核反应核能质能方程

1、n要求 I要求 I要求 I要求新原子核的过程，称为核反应.核反应核能质能方程、考点聚焦核能.质量亏损.爱因斯坦的质能方程核反应堆.核电站重核的裂变.链式反应.轻核的聚变 可控热核反应.、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典型的原子核人工转变1447N+2He_ 18 0+1 H质子 1 H 的发觉方程卢瑟福查德威克2、核能1核反应中放出的 能量称为核能2质量亏损：3质能方程：9 Be+2 He 一 仇+0 n中子0 n的发觉方程原子核的质量 小于组成它的核子质量之和.质量亏损.质能关系为E = mc 2原子核的结合能E =Amc 23、裂变把重核分裂成质量较小的核，开

2、释出的核能的反应，叫裂变典型的裂变反应是：235 tt 丄 190 O ”丄 136丄192 U + 0 n_ 38 S+ 54 X 6+10 o 丄4 .轻核的聚变把轻核结合成质量较大的核，开释出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应开释能量较多，典型的轻 核聚变为：J 亘H 一 0n5 .链式反应一个重核吸取一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时开释假设干个中子，假如 这些中子再引起其它重核的裂变，就能够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

3、器的主体是一个贮满615t四氯乙烯C2CI4溶液的巨桶.电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为V + ；CI 718Ar 十 ie37CI核的质量为36.95658 u为931.5MeV.依照以上数据，A0.82 Me V B，?7Ar核的质量为 36.95691 u，e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量 能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为0.31 MeV C1.33 MeV D0.51 MeV解析由题意可得：电子中微子的能量EE =m(C- nAr+m-mci 931.5MeV=(36.95691+0.00055-36.95658) X 931.5M

4、eV=0.82MeV那么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，也可像此题利用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不为mi、m2、m 3,质子和中子结合成氘核时，发出丫射线，普朗克恒量为h,真空中光速为C,那么丫射线的频率u= .h u,依能2解析核反应中开释的能量AE = Amc以开释光子的形式开释出来，由于光子的能量为量守恒定律可知：hu =Amc 2据此便可求出光子的频率。质子和中子结合成氘核：1 H +02 H + 丫那个核反应的质量亏损为:Am = m

5、1+ m 2 m 32 AE=m 1+ m 2 m c由E= h u依照爱因斯坦质能方程AE=Amc 2此核反应放出的能量以丫射线形式放出，m2 m3)c2hxoy的点评此题考查运算质量亏损，依照爱因斯坦质能方程确定核能.关键是对质量亏损的明白得和确定.例3、如下图，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286 Ra沿着与+x成 角方向开释一个 粒子后衰变成氡核 Rn。 粒子在y轴上的N点沿 x方向飞离磁场，N点到O点的距离为 间距离为丄，粒子质量为m，电荷量为q，氡核的质量为 m0。21写出镭核的衰

6、变方程；2假如镭核衰变时开释的能量全部变为氡核的动能求一个原先静止的镭核衰变时放出的能量。粒子和l, OA解析1镭核衰变方程为：826 Ra 822 Rn 4 He2镭核衰变放出 粒子和氡核，分不在磁场中做匀速圆周运动，射出y轴时被粒子接收器接收，设粒子在磁场中的轨道半径为 R,如图中O点，有2 l 225(l R)2 (3)2R2，那么 R -l 粒子其圆心位置7Ng粒子在磁场中做匀速圆周运动，有gvB2Vm一R即mv qBR，A1 力；耳JtTi粒子的动能为E1 mv22(mv2) (qBR)22m 2m(5qBI)2128m衰变过程中动量守恒 mvmoVo，那么氡核反冲的动能为 E21

7、2 mE1m0v0 2 m0二 EE1E22-128mm m0 (5qBI)m。点评要熟练把握核反应方程，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，并开释一个中子了。假设氘原子的质量为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=1.66X 10-27kg。写出氘和氚聚合的反应方程

8、。试运算那个核反应开释出来的能量。假设建一座功率为3.0X 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 X 107s运算，光速c=3.00X 108m/s，结果取二位有效数字解析12 I I 3 14,111H 1H 2He 0n2AE= Amc2= 2. 0141+3 . 0160-4. 0026-1. 0087XI. 66 X 1(27x3X 106J=2.8 X 1012JM=2Pt 2.0141 1.66 10 27= 2 3 108 3-2 107 2-0141 匸66 10 27 =23kgE2.8 10点评例5 众所周知，地

