高考物理核反應(yīng)和核能的利用

核反響(fǎnxiǎng)和核能的利用第一頁，共29頁。1一、核反響(fǎnxiǎng)——所有核反響的反響前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒?！沧⒁?zhùyì)：質(zhì)量并不守恒?！澈朔错?fǎnxiǎng)類型有衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核的裂變和輕核的聚變1、衰變：α衰變：（核內(nèi)）β衰變：（核內(nèi)）+β衰變：（核內(nèi)）γ衰變：原子核處于較高能級,輻射光子后躍遷到低能級.第二頁，共29頁。22、人工(réngōng)轉(zhuǎn)變：〔發(fā)現(xiàn)質(zhì)子(zhìzǐ)的核反響〕〔發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)中子的核反響〕〔人工制造放射性同位素〕3、重核的裂變：在一定條件下〔超過臨界體積〕，裂變反響會連續(xù)不斷地進行下去，這就是鏈?zhǔn)椒错憽?、輕核的聚變：〔需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反響〕第三頁，共29頁。3二、核能(hénéng)由于核子間存在著強大的核力，原子核是一個鞏固的集合體。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。這說明(shuōmíng)要把原子核分開成核子要吸收能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個能量叫做原子核的結(jié)合能.原子核越大，它的結(jié)合能越高，因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。——核反響(fǎnxiǎng)中放出的能叫核能。1．結(jié)合能第四頁，共29頁。4中等大小的核的比結(jié)合能最大〔平均每個核子的質(zhì)量虧損最大〕，這些核最穩(wěn)定(wěndìng)。另一方面如果使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會增加，這樣可以釋放能量供人使用。2．質(zhì)量(zhìliàng)虧損核子結(jié)合生成(shēnɡchénɡ)原子核，所生成(shēnɡchénɡ)的原子核的質(zhì)量比生成(shēnɡchénɡ)它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。3、愛因斯坦質(zhì)能方程：

E＝mc2物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。由于c2這個數(shù)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。4、核反響中由于質(zhì)量虧損釋放的能量：△E=△mc2以上兩式中的各個物理量都必須采用國際單位。在非國際單位里，可以用。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟的能量相對應(yīng)。第五頁，共29頁。5對質(zhì)(duìzhì)能方程的理解〔3〕一定的質(zhì)量m總是跟一定的能量mc2對應(yīng)。核子在結(jié)合成原子核時的總質(zhì)量減少了,相應(yīng)的總能量也要減少,根據(jù)能量守恒定律，減少的這局部能量不會憑空消失，它要在核子結(jié)合過程中釋放出去。反過來,把原子核分裂(fēnliè)成核子,總質(zhì)量要增加，總能量也要增加,增加的這局部能量也不會憑空產(chǎn)生,要由外部來供給。能量總是守恒的,在原子核反響伴隨有巨大的放能和吸能現(xiàn)象。物體的質(zhì)量減少了，它的能量(néngliàng)也減少；物體的質(zhì)量增加了，它的能量(néngliàng)也增加；不能錯誤地認(rèn)為質(zhì)量和能量(néngliàng)發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。第六頁，共29頁。6三、釋放核能(hénéng)的途徑但凡(dànfán)釋放核能的核反響都有質(zhì)量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質(zhì)量虧損是不同的，所以(suǒyǐ)各種原子核中核子的平均質(zhì)量不同。核子平均質(zhì)量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質(zhì)量最小,所以鐵原子核最穩(wěn)定.但凡由平均質(zhì)量大的核，生成平均質(zhì)量小的核的核反響都是釋放核能的。DABCEFFeZ0核子平均質(zhì)量第七頁，共29頁。7〔2〕鏈?zhǔn)椒错?fǎnxiǎng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反響一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒错?。裂變物質(zhì)能夠發(fā)生(fāshēng)鏈?zhǔn)椒错懙淖钚◇w積叫做它的臨界體積。鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。如鈾核裂變的一個(yīɡè)方程：〔1〕重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反響，稱為裂變。1、重核的裂變：通過核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核可以釋放能量，第八頁，共29頁。8〔3〕核反響(fǎnxiǎng)堆目前的所有正式(zhèngshì)運行的核電站都是應(yīng)用裂變發(fā)電的。核反響堆的主要(zhǔyào)組成是：反響堆示意圖①核燃料。用濃縮鈾(能吸收慢中子的鈾235占3%~4%)②減速劑。用石墨或重水〔使裂變中產(chǎn)生的中子減速,以便被鈾235吸收〕。③控制棒。用鎘做成〔鎘吸收中子的能力很強〕。④冷卻劑。用水或液態(tài)鈉〔把反響堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時使反響堆冷卻，保證平安〕。⑤水泥防護層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。第九頁，共29頁。9聚變需要幾百萬度高溫，所以(suǒyǐ)又叫熱核反響。2、輕核的聚變(jùbiàn)：(1)兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量(zhìliàng)較大的核,這樣的反響叫做聚變(2)聚變與裂變相比有很多優(yōu)點①輕核聚變產(chǎn)能效率高。②地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富。③是輕核聚變反響更為平安、清潔。因為較輕的原子核比較重的原子核核子的平均質(zhì)量更大，聚變成質(zhì)量較大的原子核能產(chǎn)生更多的質(zhì)量虧損，所以平均每個核子釋放的能量就更大第十頁，共29頁。10049.西安市重點中學(xué)2019屆4月份(yuèfèn)理綜試題1A、X光是居里夫人最先發(fā)現(xiàn)的。B、天然放射性是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的。C、法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的方法和規(guī)律。D、為了維護世界和平，1964年10月16日,我國第一顆原子彈爆炸成功．核能的利用得益于質(zhì)能方程，質(zhì)能方程在世界上得到了的廣泛應(yīng)用，正影響著今天的世界,因此被稱為(chēnɡwéi)改變世界的方程。1、以下圖中有四幅圖片，涉及(shèjí)到有關(guān)物理學(xué)開展歷史的四個重大發(fā)現(xiàn)，那么以下的有關(guān)說法中,不正確的選項是:()A第十一頁，共29頁。11年高考(ɡāokǎo)理綜四川卷1515、以下說法正確的選項是〔〕A．γ射線在電場和磁場中都不會發(fā)生(fāshēng)偏轉(zhuǎn)B．β射線比α射線更容易使氣體電離C．太陽輻射的能量主要來源于重核裂變D．核反響堆產(chǎn)生的能量來自輕核聚變A核反響堆產(chǎn)生(chǎnshēng)的能量是來自于重核的裂變，D錯．解析：γ射線中的γ

