第十五章第三節(jié)核反應(yīng)核能

1、目錄目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、原子核的組成一、原子核的組成1原子核由原子核由_和和_組成，兩者統(tǒng)稱為核子組成，兩者統(tǒng)稱為核子2原子核常用原子核常用X表示，表示，X為元素符號(hào)，上角標(biāo)為元素符號(hào)，上角標(biāo)A表示核的質(zhì)量表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)數(shù)，下角標(biāo)Z表示核的表示核的_ (原子序數(shù)原子序數(shù))3同位素是具有相同的同位素是具有相同的_而而_不同的原子核，不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置在元素周期表中處于同一位置二、天然放射現(xiàn)象二、天然放射現(xiàn)象1天然放射現(xiàn)象：天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱放射性元素然放射現(xiàn)

2、象，這些元素稱放射性元素質(zhì)子質(zhì)子中子中子電荷數(shù)電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)目錄目錄2三種射線的本質(zhì)：三種射線的本質(zhì)：射線是射線是_，射線是射線是_，射射線是線是_三、原子核的衰變?nèi)⒃雍说乃プ?衰變：衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成_的變的變化可分為化可分為_、_，并伴隨著，并伴隨著射線放出射線放出2半衰期：半衰期：放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有_發(fā)生衰變所需要的發(fā)生衰變所需要的時(shí)間時(shí)間四、核能四、核能1核反應(yīng)規(guī)律：核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中在核反應(yīng)中,_守恒守恒,_守恒守恒氦核氦核電子電子光子光子衰變衰變衰變衰變新核新核半數(shù)半數(shù)電荷數(shù)電荷數(shù)質(zhì)量

3、數(shù)質(zhì)量數(shù)目錄目錄2核力核力(1)概念：組成原子核的概念：組成原子核的_之間存在的作用力之間存在的作用力(2)核力特點(diǎn)核力特點(diǎn)核力是核力是_(強(qiáng)力強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多核力比庫(kù)侖力大得多核力是核力是_力，作用范圍在力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)之內(nèi)每個(gè)核子只跟每個(gè)核子只跟_的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性力的飽和性3質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損(1)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：_.(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量_組成它的核子的質(zhì)量之和的組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象現(xiàn)象

4、核子核子強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用短程短程相鄰相鄰Emc2小于小于目錄目錄質(zhì)量較小質(zhì)量較小目錄目錄(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：要有足夠濃度的要有足夠濃度的235U；鈾塊體積需鈾塊體積需_臨界體積，或鈾塊質(zhì)量臨界體積，或鈾塊質(zhì)量_臨界質(zhì)量臨界質(zhì)量2輕核聚變輕核聚變(1)定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成_的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變(2)聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬(wàn)度的高溫聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬(wàn)度的高溫大于大于大于大于較重較重目錄目錄要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、三種射線的比較一、三種射線的比較1三種射線三種射線種類種類射線射線射線射線射線射線組

5、成組成高速氦核流高速氦核流高速電子流高速電子流高頻電磁波高頻電磁波帶電荷量帶電荷量2ee0質(zhì)量質(zhì)量4mp(mp1.671027 kg)靜止質(zhì)靜止質(zhì)量為零量為零速度速度0.1c0.99cc(光速光速)在電磁場(chǎng)中在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)貫穿本領(lǐng)最弱，用最弱，用紙能擋住紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾最強(qiáng)，穿透幾厘米的鉛板厘米的鉛板對(duì)空氣的對(duì)空氣的電離作用電離作用很強(qiáng)很強(qiáng)較弱較弱很弱很弱在空氣中在空氣中的徑跡的徑跡粗、短、直粗、短、直細(xì)、較長(zhǎng)、細(xì)、較長(zhǎng)、曲折曲折最長(zhǎng)最長(zhǎng)目錄目錄即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用1(2011高考浙江卷高考浙江卷)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下

6、列說(shuō)法關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是正確的是()A射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性解析：選解析：選D.射線是氦核流，射線是氦核流，A錯(cuò)；錯(cuò)；射線是原子核內(nèi)的一個(gè)中射線是原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子而放出的，子變成一個(gè)質(zhì)子而放出的，B錯(cuò)；錯(cuò)；射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，生的，C錯(cuò)；物質(zhì)的放射性和半衰期與溫度以及化合狀態(tài)等無(wú)錯(cuò)；物質(zhì)的放射性和半衰期與溫度以及化合狀

