高三物理原子核2省公開課一等獎全國示范課微課金獎

原子核（下）呂叔湘中學(xué)龐留根第1頁五、核能

例1

例2

例3

例4

1994年全國

年高考試題

年廣東高考六、裂變和聚變

1992年三南

例5

例6

例7

例8

例9

江蘇高考1

年全國高考

中子發(fā)覺

04年廣東5

04年全國理綜14第2頁1、質(zhì)量虧損：組成核核子總質(zhì)量和原子核質(zhì)量之差Δm

2、質(zhì)能方程：E＝m

c2ΔE＝Δm

c23、1u

=931.5MeV4.核子在結(jié)合成原子核時，質(zhì)量有虧損，要放出能量。反之，原子核分解成核子時要吸收能量。五、核能第3頁例1、由核子結(jié)合成原子核時()核質(zhì)量總是小于組成它核子質(zhì)量和B.原子核質(zhì)量應(yīng)該等于組成它核子質(zhì)量和C.核子結(jié)合成原子核時要放出能量D.核子結(jié)合成原子核時要吸收能量。AC第4頁

一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合氘核時,產(chǎn)生

γ光子,由此可見()A.氘核質(zhì)量等于質(zhì)子和中子質(zhì)量之和B.氘核質(zhì)量小于質(zhì)子和中子質(zhì)量之和C.核子結(jié)合成原子核時會釋放核能D.原子核分解成核子時會釋放核能BC例2、第5頁例3、關(guān)于質(zhì)能方程E=mc2,下述錯誤是（）A.質(zhì)能方程是愛因斯坦最先得出該方程表明物體質(zhì)量和能量能夠相互轉(zhuǎn)化C.該方程表明物體能量跟它質(zhì)量成正比D.該方程既適合用于微觀粒子,也適合宏觀物體B第6頁

兩個中子和兩個質(zhì)子能夠結(jié)合成一個氦核,已知中子質(zhì)量是1.008665u,質(zhì)子質(zhì)量是1.007276u,氦核質(zhì)量是4.0026u,求此核反應(yīng)質(zhì)量虧損和結(jié)合能,(1u=1.66×10-27千克,c=3×108米／秒)解：△m＝0.029282u

△E＝△mc2=931.5×0.029282=27.3MeV或△E＝△mc2

＝0.029282×1.66×10-27×(3×108)2

＝4.37×10－12J＝27.3MeV例4、第7頁1994年全國13.一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個α粒子，已知鈾核質(zhì)量為3.853131×10-25kg，釷核質(zhì)量為3.786567×10-25kg，α粒子質(zhì)量為6.64672×10-27kg，在這個衰變過程中釋放出來能量等于

J（保留兩位二位數(shù)字）

8.7×10-1312.中子質(zhì)量為1.0087u，質(zhì)子質(zhì)量為1.0073u，氘核質(zhì)量為2.0136u，中子和質(zhì)子結(jié)合為氘核時釋放能量為

J。（1989年全國）3.7×10-13第8頁年高考試題11．裂變反應(yīng)是當(dāng)前利用中慣用反應(yīng)，以原子核為燃料反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個慢中子后發(fā)生裂變反應(yīng)能夠有各種方式，其中一個可表示為

反應(yīng)方程下方數(shù)字為中子及相關(guān)原子靜止質(zhì)量（以原子質(zhì)量單位u為單位）。已知1u質(zhì)量對應(yīng)能量為9.3×102MeV，此裂變反應(yīng)釋放出能量是________________MeV。235.04391.008793.9154138.9178235U92

92038540

235U+1n→

94

Sr+139Xe+31

n235U92解：Δm=0.1933uΔE=931.5×0.1933=1.8×102MeV1.8×102第9頁年廣東高考16.（12分）以下一系列核反應(yīng)是在恒星內(nèi)部發(fā)生，

其中p為質(zhì)子，α為α粒子，e+為正電子，ν為一個中微子。已知質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.672648×10-27kg，α粒子質(zhì)量為mα=6.644929×10-27kg，正電子質(zhì)量為me=9.11×10-31kg，中微子質(zhì)量可忽略不計(jì)。真空中光速c=3×108m/s。試計(jì)算該系列核反應(yīng)完成后釋放能量。第10頁=6.644929×10-27kgme=9.11×10-31kgmp=1.672648×10-27kgm解：將六個方程式相加，得到e2+24p+ΔE=mc2=(4mp–m-2me)c2代入數(shù)字，經(jīng)計(jì)算得到ΔE=3.95×10-12J第11頁1、重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂為幾個中等質(zhì)量核反應(yīng)過程.在裂變同時要放出幾個中子和大量核能。反應(yīng)堆示意圖2、輕核聚變：一些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大核核反應(yīng)過程，同時放出大量核能。六、裂變和聚變第12頁反應(yīng)堆示意圖返回第13頁1992年三南太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部

[]A.化學(xué)反應(yīng)B.放射性衰變C.裂變反應(yīng)D.熱核反應(yīng)D11、正、負(fù)電子相遇時湮滅,同時產(chǎn)生一對光子,反應(yīng)方程式為_______________,若正負(fù)電子質(zhì)量都為m,普朗克常數(shù)為h,則所產(chǎn)生光子頻率為___________。第14頁填寫以下核反應(yīng)方程式例5、第15頁【例6】地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑約為1.5×1011m，地球半徑約為6.4×106m，若太陽每秒鐘質(zhì)量降低4.2×109kg，地球上一天接收到太陽能約為多少J？【解答】每秒鐘太陽能放出能量約為：ΔE=Δmc2=4.2×109×(3×108)2=3.78×1026J設(shè)地球上每秒鐘接收到太陽能為E′，地球剖面最大面積為S′，設(shè)半徑為1.5×1011m球殼面積為S，則故地球上一天接收到太陽能為E總=1.7×1017×24×3600=1.5×1022J第16頁例7

、已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u

核質(zhì)量為3.0150u。求：（1）寫出兩個氘核聚變成核反應(yīng)方程式（2）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放核能。23He23He【分析】算出核反應(yīng)中質(zhì)量虧損，利用愛因斯坦質(zhì)能方程即可求出反應(yīng)釋放核能。解答：（1）（2）由題給條件可求得質(zhì)量虧損為：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴釋放核能為ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV第17頁

靜止在勻強(qiáng)磁場中原子核，俘獲一個速度為7.7×104m/s中子而發(fā)生核反應(yīng)放出α粒子后變成一個新原子核，已知中子速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子速度為：2×104m/s，方向與中子速度方向相同，求：（1）生成新核是什么？寫出核反應(yīng)方程式。（2）生成新核速度大小和方向。（3）若α粒子與新核間相互作用不計(jì)，則二者在磁場中運(yùn)動軌道半徑之比及周期之比各為多少？6Li3解：（1）寫出核反應(yīng)方程式生成新核是氚核例8、第18頁（2）由動量守恒定律mnvn=mαvα+mHvHvn=7.7×104m/svα=2×104m/s∴VH=(mnvn-mαvα)/mH=(1×7.7×104-4×2×104)／3=-1.0×103m/s方向與中子方向相反（3）由r=mv/qB∝mv/qrα:rH=mαvα/qα

：

mHvH/qH

=（4×2／

2

）:（3×0.1）=40:3T=2πm/qB∝m/qTα:TH=4/2:3/1=2:3第19頁

靜止在勻強(qiáng)磁場中核，沿與磁場垂直方向射出一個α粒子后，變成鈾一個同位素核，同時釋放能量為0.09MeV光子。核質(zhì)量為238.99965u，鈾核質(zhì)量為234.99347u，α粒子質(zhì)量為4.001509u，1u=1.660566×10-27

kg）若不計(jì)光子動量，求：（1）鈾核與α粒子回轉(zhuǎn)半徑之比RU∶Rα；（2）α粒子動能為多少？239

Pu94239

Pu94解：（1）射出α粒子過程中動量守恒239

Pu940=mUvU-mαvα(1)由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動半徑公式得RU=mUvU/qUBRα=mαvα/qαB（2）由(1)(2)得RU/Rα=qα/qU=2/92=1/46例9.第20頁（2）核反應(yīng)中釋放核能為ΔE=Δmc2=(238.999655-234.99347-4.001509)×931.5=4.356MeV由能轉(zhuǎn)化和守恒定律知EkU+Ekα=ΔE-0.09=4.266MeV∵pU=pα∴由EK=1/2·mv2=p2/2mEKU/EKα=mα/mU=4/235∴α粒子動能為EKα=(EkU+Ekα)×mU／(mα+mU)=4.266×235／239=4.195(MeV)第21頁1．以下說法中正確是 （）

A．質(zhì)子與中子質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等

B．兩個質(zhì)子間，不論距離怎樣，核力總是大于庫侖力

C．同一個元素原子核有相同質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)能夠不一樣

D．除萬有引力外，兩個中子之間不存在其它相互作用力A江蘇高考1第22頁以下論斷可能正確是

()

A.質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成,

中子由1個u夸克和2個d夸克組成

B.質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成,

中子由1個u夸克和2個d夸克組成C.質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成,

中子由2個u夸克和1個d夸克組成D.質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成,

中子由1個u夸克和1個d夸克組成

當(dāng)前普遍認(rèn)為,質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克兩類夸克組成。u夸克帶電量為,d夸克帶電量為,e為基元電荷。年全國高考15B第23頁

例15：1930年發(fā)覺，在真空條件下用α射線轟擊鈹9時，會產(chǎn)生一個看不見、貫通能力極強(qiáng)不著名射線和另一個粒子，經(jīng)過研究發(fā)覺，這種不著名射線含有以下特點(diǎn)：①在任意方向磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線速度不到光速十分之一，③用它轟擊含有氫核物質(zhì)，能夠把氫核打出來，用它轟擊含有氮核物質(zhì)，能夠把氮核打出來。而且被打出氫核和氮核最大速度之比vH:vN近似等于15：2,若該射線中粒子均含有相同能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可認(rèn)為靜止，碰撞過程沒有機(jī)械能損失，已知?dú)浜撕偷速|(zhì)量之比等于1:14，⑴寫出α射線轟擊鈹核反應(yīng)方程。⑵試依據(jù)上面所述各種情況，經(jīng)過詳細(xì)分析說明該射線是不帶電，但它不是γ射線，而是由中子組成。中子發(fā)覺第24頁解:⑴核反應(yīng)方程為⑵在任意方向磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則它不帶電;射線是電磁波,速度為光速c,這種射線速度不到光速1/10,所以它不是γ射線.對打出氫核試驗(yàn),由彈性碰撞關(guān)系(mHvH是氫核質(zhì)量和速度)由動量守恒定律

mv=mv1+mHvH由動能守恒

1/2mv2=1/2mv12+1/2mHvH2

對于打出氮核試驗(yàn)，同理,(mNvN是氮核質(zhì)量和速度)∴m=mH

m為中子第25頁04年廣東5

中子n、質(zhì)子p、氘核D質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為Eγ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為 若分解后中子、質(zhì)子動能可視為相等，則中子動能是（）A.B.C.D.C第26頁04年全國理綜1414．在核反應(yīng)方程式中 （）A．X是中子，k=9 B．X是中子，k=10C．X是質(zhì)子，k=9 D．X是質(zhì)子，k=10B第27頁石器時代，是考古學(xué)家假定一個時間區(qū)段，為考古學(xué)上術(shù)語。石器時代分為舊石器時代、中石器時代與新石器時代?？脊艑W(xué)對早期人類歷史分期第一個時代，即從出現(xiàn)人類到青銅器出現(xiàn)，大約始于距今二三百萬年，止于距今5000至年左右。石器時代私服http://www.shiqi.tw/石器時代私服這一名稱是英國考古學(xué)家盧伯克于1865年首先提出，這個時代在地質(zhì)年代上已進(jìn)入全新世。石器時代只是個時間區(qū)段概念，石器時代并不代表那個時候人類只會使用石器；據(jù)近代考古出土大量文化遺存表明，幾千年前古人已經(jīng)步入冶鑄、稻作、制陶、紡織等文明時期。青銅、鐵器為金屬品，遺存幾千年較少；陶器、玉器可存時間長，出土遺存較多。頭，著昭儀與貴妃結(jié)成聯(lián)盟，貴妃是愿意?！薄斑@多好?！狈馍┑?，“玉墜若事發(fā)，他們還能替我們遮掩?！崩咸珖@氣，“未必。詩丫頭是替昭儀出頭，去同張惠妃對戰(zhàn)，但要玉墜事發(fā)，惠妃都未必保詩丫頭，說不定就把詩丫頭踢開，好保她自個兒——我們?nèi)宋⒀暂p，要攀上頭主子，說不得非冒這險不可，富貴險中求——所以我跟詩兒商議，快些送個人進(jìn)去，幫幫詩兒手。這陣子詩兒在宮里實(shí)在撐得苦極，自家人進(jìn)個去又好些?！薄八膶O是最好人選?！狈馍┑馈！安诲e。自家骨血，玉墜里干系，才敢同她剖析清楚。旁人聽著，只怕嚇跑了。”老太