光子不帶電，故在電場與磁場中都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A正確；α粒子的特點是電離能力很強，B錯；太陽輻射的能量主要來源于輕核的聚變，C錯；第十二頁，共29頁。12061.北京(běijīnɡ)西城區(qū)2019年5月抽樣1414．氫彈(qīngdàn)爆炸的核反響是()A.B.C.D.A第十三頁，共29頁。13年深圳市第一次調(diào)研(diàoyán)考試55．一個原子核在中子的轟擊下裂變方程為,那么以下說法正確的選項是()A．X原子核中含有86個中子B．X原子核中含有141個核子(hézǐ)C．鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，具有一定的偶然性D．為了使裂變的鏈?zhǔn)椒错懭菀走M行，最好用純鈾235ACD第十四頁，共29頁。14年高考(ɡāokǎo)理綜全國卷Ⅱ2020．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為△m，相應(yīng)的能量△E＝△mc2＝2.2MeV是氘核的結(jié)合能。以下說法正確的選項是〔〕A．用能量小于的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B．用能量等于2.2Mev的光子照射靜止氘核時，氘核可能(kěnéng)分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C．用能量大于的光子照射靜止氘核時，氘核可能(kěnéng)分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零D．用能量大于的光子照射靜止氘核時，氘核可能(kěnéng)分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零AD第十五頁，共29頁。156．在以下四個核反響(fǎnxiǎng)方程中，x表示質(zhì)子的是〔 〕〔A〕 〔B〕〔C〕 〔D〕年高考(ɡāokǎo)物理上海卷6C由核反響方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可得各個選項中的x分別為正電子、α粒子、質(zhì)子(zhìzǐ)、中子。解析：第十六頁，共29頁。16064.08年福建省十大名校高考模擬(mónǐ)試題11.現(xiàn)在太陽向外輻射的能量是由太陽內(nèi)部氫核聚變產(chǎn)生的，大約在40億年以后太陽內(nèi)部將會啟動另一種核反響，其核反響方程為，到那時太陽向外輻射的能量是由上述兩種核反響共同產(chǎn)生的。的質(zhì)量為m1，的質(zhì)量為m2，那么以下(yǐxià)判斷正確的選項是〔〕

A．3m1>m2 B．3m1<m2 C．3m1=m2 D．m1=3m2A第十七頁，共29頁。17年福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查1414．2008年北京奧運會場館設(shè)施采用很多太陽能技術(shù)。太陽的能量來源于氫核的聚變，每次聚變反應(yīng)可以看作是4個氫核()結(jié)合成1個氦核()，同時放出正電子()。已知氫核的質(zhì)量為，氦核的質(zhì)量為，正電子的質(zhì)量為，真空中光速為c.下列關(guān)于氫核聚變的說法正確的是()