9、球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长依照学过的知识试论述讲 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，在反应过程中向外开释着庞大的能量，这些能量以光子形式放出.依照爱因斯坦质能关系：E = m-c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减小，不能满足所需的向心力,由上式可知，左边的引力知太阳质量在不断减小.G mM=m 2R,现因M减小，即提供的向心力 R2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.Gyi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R2化 G 啤=m4：R

10、, t2=R2T22：4GM2r3亠，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，弓I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讲明, 是一道考查能力、表达素养的好题.1、静止在匀强磁场中的292u核,四、变式迁移发生。衰变后生成Th核，衰变后的粒子速度方向垂直于磁场方向，那么以下结论中正确的选项是（）衰变方程可表示为：292 U234 Th+2He衰变后的Th核和 粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45假设粒子转了 117圈，那么 A . B . C2 .以下核反应或

11、核衰变方程中，符号(A) 4Be ：He16c X(B) 17 N :He 18O X204 1(C) 80 Hg on鼬 2；H X239 239.(D) 92 U 93 NP X五、能力训练一、选择题1、以下关于原子结构和原子核的讲法正确的选项是A卢瑟福在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要吸取核能2、 当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出 28.30MeV的能量，当三个 粒子结合成

12、一个碳核时，放出7.26MeV的能量，那么当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，开释的能量约为（）A 21.04MeV B 35.56MeV C 77.64MeV D 92.16MeV3、以下讲法正确的选项是A、太阳辐射的能量要紧来自太阳内部的裂变反应B、卢瑟福的a粒子散射实验能够估算原子核的大小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4 .中微子失踪之迷是一直困扰着科学家的咨询题。原先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，转化为一个子和一个子。科学家通过对中微子观看和理论分析

13、，终于弄清了中微子失踪的缘故，成为” 2001年世界十大科技突破之一。并子的运动方向与中微子原先的方向一致，那么A 一定与中微子方向一致B 一定与中微子方向相反微子方向在同一直线上5.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，将发生以下反应：P+P假设中微子在运动中只转化为一个子的运动方向C可能与中微子方向不在同一直线上D只能中子和一个子,7P+P+P+P其中P是P反质子（反质子与质子质量相等，均为mp,且带一个单位负电荷），那么以下关于该反应的讲法正确的选项是A .反应前后系统总动量皆为0B 反应过程系统能量守恒C 依照爱因斯坦质能方程可知，反应前每个质子的能量

14、最小为D 依照爱因斯坦质能方程可知，反应后单个质子的能量可能小于2mpc2 ：mpc26用粒子轰击铍核（4 Be），生成一个碳核 Ljc）和一个粒子，那么该粒子（）（A）带正电，能在磁场中发生偏转Th核和 粒子的动能之比为 2:17Th核转了 90圈D .X表示中子的是B)在任意方向的磁场中都可不能发生偏转(C)电离本领专门强，是原子核的组成部分之一(D)用来轰击铀235可引起铀榱的裂变粒子后，变成铀的一7.假设钚的同位素离子239 Pu静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出个同位素离子，同时放出能量为E=0.09Mev的光子。长为多少？ 3假设不计光子的动量，那么铀核与8.如以下图所

15、示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度1试写出这一核反应过程的方程式。2光子的波粒子在匀强磁场中的回旋半径之比是多少？B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装286Ra镭,286Ra放出某种射线后衰变成 Rn氡。试写出:9、自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐 射。热辐射具有如下特点：1辐射的能量中包含各种波长的电磁波；2物体温度越高，单位时刻内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；3在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸取由其他物体辐射的电磁

16、能量，假如它处在平稳状态，那么能量保持不变。假设不考虑物体表面性质对辐射与吸取的阻碍，我们定义一种理想的物体,它能100%地吸取入射到其表面的电磁辐射，如此的物体称为黑体。单位时刻内从黑体表面单位面积辐射 的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=6 T4,其中常量b =5 .67 X 10-8w/(m ?K4)在下面的咨询题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径球面积(1)(2)(3)2886 Ra衰变的方程，假设 A距磁场的左边界 MN的距离OA=1.0m，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，现在接收器位置距通过 0A的直

17、线1.0m,由此能够推断出一个静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少？保留两位有效数字取 1u=1.6X 10-27kg，电子电量e=1.6x 10-19cXXXX-?AXXXXI X XI0 X XRs = 696000Km，太阳表面温度 T = 5770K，火星半径r = 3395Km。S = 4n R2,其中R为球半径。太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2X 10-71X 10-5m范畴内，求相应的频率范畴。每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为nr2r为火星半径的圆盘上。太阳到火星的距离约为太阳半径的 400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。10、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，并开释一个中子了。假设氘原子的质量为 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 X 10-2