備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第十六章近代物理第2講原子核考點(diǎn)2核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算

考點(diǎn)2核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算1.核反應(yīng)的四種類(lèi)型類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程舉例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)92238U→90234β衰變自發(fā)90234Th→91234人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯は拗?14N＋24He→817O＋149Be＋24He→612C＋01327Al＋24He→1530P→1430Si＋10e（約里奧重核裂變反應(yīng)時(shí)可以通過(guò)核反應(yīng)堆限制92235U＋01n3689Kr＋392235U＋01n54136Xe＋10應(yīng)用：核電站、原子彈輕核聚變目前試驗(yàn)中通過(guò)激光或者超強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)行限制12H＋24He＋應(yīng)用：人造太陽(yáng)、氫彈2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)（1）熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ).如質(zhì)子（11H）、中子（01n）、α粒子（24He）、β粒子（－10e）、正電子（10e）、氘核（（2）駕馭核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，[11]電荷數(shù)守恒.（3）由于核反應(yīng)不行逆，所以書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向.3.核力和核能（1）核力：核力是[12]短程力，作用范圍只有約10－15m；每個(gè)核子只跟它鄰近的核子間有核力作用.（2）結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時(shí)[13]釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)[14]吸取的能量，原子核的結(jié)合能與原子核大小有關(guān)，原子核越大，結(jié)合能[15]越大.（3）比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與[16]核子數(shù)之比.不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越[17]堅(jiān)實(shí)，原子核越[18]穩(wěn)定.自然界中最穩(wěn)定的原子核是[19]鐵原子核.（4）核反應(yīng)中假如放出能量，生成物的原子核的總的結(jié)合能會(huì)[20]大于反應(yīng)物的原子核的總的結(jié)合能，結(jié)合能的增量等于放出的能量.（5）愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2，ΔE＝Δmc2.核反應(yīng)中假如放出能量，則反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，放出的能量與質(zhì)量虧損成正比.在火星上太陽(yáng)能電池板發(fā)電作用有限，因此科學(xué)家用放射性材料PuO2作為發(fā)電能源為火星車(chē)供電.PuO2中的Pu元素是94238Pu.（1）寫(xiě)出94238Pu發(fā)生α（2）94238Pu的半衰期是87.7年，大約要經(jīng)過(guò)多少年才會(huì)有87.答案（1）94238Pu→92234U＋24He解析（1）由于94238Pu發(fā)生的是α94238Pu→92（2）由題意可知經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，尚未衰變的原子核是原來(lái)的12.5％，依據(jù)半衰期的定義，有m＝m0（12）n＝0.125m0，解得n＝3，即要經(jīng)過(guò)三個(gè)半衰期，故其時(shí)間為t＝3×87.7年＝263.1年太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為411H→24He＋210e＋2γ.已知11H和24He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931.5MeV/c2，c為光速.在4個(gè)11H轉(zhuǎn)變成答案26.6MeV解析因電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子質(zhì)量，計(jì)算中可忽視不計(jì)，核反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.0286×931.5MeV＝26.6MeV.4.核能的計(jì)算方法ΔE＝Δmc2Δm單位是kg，c單位是m/s，ΔE單位是JΔE＝Δm×931.5MeVΔm單位是u，ΔE單位是MeV依據(jù)核子比結(jié)合能計(jì)算原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)提示比結(jié)合能是原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，也叫平均結(jié)合能.結(jié)合能大，比結(jié)合能不愿定大，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定研透高考明確方向命題點(diǎn)1核反應(yīng)方程的類(lèi)型推斷3.[2024重慶]原子核92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核82207Pb，在該過(guò)程中，可能發(fā)生的β衰變是（AA.87223Fr→88223Ra＋－10e C.88225Ra→89225Ac＋－10e 解析一次α則新核質(zhì)量數(shù)相比92235U削減是因?yàn)榘l(fā)生α衰變，故新核質(zhì)量數(shù)相比92235U的削減數(shù)應(yīng)為新核質(zhì)量數(shù)相比92235U的削減選項(xiàng)正誤8722312（是4的整數(shù)倍）A對(duì)8321322（不是4的整數(shù)倍）B錯(cuò)8822510（不是4的整數(shù)倍）C錯(cuò)8421817（不是4的整數(shù)倍）D錯(cuò)命題點(diǎn)2質(zhì)量虧損及核能計(jì)算4.[2024海南]1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變?cè)囼?yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性.在試驗(yàn)中，鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)原子核，核反應(yīng)方程為37Li＋11H→ZABe→2X.已知11H、37Li、X的質(zhì)量分別為m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝A.質(zhì)量虧損Δm＝4.02178uB.釋放的核能ΔE＝（m1＋m2－2m3）c2C.鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D.X表示的是氚原子核解析核反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，A錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－2m3)c2，B正確；由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知鈹原子核的質(zhì)量數(shù)為8，核電荷數(shù)為4，中子數(shù)為4，故鈹原子核蛻變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)為4，核電荷數(shù)為2的兩個(gè)粒子，故X為α粒子，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.5.[2024浙江6月]“玉兔二號(hào)”裝有核電池，不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜.核電池將94238Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能.94238Pu的衰變方程為94238PuU＋24He，則A.衰變方程中的X等于233B.24He的穿透實(shí)力比C.94238Pu比92D.月夜的寒冷導(dǎo)致94238Pu解析由于核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒、