高中物理知识全解 5.2 原子核.doc

高中物理知识全解 5.2 原子核一：原子核的组成关于原子核的内部信息，最早来源于天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步一步揭开了原子核的秘密。放射性现象 贝可勒尔发现铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，使人们认识到原子核也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕。通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于或等于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：射线、射线、射线。1、物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。2、受到贝可勒尔的发现的鼓舞，玛丽居里和她的丈夫皮埃尔居里在研究沥青中铀的放射时，发现了两种放射性更强的新元素：钋和镭三种射线的本质和特性 1、射线：速度可达光速的十分之一的氦核流，贯穿作用最弱，电离作用最强 2、射线：速度可达光速的的高速电子流，贯穿作用较强，电离作用较弱 3、射线：波长极短的电磁波，贯穿作用最强，电离作用最弱种 类本 质质 量（u）电 荷（e）速 度（c）电 离 性贯 穿 性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/183610.99较弱较强，很容易穿透黑纸，能穿透几毫米厚的铝板射线光子001最弱最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混泥土三种射线在匀强磁场、匀强电场中垂直入射的偏转情况：i、匀强磁场 ii、匀强电场注意：三种射线垂直入射正交电磁场的运动情况比较复杂，一定要灵活分析求解。【例题】将能够同时释放出、射线的放射性物质放在铅盒底部，放射线通过窄孔o射到荧光屏上，屏上出现一个亮点p，如下图所示，如果在放射源与荧光屏之间放一张厚纸，在纸与荧光屏间加电场或磁场，则下列四个示意图正确的是 （ ）答案：d【例题】在如下图所示的带有小孔o的铅盒放有某种天然放射性元素，、三种射线沿竖直向上的方向从小孔o射出，打在水平放置的屏上a、b、c三点，且有abac,已知粒子质量约为粒子质量的倍，粒子的速度约为光速的，粒子的速度约为光速，则在铅盒与水平屏之间可能存在（ ）垂直于纸面向里的匀强磁场垂直于纸面向外的匀强磁场水平向右的匀强电场水平向左的匀强电场答案：ad原子核结构1919年，卢瑟福用镭放射的粒子轰击氮原子核，从氮核中打出一个新粒子。根据这种粒子在电场和磁场中的偏转情况，测出了它的质量和电荷，原来它就是氢原子核，叫质子，用p表示。以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了质子，因而，质子是原子核的组成部分。根据绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比，卢瑟福猜想原子核中还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，并把这种粒子叫中子，用n表示。1932年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想。中子不带电，用符号n表示，中子质量为：，质子和中子统称核子。原子核：原子核常用符号表示，x表元素符号，a表示核的质量数，z表示核电荷数。1、质量数(a)质子数(z)十中子数(n)2、对原子而言：核电荷数(z)=原子序数=质子数=核外电子数3、同位数：质子数相同，中子数不同的同一种元素。同位数由于原子序数相同，故同位数有相同的化学性质。例：氢有三种同位数即：氢（）、氘（）、氚（）4、同素异形体：相同元素组成的不同形态的单质。（例：碳元素有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体）二：放射性元素的衰变注意：衰变方程式要满足电荷数守恒和质量数守恒。衰变衰变的实质是元素的原子核内两个质子和两个中子结合紧密以氦核（）的形式从原子核中抛射出来形成粒子流（即氦核流）。（核内）衰变的一般方程为he 每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4例：衰变衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成一个质子时放射出一个电子。（核内）衰变的一般方程为e 每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变。例： 拓展：+衰变：（核内）射线射线是伴随衰变或衰变同时产生的、射线不改变原子核的质子数和质量数。其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变时，产生某些新核时由于具有过多的能量而辐射出的光子。注意：核衰变中，光子是衰变后转变的新核辐射的。【例题】质子，中子和氘核的质量分别为和，质子和中子结合形成氘核时，放出射线，已知和，写出核反应方程式，并求出光子的频率？解： 【例题】一对正负电子相撞，可以转化为两个相同的光子，电子质量，则光子的频率是多大？解：三：半衰期定义：某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种放射性元素的半衰期。假设某放射性元素的质量为，经过n个半衰期，则：1、还剩下的放射性元素质量：2、已经发生了衰变的放射性元素质量：【例题】某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为多少？解：注意：半衰期是根据衰变的概率而确定的，因此要正确理解它的物理意义。例：有20个某种放射性元素的原子，经过一个半衰期，则：（1）还有10个原子未发生衰变。（错误）（2）可能还有17个原子未发生衰变。（正确）半衰期的决定因素：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素所决定，不同放射性元素的半衰期不一样。跟原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物等）无关，与放射性元素的多少也无关。例：人工放射性同位数其强度容易控制，但是其半衰期是不可以控制的，放射性元素的半衰期都是稳定的，不同种放射性元素的半衰期都是不一样的。【例题】铀238的半衰期是4.5109(年),假使一块矿石中含有1kg铀238,经45亿年后还剩多少铀238？假设发生衰变的铀238都变成了铅206,矿石中含有多少铅?这时铀铅比例是多少?写出矿石中铀、铅比例随时间变化的一般关系式,并说明能否根据这种铀铅比例判断出矿石的年龄？（其中t为某放射性元素的半衰期是已知的）【例题】一小瓶含有某种放射性元素的溶液，测得它1min放出个粒子，把它倒入某液体中，经过24小时取出一升液体，测得1min平均放出10个粒子，已知该放射性元素的半衰期为6小时，求液体的总体积？解：设液体总体积为v升，放射性元素的衰变与磁场问题的综合运用注意：结合衰变的性质，动量守恒及带电粒子在磁场中运动的有关性质综合求解。【例题】如下图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（ ）a.原子核发生了衰变b原子核发生了衰变c原子核放出了一个正电子d原子核放出了一个中子【例题】一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1:16（ ）a该原子核发生了衰变b反冲核沿小圆做逆时针方向运动c原静止的原子核的原子序数为15d沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同答案：abc四：原子核的人工转变原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。注意：原子核的人工转变要满足电荷数守恒和质量数守恒。1、卢瑟福发现质子的核反应方程为：2、查德威克发现中子的核反应方程为：。3、约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：，（其中p是p的同位素具有放射性，e为正电子）i、自然界中没有p，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。ii、天然放射性同位素不过40多种，而今人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位数。【例题】 下列说法正确的是 ( )a.nhche是衰变方程 b.hhhe是核聚变反应方程c.uthhe是核裂变反应方程 d.healpn是原子核的人工转变方程知，b、d两选项正确答案：bd五：探测射线的方法放射线虽然看不见，但我们可根据放射线的粒子与其它物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要有：1、使气体或液体电离，这些离子可使过饱和蒸气产生雾滴或使过热液体产生气泡。2、使照相底片感光3、使荧光物质产生荧光。注意：根据射线的这种效应，可以制成多种探测器。探测射线的几种常见方法：威尔逊云室、气泡室、盖革 米勒计数器等。威尔逊云室威尔逊云室是英国物理学家威耳逊（18691959）在1912年发明的。