A．核反應(yīng)方程為

B．核反應(yīng)方程為

C．每次核反應(yīng)所釋放的能量為

D．每次核反應(yīng)所釋放的能量為AC第十八頁，共29頁。18059.江蘇南通市2019屆第三次調(diào)研(diàoyán)測試12.Ⅲ(2)12.Ⅲ(2)一個高能γ光子，經(jīng)過重核附近(fùjìn)時與原子核場作用，能產(chǎn)生一對正負(fù)電子，請完成相應(yīng)的反響方程：．電子質(zhì)量me=9.10×10-31kg，光在真空中的傳播速度為速為c=3.00×108m/s，那么γ光子的能量至少為J．解：核反響(fǎnxiǎng)方程為：1.64×10-13第十九頁，共29頁。19以下說法中正確的選項是〔〕A．核反響方程為B．核反響方程為C．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損(kuīsǔn)約為uD．聚變反響過程中釋放的能量約為066.珠海市2019年高考(ɡāokǎo)模擬考試33．太陽能來源于輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫,氫核的聚變反響可以看作是4個氫核〔〕結(jié)合成1個氦核〔〕．下表中列出了局部(júbù)粒子的質(zhì)量〔取1uc2〕粒子名稱質(zhì)子p

粒子電子e中子n質(zhì)量/u1.00734.00150.000551.0087ACD第二十頁，共29頁。20046.南京市2019屆第一次模擬考試14.(3)14.（3）（本題4分）2008年北京奧運會場館周圍

80％～90％

的路燈將利用太陽能發(fā)電技術(shù)來供電，奧運會90％的洗浴熱水將采用全玻真空太陽能集熱技術(shù).科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)，即在太陽內(nèi)部4個氫核（）轉(zhuǎn)化成一個氦核（）和兩個正電子（）并放出能量.已知質(zhì)子質(zhì)量mP=1.0073u，α粒子的質(zhì)量mα=4.0015u，電子的質(zhì)量me=0.0005u．

1u的質(zhì)量相當(dāng)于931.MeV的能量．①

寫出該熱核反應(yīng)方程；②一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少MeV的能量?（結(jié)果保留四位有效數(shù)字）第二十一頁，共29頁。21解：①②Δm=4mP－mα－2me－－2×0.0005u=0.0267uΔE=Δmc2

＝24.86MeV

第二十二頁，共29頁。22050.江蘇省鹽城市07-08學(xué)年度第二次調(diào)研(diàoyán)考試12-3(2)12－3．〔2〕鐳〔Ra〕是歷史上第一個被別離出來(chūlái)的放射性元素，能自發(fā)地放出α粒子而變成新核Rn，的質(zhì)量為M1=3.7533×10－25kg,新核Rn的質(zhì)量為M2=3.6867×10－25kg，α粒子的質(zhì)量為m=6.6466×10－27kg，現(xiàn)有一個靜止的核發(fā)生α衰變，衰變后α粒子的速度為3.68×105m/s。那么：〔計算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕①寫出該核反響的方程式。②此反響過程中放出的能量是多少？③反響后新核Rn的速度是多大？第二十三頁，共29頁。23解：①②③第二十四頁，共29頁。2414.一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是（）A.核反應(yīng)方程是B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損C.輻射出的光子的能量D.光子的波長年高考(ɡāokǎo)理綜北京卷14B解見下頁第二十五頁，共29頁。25從核反響方程應(yīng)遵守(zūnshǒu)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒判斷A選項錯誤。由題意：核反應(yīng)輻射光子，說明有能量放出,再由質(zhì)能方程判定，所放能量源自質(zhì)量虧損，故B正確。得核反響釋放(shìfàng)核能故C選項不正確(zhèngquè)。得：故D錯誤。

由質(zhì)能方程解析：由第二十六頁，共29頁。26反響(fǎnxiǎng)堆示意圖第二十七頁，共29頁。27銀川夜場招聘銀川夜總會招聘銀川ktv招聘orz14msr年了肯定能帶娃兒們回來嗎？而那個很討人喜歡的花兒已經(jīng)到了談婚論嫁的年齡，不可能為了一個沒有影子的事情干等下去……可憐的劉氏沒商沒量的，大半天兒了坐也不是，站也不是，去門外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，又磨蹭回屋里來，不知道該怎么和丈夫，尤其是大壯說這事情。那天吃晚飯時，二壯和妞兒都很快樂，早早就吃完了。二壯第一個放下了飯碗，對劉氏說：“娘，俺找青山和青海打撲克去了！〞劉氏說：“去哇，早點兒回來啊！〞二壯容許著跳下地來走了。妞兒也放下碗說：“耿蘭說好了，今兒個晚上要教俺繡花呢，俺去了耶！〞不等娘答復(fù)，她就拿上一個新粘墊好的白粗布面兒鞋墊連蹦帶跳地出門兒去了。劉氏憐惜地看著坐在炕沿前高凳子(dèngzi)上悶頭喝粥的大壯，把他平日里最愛吃的涼拌三絲往前推了推，怯怯地小聲對坐在對面炕沿邊上吃飯的丈夫說：“俺侄兒今兒個下午來送鮮果子了……〞董家成奇怪地抬頭看看劉氏，說：“俺知道啊，已經(jīng)看到鮮果子了！這娃兒每年都是過節(jié)前一兩