【紅對(duì)勾】高考物理 核反應(yīng) 核能課件

課時(shí)4核反應(yīng)核能知識(shí)點(diǎn)一核反應(yīng)——知識(shí)回顧——1．核反應(yīng)：在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新

的過(guò)程．原子核2．原子核的人工轉(zhuǎn)變：用

轟擊靶核，產(chǎn)生另一種

的方法．如應(yīng)用原子核的人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)的核反應(yīng)如下：(1)1919年盧瑟福用

轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的同位素，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，其核反應(yīng)方程為714N＋

→817O＋11H.(2)1932年查德威克用

轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)了中子．其核反應(yīng)方程為49Be＋

→612C＋01n.高能粒子新核α粒子24Heα粒子24He(3)1934年約里奧·居里夫婦用人工方法發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了正電子，其核反應(yīng)方程為1327Al＋24He→1530P＋.,1530P→1430Si＋

.01n10e——要點(diǎn)深化——1．核反應(yīng)的四種類型2.書(shū)寫(xiě)原子核的核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意：(1)核反應(yīng)方程一般都不是可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程．(3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)方程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能．(4)當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的不發(fā)生衰變，同時(shí)伴隨著輻射．——基礎(chǔ)自測(cè)——

(2010·廣東高考)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有()A．92238U→90234Th＋24He是α衰變B．714N＋24He→817O＋11H是β衰變C．12H＋13H→24He＋01n是輕核聚變D．3482Se→3682Kr＋2－10e是重核裂變解析：A項(xiàng)表示α衰變，C項(xiàng)表示輕核聚變，D項(xiàng)不是重核裂變，選項(xiàng)A、C正確，D錯(cuò)誤，B項(xiàng)中核反應(yīng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．答案：AC知識(shí)點(diǎn)二核力核能——知識(shí)回顧——1．核力：

之間的相互作用力叫核力，它是短程力．2．核能：由于原子核間存在核力，所以核子

成原子核或原子核

為核子時(shí)均伴隨著巨大的能量變化，這種能量稱為核能．3．質(zhì)能方程：

結(jié)合分裂E＝mc2(ΔE＝Δmc2)核子4．質(zhì)量虧虧損總是發(fā)發(fā)生在系統(tǒng)統(tǒng)向外輻射射能量的情情況下，系系統(tǒng)能量減減少了，質(zhì)質(zhì)量自然也也就減少了了．當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)的質(zhì)量減減少Δm時(shí)，系統(tǒng)的的能量就減減少了ΔE，減少的能能量向外輻輻射出去了了．減少的——要點(diǎn)深深化——核能的計(jì)算算方法(1)根據(jù)據(jù)愛(ài)因斯坦坦質(zhì)能方程程列式計(jì)算算，即ΔE＝Δmc2(Δm的單位：kg)．(2)根據(jù)據(jù)1原子質(zhì)質(zhì)量單位(u)相當(dāng)當(dāng)于931.5兆電電子伏能量量，則ΔE＝Δm×931.5MeV(Δm的單位：u,1u＝1.6606×10－27kg)．——基礎(chǔ)自自測(cè)——(2010·北京高高考)太陽(yáng)因核聚聚變釋放出出巨大的能能量，同時(shí)時(shí)其質(zhì)量不不斷減少．．太陽(yáng)每秒秒鐘輻射出出的能量約約為4×1026J，根據(jù)愛(ài)愛(ài)因斯坦質(zhì)質(zhì)能方程，，太陽(yáng)每秒秒鐘減少的的質(zhì)量最接接近()A．1036kgB．1018kgC．1013kgD．．109kg答案：D知識(shí)點(diǎn)三裂變與聚變變——知識(shí)回回顧——1．重核2．輕核的聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)釋放出大量的核能．要想使氘核和氚核結(jié)合成氦核，必須達(dá)到

