能量不可分割性，建立了两个属性在数值上的关系，但决不可以认为质量和能量可以相互转化或者错误地认为质量就是能量、三、获得核能的途径有哪些？1、核反应方程解析：B选项的核反应方程是卢瑟福发现质子的核反应方程，B错误、选项D核反应方程是β衰变，D错误、答案：ACAB 图14-312、核反应与磁场的结合例2：如图1431所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中、它发生一次α衰变后变为钍核、衰变后，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动、则以下判断正确的是()A、1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹B、1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹C、3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹D、3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹答案：B。
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高三物理第一轮复习24核反应核能质能方程学案新人教版一、知识点梳理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+42He8O+11H 质子11H的发现方程卢瑟福9 4Be+42He6C+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+ｎＳr+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+ＨＨe+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二、典型例题例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，1u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 ∆=mc 2-（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。
当m ∆用kg 单位，c 用m/s 时，E ∆单位是J ，也可像本题利用1 u 质量对应的能量为931.5MeV.例2、质子、中子和氘核的质量分别为ｍ１、ｍ２、ｍ３，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克恒量为ｈ，真空中光速为ｃ，则γ射线的频率υ＝ ______ ． [解析] 核反应中释放的能量ΔＥ＝Δｍｃ２以释放光子的形式释放出来，由于光子的能量为h υ，依能量守恒定律可知：h υ=Δｍｃ２据此便可求出光子的频率。
质子和中子结合成氘核：11Ｈ+10ｎ 21Ｈ+γ这个核反应的质量亏损为： Δｍ＝ｍ１＋ｍ２－ｍ３根据爱因斯坦质能方程 ΔＥ＝Δｍｃ２此核反应放出的能量 ΔＥ＝（ｍ１＋ｍ２－ｍ）c 2以γ射线形式放出，由Ｅ＝h υυ= hc m m m 2321)(-+[点评] 此题考查计算质量亏损，根据爱因斯坦质能方程确定核能．关键是对质量亏损的理解和确定．例3、如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B ，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy 的y 轴为磁场的左边界，A 为固定在x 轴上的一个放射源，内装镭核（）沿着与+x 成角方向释放一个粒子后衰变成氡核（）。
粒子在y 轴上的N 点沿方向飞离磁场，N 点到O 点的距离为l ，已知OA 间距离为，粒子质量为m ，电荷量为q ，氡核的质量为。
（1）写出镭核的衰变方程；（2）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。
[解析]（1）镭核衰变方程为：He R Ra n 422228622688+→（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，α粒子射出y 轴时被粒子接收器接收，设α粒子在磁场中的轨道半径为R ，其圆心位置如图中O '点，有222)2()(R l R l =+-，则l R 85= ①α粒子在磁场中做匀速圆周运动，有R v m gvB 2=，即qBR mv =，②α粒子的动能为mqBl m qBR m mv mv E 128)5(2)(2)(2122221====∴ 衰变过程中动量守恒00v m mv =，④ 则氡核反冲的动能为01200221m mE v m E ==⑤ ∴ mqBl m m m E E E 128)5(20021+=+= ⑥[点评] 要熟练掌握核反应方程，动量守恒定律，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动规律的综合运用。
例4. 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。
近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。
一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。
若已知氘原子的质量为2.0141u ，氚原子的质量为3.0160u ，氦原子的质量为4.0026u ，中子的质量为1.0087u ，1u=1.66×10-27kg 。
⑴写出氘和氚聚合的反应方程。
⑵试计算这个核反应释放出来的能量。
