【红对勾】高考物理 核反应 核能课件

课时4核反应核能知识点一核反应——知识回顾——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

的过程．原子核2．原子核的人工转变：用

轰击靶核，产生另一种

的方法．如应用原子核的人工转变的三大发现的核反应如下：(1)1919年卢瑟福用

轰击氮原子核，产生了氧的同位素，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，其核反应方程为714N＋

→817O＋11H.(2)1932年查德威克用

轰击铍核，发现了中子．其核反应方程为49Be＋

→612C＋01n.高能粒子新核α粒子24Heα粒子24He(3)1934年约里奥·居里夫妇用人工方法发现了放射性同位素，同时发现了正电子，其核反应方程为1327Al＋24He→1530P＋.,1530P→1430Si＋

.01n10e——要点深化——1．核反应的四种类型2.书写原子核的核反应方程时应注意：(1)核反应方程一般都不是可逆的，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)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应方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．(4)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生衰变，有的不发生衰变，同时伴随着辐射．——基础自测——

(2010·广东高考)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A．92238U→90234Th＋24He是α衰变B．714N＋24He→817O＋11H是β衰变C．12H＋13H→24He＋01n是轻核聚变D．3482Se→3682Kr＋2－10e是重核裂变解析：A项表示α衰变，C项表示轻核聚变，D项不是重核裂变，选项A、C正确，D错误，B项中核反应为原子核的人工转变，选项B错误．答案：AC知识点二核力核能——知识回顾——1．核力：

之间的相互作用力叫核力，它是短程力．2．核能：由于原子核间存在核力，所以核子

成原子核或原子核

为核子时均伴随着巨大的能量变化，这种能量称为核能．3．质能方程：

结合分裂E＝mc2(ΔE＝Δmc2)核子4．质量亏亏损总是发发生在系统统向外辐射射能量的情情况下，系系统能量减减少了，质质量自然也也就减少了了．当系统统的质量减减少Δm时，系统的的能量就减减少了ΔE，减少的能能量向外辐辐射出去了了．减少的——要点深深化——核能的计算算方法(1)根据据爱因斯坦坦质能方程程列式计算算，即ΔE＝Δmc2(Δm的单位：kg)．(2)根据据1原子质质量单位(u)相当当于931.5兆电电子伏能量量，则ΔE＝Δm×931.5MeV(Δm的单位：u,1u＝1.6606×10－27kg)．——基础自自测——(2010·北京高高考)太阳因核聚聚变释放出出巨大的能能量，同时时其质量不不断减少．．太阳每秒秒钟辐射出出的能量约约为4×1026J，根据爱爱因斯坦质质能方程，，太阳每秒秒钟减少的的质量最接接近()A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．．109kg答案：D知识点三裂变与聚变变——知识回回顾——1．重核2．轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能．要想使氘核和氚核结合成氦核，必须达到