7、態(tài)等無(wú)關(guān)，由核本身的性質(zhì)決定，故關(guān)，由核本身的性質(zhì)決定，故D項(xiàng)正確項(xiàng)正確目錄目錄二、原子核的衰變二、原子核的衰變1原子核衰變規(guī)律原子核衰變規(guī)律目錄目錄目錄目錄目錄目錄特別提醒：特別提醒：( (1) )半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言別或少數(shù)原子核，無(wú)半衰期可言.,( (2) )原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過(guò)程前、后質(zhì)量發(fā)生變化核反應(yīng)過(guò)程前、后質(zhì)量發(fā)生變化( (質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損) )而釋放出核能而釋放出核能.目錄目錄目錄目錄三、核反應(yīng)的四種類型三、核反應(yīng)的四種類型目錄目錄目錄目錄目錄目錄2核能的

8、計(jì)算方法核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即Emc2(m的單的單位：位：kg)(2)根據(jù)根據(jù)1原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于相當(dāng)于931.5兆電子伏能量，則兆電子伏能量，則Em931.5 MeV(m的單位：的單位：u,1 u1.66061027 kg)(3)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能合動(dòng)量和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能目錄目錄特別提醒：特別提醒：( (1) )質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念.核反應(yīng)中質(zhì)量核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷

9、數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損.,( (2) )愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系( (即：核反即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量) ).質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個(gè)數(shù)是不質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個(gè)數(shù)是不變的變的.,( (3) )質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律質(zhì)量虧

10、損并不否定質(zhì)量守恒定律.目錄目錄即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用4(2010高考北京卷高考北京卷)太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為41026 J，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近接近()A1036 kgB1018 kgC1013 kg D109 kg目錄目錄考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)例例1(1)_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程,_是研究原子彈是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程的基本核反應(yīng)方程,_是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程

11、是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程.(2)求求B項(xiàng)中項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)(3)判斷以上五個(gè)核反應(yīng)的反應(yīng)類型判斷以上五個(gè)核反應(yīng)的反應(yīng)類型目錄目錄【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)律，正確書寫根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)律，正確書寫方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別【解析解析】(1)E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，A是氫彈是氫彈的核反應(yīng)方程，的核反應(yīng)方程，B是原子彈的核反應(yīng)方程是原子彈的核反應(yīng)方程(2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定X質(zhì)量數(shù)為質(zhì)量數(shù)為14

12、4，電荷，電荷數(shù)為數(shù)為56，所以中子數(shù)為：，所以中子數(shù)為：1445688.(3)衰變是原子核自發(fā)地放出衰變是原子核自發(fā)地放出粒子或粒子或粒子的反應(yīng)粒子的反應(yīng),C是是衰變衰變,D是是衰變衰變,E是人工控制的原子核的變化是人工控制的原子核的變化,屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，核吸收中子后分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，B是裂變，聚是裂變，聚變是幾個(gè)輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng)，變是幾個(gè)輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng)，A是聚變是聚變【答案答案】(1)EBA(2)14488(3)見解析見解析目錄目錄考點(diǎn)考點(diǎn)2有關(guān)核能的計(jì)算有關(guān)核能的計(jì)算 假設(shè)兩個(gè)氘核在一

13、直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.0136u，中子的質(zhì)量是，中子的質(zhì)量是1.0087 u，氦核同位素的質(zhì)量是，氦核同位素的質(zhì)量是3.0150 u.聚變的核反應(yīng)方程式是聚變的核反應(yīng)方程式是_，在聚變核反應(yīng)中釋放出，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為的能量為_MeV(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字)例例2目錄目錄目錄目錄例例3目錄目錄目錄目錄【答案答案】見解析見解析目錄目錄技法提煉技法提煉思維升華思維升華易錯(cuò)辨析易錯(cuò)辨析衰變及衰變規(guī)律衰變及衰變規(guī)律目錄目錄錯(cuò)因剖析錯(cuò)因剖析錯(cuò)解錯(cuò)解1：不明確射線的本質(zhì)，誤認(rèn)為射線即電磁波，錯(cuò)選：不明確射線的本質(zhì)，誤認(rèn)為射線即電磁波，錯(cuò)選A.錯(cuò)解錯(cuò)解2：不理解半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只有對(duì)大量原子核才成立，：不理解半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只有對(duì)大量原子核才成立，因而錯(cuò)選因而錯(cuò)選B.錯(cuò)解錯(cuò)解3：不清楚：不清楚衰變產(chǎn)生的本質(zhì)原因，以為是原子核內(nèi)本來(lái)衰變產(chǎn)生的本質(zhì)原因，以為是原子核內(nèi)本來(lái)就有電子而漏選就有電子而漏選D.目錄目錄【答案答案】CD【真知