⑶若建一座功率为3.0×105kW 的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？（一年按3.2×107s 计算，光速c=3.00×108m/s ，结果取二位有效数字） [解析]（1）（3）n He H H 10423121+→+（2）ΔE=Δmc 2=（2．0141+3．0160-4．0026-1．0087）×1．66×10-27×32×1016J=2.8×10-12J（3）M=271066.10141.22-⨯⨯⨯∆Ept=122778108.21066.10141.2102.31032--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=23kg例 5．众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长．根据学过的知识试论述说明随着岁月的流逝，地球公转的周期，日、地的平均距离及地球表面的温度的变化趋势．[解析] 太阳内部进行着剧烈的热核反应，在反应过程中向外释放着巨大的能量，这些能量以光子形式放出．根据爱因斯坦质能关系： ΔＥ＝Δｍ·ｃ2， 知太阳质量在不断减小．地球绕太阳旋转是靠太阳对地球的万有引力来提供向心力 G2RmM =m ω2R ， 现因M 减小，即提供的向心力减小，不能满足所需的向心力，地球将慢慢向外做离心运动，使轨道半径变大，日地平均距离变大．由上式可知，左边的引力G2R mM减小，半径R 增大，引起地球公转的角速度变化，从而使公转周期变化 G 2RmM =m 224T πR ，T 2=GM R 324π，即 T 增大．一方面，因太阳质量变小，发光功率变小；另一方面，日地距离变大，引起辐射到地球表面的能量减小，导致地球表面温度变低．[点评] 该题集原子物理与力学为一体，立意新颖，将这一周而复始的自然用所学知识一步一步说明，是一道考查能力、体现素质的好题．三、过关测试1、静止在匀强磁场中的23892U核，发生。
衰变后生成Th 核，衰变后的α粒子速度方向垂直于磁场方向，则以下结论中正确的是( )①衰变方程可表示为：23892U→23490Th+42He②衰变后的Th 核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45 ③Th 核和α粒子的动能之比为2:17 ④若α粒子转了117圈，则Th 核转了90圈 A ．①③ B ．②④ C ①② D ．③④ 2．下列核反应或核衰变方程中，符号“X ”表示中子的是(A) X C He Be 1264294+→+ (B)X O He N +→+17842147(C)X H Pt n Hg ++→+112027810204802 (D)X Np U +→23993239923.下列关于原子结构和原子核的说法正确的是（ ）A 卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构B 天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C 据图15.3-3可知，原子核A 裂变变成原子核B 和C 要放出核能D 据图15.3-3可知，原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收核能4.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV 的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为( )A 21.04MeVB 35.56MeVC 77.64MeVD 92.16MeV15.5-35.下列说法正确的是A 、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B 、卢瑟福的a 粒子散射实验可以估算原子核的大小C 、玻尔理论是依据a 粒子散射实验分析得出的D 、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量增大6．中微子失踪之迷是一直困扰着科学家的问题。
原来中微子在离子开太阳向地球运动的过程中，发生“中微子振荡”，转化为一个μ子和一个τ子。
科学家通过对中微子观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪的原因，成为“2001年世界十大科技突破”之一。
若中微子在运动中只转化为一个μ子和一个τ子，并已知μ子的运动方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向（ ）A 一定与中微子方向一致B 一定与中微子方向相反C 可能与中微子方向不在同一直线上D 只能中微子方向在同一直线上7.在一定条件下，让质子获得足够大的速度，当两个质子p 以相等的速率对心正碰，将发生下列反应：P+P →P+P+P+p 其中p 是P 反质子(反质子与质子质量相等，均为m p ，且带一个单位负电荷)，则以下关于该反应的说法正确的是A ．反应前后系统总动量皆为0B ．反应过程系统能量守恒C ．根据爱因斯坦质能方程可知，反应前每个质子的能量最小为2m p c 2：D ．根据爱因斯坦质能方程可知，反应后单个质子的能量可能小于m p c 286．用 α粒8.子轰击铍核(94Be)，生成一个碳核(126C)和一个粒子，则该粒子 ( )(A)带正电，能在磁场中发生偏转 （B)在任意方向的磁场中都不会发生偏转 (C)电离本领特别强，是原子核的组成部分之一 (D)用来轰击铀235可引起铀榱的裂变 9.假设钚的同位素离子23994Pu 静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出α粒子后，变成铀的一个同位素离子，同时放出能量为E=0.09Mev 的光子。
（1）试写出这一核反应过程的方程式。