（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第13章 第3讲 核反应和核能

（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第13章 第3讲 核反应和核能内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 核反应和核能知识一天然放射现象和衰变1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)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 射线、 射线、 射线2原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类 衰变： X Y 4Z 2 42 衰变： X Y Z 1 0 1(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，跟原子所处的物理、化学状态无关知识二核反应和核能1核反应在核物理学中，原子核在其他粒 2、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核力核子间的作用力核力是短程力，作用范围在 015 m 之内，只在相邻的核子间发生作用3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4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 m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能 E变和半衰期一、原子核衰变规律衰变类型 衰变 衰变衰变方程 X Y 4Z 2 42 Y 1 0 1光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 2 n 0 42 n H 0 1衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒二、对半衰期 3、的理解1根据半衰期的概念，可总结出公式N 余 N 原 ( )t/ ，m 余 m 原 ( )t/12 12式中 N 原 、m 原 表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余 、m 余 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间， 表示半衰期2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1 个示范例 (2012 大纲全国高考 ) U 经过 m 次 衰变和 n 次 衰变，变成 3592 20782则( )Am7，n 3 Bm 7 ，n4C m14，n 9 Dm14，n 18【解析】核反应 4、的基本规律是质量数守恒、电荷数守恒，即2354m 207,922m82 n，解得 m7，n4.【答案】B1 个预测例 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 P 衰变成 同时放出另一种粒子，这种粒子是 _. 014 3215是 P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 随时间衰变的关系如图 133 13015 3215所示，请估算 4 P 经多少天的衰变后还剩 215图 1331【解析】写出衰变方程 P e，故这种粒子为 e(正电子) ，由 mt 图3015 3014 0 1 0 1象知 P 的半衰期为 14 天，由 m 余 m 原 ( 5、) 得 4 ) ，故 t56 天3215122案】 e(正电子)56 天0 1考点二核反应方程的书写一、类型对比类型 可控性 核反应方程典例 衰变 自发 92U 9034 42衰变 衰变 自发 9091 01 347N 8O 2 17 1(卢瑟福发现质子)人工转变 人工控制6C 4 12 10光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (查德威克发现中子)P 2 3015 10P 01 014约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子92U n 56 0 144 8936 10重核裂变 比较容易进行人工控制 92U n 540 0 136 9038 10轻核聚变 目前无法控制 H H 1 42 6、 10二、注意问题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核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒(2013 上海高考) 放射性元素 变为 衰变过程的核反应方程21084 20682是_；用此衰变过程中发出的射线轰击 F，可得到质量数为 22 的氖(素和另19一种粒子，此核反应过程的方程是_【解析】根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是 射21084 20682 42线轰击 F，可得到质量数为 22 的氖(素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：19F 7、 9 2210 1【答案】 F 0682 42 42 19 2210 1考点三核能的产生和计算一、获得核能的途径1重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能为了使铀 235 裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积2轻核聚变：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，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应二、核能的计算方法1应用 E ：先计算质量亏损 m，注意 m 的单位 1 u0 27 u 相当于 能量， u 是原子质量单位2核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此 8、我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能1 个示范例 太阳内部持续不断地发生着 4 个质子( H)聚变为 1 个氦核( 热核反应，1 42核反应方程是 4 H X，这个核反应释放出大量核能已知质子、氦核、 X 的质量分1 42别为 m1、m 2、m 3，真空中的光速为 )A方程中的 X 表示中子( n)10B方程中的 X 表示电子( e)0 1C这个核反应中质量亏损 m4m 1m 2D这个核反应中释放的核能 E(4m 1m 22m 3)析】由核质量数守恒、电荷数守恒可推断出 X 为 e，A、B 错；质量亏损为01m4 m1m 22m 3，释放的核能为 E (4 m1m 22m 3) 错，D 9、 对【答案】D1 个预测例 1919 年，卢瑟福用 粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是： 粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，初速度为 核质量为 子质量为 核的质量为 考虑相对论效应(1) 粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大。 (2)求此过程中释放的核能【解析】设复核的速度为 v，由动量守恒定律得 m 1m 2)v )核反应过程中的质量亏损 mm 1m 2m 0m 3反应过程中释放的核能 Emc 2(m 1m 2m 0m 3)答案】(1)v (2)(m 1m 2m 0m 3)(2011浙江 10、高考)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A 射线是由氦原子核衰变产生B 射线是由原子核外电子电离产生C 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性【解析】 射线是氦核流，A 错； 射线是原子核内的一个中子变成一个质子而放出的，B 错； 射线是原子核受激发而产生的，C 错；物质的放射性和半衰期与温度以及化学状态等无关，由核本身的性质决定，故 D 项正确【答案】(多选) 原子核 X 经 衰变(一次) 变成原子核 Y，原子核 Y 再经一次 衰变变成原子核 Z，则下列说法中正确的是 ()A核 X 的中子数减核 Z 的中子数等于 2B核 X 的质子数减核 Z 的质子数等于 11、 5C核 Z 的质子数比核 X 的质子数少 1D原子核 X 的中性原子的电子数比原子核 Y 的中性原子的电子数少 1【解析】由题意可知 X Y e，Z 1 0 1Y Z 此可判断 A、B 错误，C、D 正确1 A 4Z 1 42【答案】中子轰击氧原子核的核反应方程式为 8O n N X，对式中 X、a 、b 的16 10 )AX 代表中子，a17，b 1BX 代表正电子， a17 ，b1C X 代表正电子， a17 ，b1DX 代表质子，a 17 ，b 1【解析】根据质量数、电荷数守恒可知 a17，b8071 ，因此 X 可表示为e，即正电子，故 C 项正确， A、B、D 三项错01【答案】( 12、2013上海高考)在一个 U 原子核衰变为一个 子核的过程中，发生 23892 20682衰变的次数为()A6 次 B10 次C 22 次 D32 次【解析】一个 U 原子核衰变为一个 子核的过程中，发生 衰变的次数23892 20682为(238 206)48 次，发生 衰变的次数为 28(9282)6 次，选项 A 正确【答案】 (多选)(2013广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是U n )23592 10 14456 8936 10A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的 n 为10中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、 C 正确，选项 B 错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项 D 错误【答案】(多选)(2013新课标全国卷 )关于原子核的结合能，下列说法正确的是()。