的高温，因此聚变反应又叫

反应．如：12H＋13H→24He＋01n.几百万度以上热核3．裂变反反应堆：又称核反应应堆，简称称反应堆．．反应堆主主要由以下下几部分组组成：①；②；③；④；⑤．核燃料减速剂控制棒冷却剂反射层——要点深深化——1．热核反应在在宇宙中是是很普遍的的，太阳内内部和许多多恒星内部部，温度高高达107K以上，热热核反应在在那里激烈烈地进行着着．但是目目前除了氢氢弹以外，，人们还不不能控制聚聚变反应，，所以还无无法和平利利用聚变时时释放的核核能．2．热核反反应和裂变变反应相比比，具有许许多优越性性．首先，，热核反应应释放的能能量，就相相同质量的的核燃料来来讲，比裂裂变反应大大．再有，，裂变时产产生放射性性物质，处处理起来比比较困难，，热核反应应在这方面面的问题要要简单得多多．第三，，热核反应应所用的燃燃料——氘氘，在地球球上的储量量非常丰富富，1L海水中大大约有0.038g氘，如如果用来进进行热核反反应，放出出的能量和和燃烧300L汽汽油相当．．因此，海海水中的氘氘就是异常常丰富的能能源．——基础自自测——(2009·广东高高考)科学家发现现在月球上上含有丰富富的23He(氦3)．它是是一种高效效、清洁、、安全的核核聚变燃料料，其参与与的一种核核聚变反应应的方程式式为23He＋23He―→211H＋24He.关于于23He聚变下下列表述正正确的是()A．聚变反反应不会释释放能量B．聚变反反应产生了了新的原子子核C．聚变反反应没有质质量亏损D．目前核核电站都采采用23He聚变反反应发电解析：聚变反应是是轻核变为为中等质量量核的反应应，发生质质量亏损，，释放能量量．目前核核电站采用用重核裂变变反应．答案：B题型一核反应方程程[例1]下面的各核核反应中能能产生中子子的是()A．用γ光子轰击1226Mg，生成成物之一为为1126NaB．用氘核核轰击49Be，生成成物之一为为510BC．用质子子轰击37Li，生成成物之一为为48BeD．用α粒子轰击37Li，生成成物之一为为510B[解析]写出各选项项对应的核核反应方程程，根据核核反应成立立的必要条条件：质量量数和电荷荷数守恒，，可以得到到B正确．．[答案]B题后反思有关核反应应方程的题题型主要有有：(1)判断核反反应的生成成物；(2)判断反反应类型；；(3)判判断反应是是否成立．．变式1—1下列核反应应或核衰变变方程中，，符号“X”表示中中子的是()A．49Be＋24He→126C＋XB.147N＋24He→178O＋XC.20480Hg＋＋01n→20278Pt＋＋211H＋XD.23992U→23993Np＋＋X解析：核反应和核核衰变方程程中，反应应前后应遵遵从质量数数守恒和电电荷数守恒恒，由此可可得出正确确答案为A、C，而而B、D错错误．答案：AC题型二核能的计算算[例2]原来静止的的原子核baX衰变放出出α粒子的动能能为E0，假设衰变变时产生的的能量全部部以动能形形式释放出出来，则在在此衰变过过程中总的的质量亏损损是()[答案]D题后反思核能的计算算方法(1)根据据爱因斯坦坦质能方程程，ΔE＝Δmc2(Δm的单位：kg)．(2)1原原子子质质量量单单位位(u)相相当当于于931.5兆兆电电子子伏伏能能量量，，则则ΔE＝Δm×931.5MeV(Δm的单单位位：：u,1u＝＝1.6变式2——1为确定爱爱因斯坦坦的质能能方程ΔE＝Δmc2的正确性性，设计计了如下下实验：：用动能能为E1＝0.6MeV的质质子轰击击静止的的锂核37Li，生生成两个个α粒子，测测得两个个α粒子的动动能之和和为E2＝19.9MeV，，已知质质子、α粒子、锂锂粒子的的质量分分别取mp＝1.0073u、、mα＝4.0015u、、mLi＝7.0160u，，求：(1)写写出该反反应方程程．(2)通通过计算算说明ΔE＝Δmc2正确．答案：(1)核核反应方方程为37Li＋11H→2(2)核反应的质量亏损Δm＝mLi＋mP－2mα＝0.0203u，由质能方程可得，质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝18.9MeV而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3MeV这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．题型三核反应中中的动量量守恒问问题[例3]已知氘核核(12H)质量量为2.0136u，中子子(01n)质量量为1.0087u，氦核核(23He)质质量为3.0150u,1u相相当于931.5MeV.(1)写写出两个个氘核聚聚变成23He的的核反反应过过程．．(2)计算算上述述核反反应中中释放放的核核能(保留留三位位有效效数字字)．．(3)若两两个氘氘核以[思路路点拨拨]先根据据定义义求核核反应应过程程中的的质量量亏损损Δm，再由由爱因因斯坦坦质能能方程程ΔE＝Δmc2计算核核能．．[解析析](1)根据据题中中条件件，可可知核核反应应方程程为：：12H＋12H―→→23He＋＋01n(2)质量量亏损损Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2.0136u×2－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u由于ΔE＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV.(3)由动量守恒定律有：0＝mHevHe－mnvn得：vHe∶vn＝1∶3[答案案](1)12H＋12H→23He＋01n(2)3.26MeV(3)1∶3题后反思热核反应是是通过加热热使轻核获获得较大能能量，在相相互作用中中克服库仑仑斥力达到到核力作用用的范围而而结合成新新核的过程程，这样的的题型常考考查太阳中中的热核反反应和可控控热核反应应．反应中中释放的能能量根据爱爱因斯坦质质能方程求求解．由于作用过过程可以简简化为碰撞撞模型，因因此此类题题可跟动量量、能量结结合．变式3—1某实验室工工作人员，，用初速度度v0＝0．09c(c为真空中的的光速)的的α粒子，轰击击静止的氮氮原子核714N，产生了了质子11H.若某次次碰撞可看看做对心正正碰，碰后后新核与质质子同方向向运动，垂垂直磁场方方向射入磁磁场，通过过分析偏转转半径可得得出新核与与质子的速速度大小之之比为1∶∶20，已已知质子质质量为m.(1)写出出核反应方方程；(2)求出出质子的速速度v；(3)若用用上述两个个质子发生生对心弹性性碰撞，则则每个质子子的动量变变化量是多多少？(保保留两位有有效数字)(3)质量量相等且弹弹性碰撞，，交换速度度．对某一一质子，选选其末动量量方向为正正方向，则则p2＝答案：(1)见解解析(2)0.20c(3)0.40mc，方向与末末动量方向向一致1．放射性性同位素钍钍232经经α、β衰变会生成成氡，其衰衰变方程为为90232Th→86220Rn＋xα＋yβ，其中()A．x＝1，y＝3B．x＝2，y＝3C．x＝3，y＝1D．．x＝3，y＝2答案：D2．三个原子子核X、、Y、Z，X核核放出一一个正电电子后变变为Y核核，Y核核与质子子发生核核反应后后生成Z核并放放出一个个氦核(24He)．．则下面面说法正正确的是是()A．X核核比Z核核多一个个质子B．X核核比Z核核少一个个中子C．X核核的质量量数比Z核质量量数大3D．X核与Z核的总电荷荷是Y核电荷荷的2倍解析：设X原子核为为abX，则根据题题意应有abX→a－1bY＋10ea－1bY＋11H→a－2b－3Z＋24He再根据质量数数和核电荷数数的关系可得得C、D正确，，A、B错误误．答案：CD3．铝箔被α粒子轰击后发发生了以下核核反应：1327Al＋24He→X＋01n.下列判断断正确的是()A．01n是质子B．01n是中子C．X是1428Si的同位素素D．X是1531P的同位素解析：01n的质量数为为1，无电荷荷数，应为中中子，则A错错误，B正确确．从反应方方程知X为1530X，其电荷数数为15，质质量数为30，是1531P的同位素，，所以C错误误，而D正确确．答案：BD4．一个质子和一一个中子聚变变结合成一个个氘核，同时时辐射一个γ光子．已知质质子、中子、、氘核的