的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫

反應(yīng)．如：12H＋13H→24He＋01n.幾百萬(wàn)度以上熱核3．裂變反反應(yīng)堆：又稱核反應(yīng)應(yīng)堆，簡(jiǎn)稱稱反應(yīng)堆．．反應(yīng)堆主主要由以下下幾部分組組成：①；②；③；④；⑤．核燃料減速劑控制棒冷卻劑反射層——要點(diǎn)深深化——1．熱核反應(yīng)在在宇宙中是是很普遍的的，太陽(yáng)內(nèi)內(nèi)部和許多多恒星內(nèi)部部，溫度高高達(dá)107K以上，熱熱核反應(yīng)在在那里激烈烈地進(jìn)行著著．但是目目前除了氫氫彈以外，，人們還不不能控制聚聚變反應(yīng)，，所以還無(wú)無(wú)法和平利利用聚變時(shí)時(shí)釋放的核核能．2．熱核反反應(yīng)和裂變變反應(yīng)相比比，具有許許多優(yōu)越性性．首先，，熱核反應(yīng)應(yīng)釋放的能能量，就相相同質(zhì)量的的核燃料來(lái)來(lái)講，比裂裂變反應(yīng)大大．再有，，裂變時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生放射性性物質(zhì)，處處理起來(lái)比比較困難，，熱核反應(yīng)應(yīng)在這方面面的問(wèn)題要要簡(jiǎn)單得多多．第三，，熱核反應(yīng)應(yīng)所用的燃燃料——氘氘，在地球球上的儲(chǔ)量量非常豐富富，1L海水中大大約有0.038g氘，如如果用來(lái)進(jìn)進(jìn)行熱核反反應(yīng)，放出出的能量和和燃燒300L汽汽油相當(dāng)．．因此，海海水中的氘氘就是異常常豐富的能能源．——基礎(chǔ)自自測(cè)——(2009·廣東高高考)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在月球上上含有豐富富的23He(氦3)．它是是一種高效效、清潔、、安全的核核聚變?nèi)剂狭希鋮⑴c與的一種核核聚變反應(yīng)應(yīng)的方程式式為23He＋23He―→211H＋24He.關(guān)于于23He聚變下下列表述正正確的是()A．聚變反反應(yīng)不會(huì)釋釋放能量B．聚變反反應(yīng)產(chǎn)生了了新的原子子核C．聚變反反應(yīng)沒(méi)有質(zhì)質(zhì)量虧損D．目前核核電站都采采用23He聚變反反應(yīng)發(fā)電解析：聚變反應(yīng)是是輕核變?yōu)闉橹械荣|(zhì)量量核的反應(yīng)應(yīng)，發(fā)生質(zhì)質(zhì)量虧損，，釋放能量量．目前核核電站采用用重核裂變變反應(yīng)．答案：B題型一核反應(yīng)方程程[例1]下面的各核核反應(yīng)中能能產(chǎn)生中子子的是()A．用γ光子轟擊1226Mg，生成成物之一為為1126NaB．用氘核核轟擊49Be，生成成物之一為為510BC．用質(zhì)子子轟擊37Li，生成成物之一為為48BeD．用α粒子轟擊37Li，生成成物之一為為510B[解析]寫(xiě)出各選項(xiàng)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的核核反應(yīng)方程程，根據(jù)核核反應(yīng)成立立的必要條條件：質(zhì)量量數(shù)和電荷荷數(shù)守恒，，可以得到到B正確．．[答案]B題后反思有關(guān)核反應(yīng)應(yīng)方程的題題型主要有有：(1)判斷核反反應(yīng)的生成成物；(2)判斷反反應(yīng)類型；；(3)判判斷反應(yīng)是是否成立．．變式1—1下列核反應(yīng)應(yīng)或核衰變變方程中，，符號(hào)“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：核反應(yīng)和核核衰變方程程中，反應(yīng)應(yīng)前后應(yīng)遵遵從質(zhì)量數(shù)數(shù)守恒和電電荷數(shù)守恒恒，由此可可得出正確確答案為A、C，而而B(niǎo)、D錯(cuò)錯(cuò)誤．答案：AC題型二核能的計(jì)算算[例2]原來(lái)靜止的的原子核baX衰變放出出α粒子的動(dòng)能能為E0，假設(shè)衰變變時(shí)產(chǎn)生的的能量全部部以動(dòng)能形形式釋放出出來(lái)，則在在此衰變過(guò)過(guò)程中總的的質(zhì)量虧損損是()[答案]D題后反思核能的計(jì)算算方法(1)根據(jù)據(jù)愛(ài)因斯坦坦質(zhì)能方程程，ΔE＝Δmc2(Δm的單位：kg)．(2)1原原子子質(zhì)質(zhì)量量單單位位(u)相相當(dāng)當(dāng)于于931.5兆兆電電子子伏伏能能量量，，則則ΔE＝Δm×931.5MeV(Δm的單單位位：：u,1u＝＝1.6變式2——1為確定愛(ài)愛(ài)因斯坦坦的質(zhì)能能方程ΔE＝Δmc2的正確性性，設(shè)計(jì)計(jì)了如下下實(shí)驗(yàn)：：用動(dòng)能能為E1＝0.6MeV的質(zhì)質(zhì)子轟擊擊靜止的的鋰核37Li，生生成兩個(gè)個(gè)α粒子，測(cè)測(cè)得兩個(gè)個(gè)α粒子的動(dòng)動(dòng)能之和和為E2＝19.9MeV，，已知質(zhì)質(zhì)子、α粒子、鋰鋰粒子的的質(zhì)量分分別取mp＝1.0073u、、mα＝4.0015u、、mLi＝7.0160u，，求：(1)寫(xiě)寫(xiě)出該反反應(yīng)方程程．(2)通通過(guò)計(jì)算算說(shuō)明ΔE＝Δmc2正確．