高考物理考点重点核反应 核能复习

2012届高考物理考点重点核反应核能复习

第三课时核反应核能

【教学要求】 1．知道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。【知识再现】一、核反应 1．某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应。 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．把核子紧紧束缚在

___________，形成稳定的原子核的力，称为核力。 2．核力的特点：（1）核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用．（2）是一种强相互作用．（3）是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．三、核能（原子核的结合能） 1．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．例如：H+ n→ H+△E（△E=2.22 MeV） 2．核能的计算根据爱因斯坦的质能方程 E=mc2或△E=△mc2 3．核能获得的两种途径：（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）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．知识点一对质能方程的理解一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了，相应的总能量也要减少，根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。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，增加的这部分能量也不会凭空产生，要由外部来供给。【应用1】为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（） A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B．根据ΔE＝Δmc2可计算核反应的能

量 C．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损 D．E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能导示: 质能方程的本质是：第一，质量或能量是物质的属性之一；第二，质能方程提示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在量值上的联系决不等于这两个量可相互转化；第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律．生成的γ射线虽然质量为零但能量不为零。故

选D。物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，

它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。对质量亏损，切忌不能误解为这部分质量转变成了能量。知识点二裂变

与聚变铀核裂变的反应为：U+ n→ Xe+ Sr+ 2 n +217MeV 氘核和

氚核聚合成氦核： H＋H→ He＋ n＋17.6MeV 【应用2】（07江苏省如东中学期末）2008年北京奥运会场馆周围80％～90％的路灯将利

用太阳能发电技术，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能

集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为（） A． B． C． D．导示: 太阳能的产生是由于太阳内部进行着激烈热核反应（聚变反应），故选A。类型一核反应方程的书写写核反应方程的一般程序是：①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；

②根据电荷数守恒和质量数守恒规律计算出未知核或未知粒子的电

荷数与质量数；③根据未知核或未知粒子的电荷数判定它们是哪种元素或哪种粒子，并在核反应方程一般形式的适当位置写上它们的符号。【例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． B． C． D．导示:根据电荷数守恒和质量数守恒先完成核反应方程，然后根据核反应的类型即可判断出反应类型．答案 B A C D 写核反应方程时的注意事项：①对于核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头(→)，不能用等号(=)；②在核反应过程中，遵循电荷教守恒、质量数守恒，但“质量数守恒”决不能说成“质量守恒”；③核反应的依据是客观实验，有许多核反应的产物不是唯

一的(如铀核裂变)．因此不能认为只要配平质量数和核电荷数就可随

意编造反应式。类型二核能的计算核能的计算方法：（1）根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(△m)的千克数乘

以真空中光速的平方(c=3X108m/s)即：△E=△mc2 ；（2）根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5 MeV，即：△E=△m×931.5MeV。【例2】（07届南京市第一次调研测试）物理学家们普遍相信太阳发

光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部4个氢核( )转化成一个氦核( )和两个正电子( )并放出

能量.已知质子质量mP＝1.0073u，α粒子的质mα＝4.0015u，电子的质量me＝0.0005u． 1u的质量对应931.5MeV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兆电子伏的能量?（结果保留四位有效数字）导示:（1）4 → +2 （2）Δm ＝4mP－mα－2me =4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u =0.0267u 则△E=△m×931.5MeV=0.0267u×931.5MeV/u =24.87 MeV 计算核能时

需注意：使用公式△E=△mc2时，△m的单位是千克，△E的单位是

焦耳；如果用△E=△m×931.5MeV时，△m的单位是原子质量单位（u,1u=1.660566×10-27kg），△E的单位是兆电子伏。 1．（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。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（） A．“人造太阳”的核反应方程式是 B．“人造太阳”的核反应方程式是 C．根据公式△E=△mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多 D．根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

2．（07南京市金陵中学一模）在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（） A．X1是α粒子B．X2是质子 C．X3是中子 D．X4是电子

3．（07广东省汕尾市调研测试）中子、质子、氘核D的质量分别

为mn、mp、mD，现用光子能量为E的γ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？答案： 1．AC、 2．D、3．γ+ → + ；