答案：(1)核核反應(yīng)方方程為37Li＋11H→2(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝mLi＋mP－2mα＝0.0203u，由質(zhì)能方程可得，質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰浚害＝Δmc2＝18.9MeV而系統(tǒng)增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19.3MeV這些能量來(lái)自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以ΔE＝Δmc2正確．題型三核反應(yīng)中中的動(dòng)量量守恒問(wèn)問(wèn)題[例3]已知氘核核(12H)質(zhì)量量為2.0136u，中子子(01n)質(zhì)量量為1.0087u，氦核核(23He)質(zhì)質(zhì)量為3.0150u,1u相相當(dāng)于931.5MeV.(1)寫(xiě)寫(xiě)出兩個(gè)個(gè)氘核聚聚變成23He的的核反反應(yīng)過(guò)過(guò)程．．(2)計(jì)算算上述述核反反應(yīng)中中釋放放的核核能(保留留三位位有效效數(shù)字字)．．(3)若兩兩個(gè)氘氘核以[思路路點(diǎn)撥撥]先根據(jù)據(jù)定義義求核核反應(yīng)應(yīng)過(guò)程程中的的質(zhì)量量虧損損Δm，再由由愛(ài)因因斯坦坦質(zhì)能能方程程ΔE＝Δmc2計(jì)算核核能．．[解析析](1)根據(jù)據(jù)題中中條件件，可可知核核反應(yīng)應(yīng)方程程為：：12H＋12H―→→23He＋＋01n(2)質(zhì)量量虧損損Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2.0136u×2－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u由于ΔE＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV.(3)由動(dòng)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題后反思熱核反應(yīng)是是通過(guò)加熱熱使輕核獲獲得較大能能量，在相相互作用中中克服庫(kù)侖侖斥力達(dá)到到核力作用用的范圍而而結(jié)合成新新核的過(guò)程程，這樣的的題型?？伎疾樘?yáng)中中的熱核反反應(yīng)和可控控?zé)岷朔磻?yīng)應(yīng)．反應(yīng)中中釋放的能能量根據(jù)愛(ài)愛(ài)因斯坦質(zhì)質(zhì)能方程求求解．由于作用過(guò)過(guò)程可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為碰撞撞模型，因因此此類題題可跟動(dòng)量量、能量結(jié)結(jié)合．變式3—1某實(shí)驗(yàn)室工工作人員，，用初速度度v0＝0．09c(c為真空中的的光速)的的α粒子，轟擊擊靜止的氮氮原子核714N，產(chǎn)生了了質(zhì)子11H.若某次次碰撞可看看做對(duì)心正正碰，碰后后新核與質(zhì)質(zhì)子同方向向運(yùn)動(dòng)，垂垂直磁場(chǎng)方方向射入磁磁場(chǎng)，通過(guò)過(guò)分析偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑可得得出新核與與質(zhì)子的速速度大小之之比為1∶∶20，已已知質(zhì)子質(zhì)質(zhì)量為m.(1)寫(xiě)出出核反應(yīng)方方程；(2)求出出質(zhì)子的速速度v；(3)若用用上述兩個(gè)個(gè)質(zhì)子發(fā)生生對(duì)心彈性性碰撞，則則每個(gè)質(zhì)子子的動(dòng)量變變化量是多多少？(保保留兩位有有效數(shù)字)(3)質(zhì)量量相等且彈彈性碰撞，，交換速度度．對(duì)某一一質(zhì)子，選選其末動(dòng)量量方向?yàn)檎较颍瑒t則p2＝答案：(1)見(jiàn)解解析(2)0.20c(3)0.40mc，方向與末末動(dòng)量方向向一致1．放射性性同位素釷釷232經(jīng)經(jīng)α、β衰變會(huì)生成成氡，其衰衰變方程為為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：D2．三個(gè)原子子核X、、Y、Z，X核核放出一一個(gè)正電電子后變變?yōu)閅核核，Y核核與質(zhì)子子發(fā)生核核反應(yīng)后后生成Z核并放放出一個(gè)個(gè)氦核(24He)．．則下面面說(shuō)法正正確的是是()A．X核核比Z核核多一個(gè)個(gè)質(zhì)子B．X核核比Z核核少一個(gè)個(gè)中子C．X核核的質(zhì)量量數(shù)比Z核質(zhì)量量數(shù)大3D．X核與Z核的總電荷荷是Y核電荷荷的2倍解析：設(shè)X原子核為為abX，則根據(jù)題題意應(yīng)有abX→a－1bY＋10ea－1bY＋11H→a－2b－3Z＋24He再根據(jù)質(zhì)量數(shù)數(shù)和核電荷數(shù)數(shù)的關(guān)系可得得C、D正確，，A、B錯(cuò)誤誤．答案：CD3．鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)發(fā)生了以下核核反應(yīng)：1327Al＋24He→X＋01n.下列判斷斷正確的是()A．01n是質(zhì)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的質(zhì)量數(shù)為為1，無(wú)電荷荷數(shù)，應(yīng)為中中子，則A錯(cuò)錯(cuò)誤，B正確確．從反應(yīng)方方程知X為1530X，其電荷數(shù)數(shù)為15，質(zhì)質(zhì)量數(shù)為30，是1531P的同位素，，所以C錯(cuò)誤誤，而D正確確．答案：BD4．一個(gè)質(zhì)子和一一個(gè)中子聚變變結(jié)合成一個(gè)個(gè)氘核，同時(shí)時(shí)輻射一個(gè)γ光子．已知質(zhì)質(zhì)子、中子、、氘核的