1、结构威耳逊云室主要部分是一个圆筒状容器，下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹室内由光源通过旁边的窗子照明少量放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近（或放在室外，让放射线从侧壁的窗口射入）。2、基本原理实验时，先往云室里加少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹注意：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身。3、现象分析粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负；根据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小等气泡室气泡室的原理同威尔逊云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体（如：液态氢）。控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成1、气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的液体中原子挤得很紧，可以发生比气体中多得多的核碰撞，而我们将有比用威尔逊云室好得多的机会来摄取所寻找的事件2、人们根据照片上记录的情况，可以分析出粒子的带电、动量、动能等情况。盖革 米勒计数器盖革 米勒计数器由德国物理学家盖革和米勒在1928年研制成的，又称gm计数器。1、结构管外面是一根玻璃管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝管中装有低压的惰性气体（如氩、氖等，压强约为1020kpa）和少量的酒精蒸气或溴蒸气在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压（约100v），这个电压稍低于管内气体的电离电压。2、基本原理当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。3、特点i、gm计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的ii、 gm计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类iii、 gm计数器不适合于极快速的计数iv、 gm计数器较适合于对、粒子进行计数。拓展：另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质。随着科学技术的发展，探测射线的手段不断改进，近年来，由于探测仪器大都和电子计算机直接连接，实现了对实验全过程电子计算机控制、计算和数据处理，已经使实验方法高度自动化。六：放射性同位素的应用1、利用射线的性质：射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。射线贯穿性强，可用于测金属厚度，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使dna发生突变，可用于生物工程，基因工程。2、用放射性同位素作为示踪原子：用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。3、进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。注意：实际应用中一般使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，可制成各种形状，强度容易控制）。【例题】关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 （ ） a.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的b.利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视c.用放射线照射作物种子能使其dna发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种d.用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害【例题】正电子发射型计算机断层显像(pet)的基本原理是：将放射性同位素o注入人体，o在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图象则根据pet原理判断下列表述正确的是 ( )a.o在人体内衰变方程是one b正、负电子湮灭方程是ee2c在pet中，o主要用途是作为示踪原子 d在pet中，o主要用途是参与人体的新陈代谢解析：由题意知a、b正确，显像的原理是采集光子，即注入人体内的o衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子，因此o主要用途是作为示踪原子，故c对，d错答案：abc七：辐射与安全 人类从来就生活在有放射性的环境之中。然而过量的放射对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。因此，在使用放射性物质时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。八：核力与结合能四中基本相互作用：万有引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用。1、核力：原子核的半径很小，其中质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力原子核却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起，这种力叫做核力。核力的特点：i、核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。ii、核力是短程力，作用范围在之内。核力在大于时表现为吸引力，且随着距离增大而减小，超过，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。iii、每个核子只能跟临近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。（与核子的电性无关）原子核的核子间有三种相互作用：万有引力、电磁力、强相互作用。2、弱相互作用（弱力）：弱相互作用是引起原子核衰变的原因，即引起中子质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力还更短，为，作用强度比电磁力小。原子核中质子与中子的比例1、性质：随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。2、原因：若质子与中子成对地人工构建原子核，随着原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。若只增加中子，中子与其它核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核里中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间恨本没有核力的作用，这时候即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。注意：在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合逐渐瓦解，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。结合能结合能：把原子核完全分解成组成该核的核子需要添加的能量。比结合能：原子核越大，它的结合能越高,因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。注意：不同原子核的比结合能是不一样的，中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。【例题】假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u，中子的质量是1.008 7 u，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程式是_，在聚变核反应中释放出的能量为_mev(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为hheli，已知各核子比结合能分别为eh1.112 mev、ehe7.075 mev、eli5.603 mev，试求此核反应过程中释放的核能7个核子结合成li，释放的能量为e275.603 mev39.221 mev所以此核反应过程中释放的核能为ee2e139.221 mev31.636 mev7.585 mev.爱因斯坦质能方程注意：结合爱因斯坦质能方程求解核反应过程中有关核能的问题。【】注意：正确理解爱因斯坦质能方程。爱因斯坦质能方程说明能量也是有质量的，只不过这种质量叫运动质量。物质的总质量包括静质量和运动质量，其中运动质量以能量的形式体现，运动质量与能量间的数量关系【而不是转化（转变）关系】为。任何物理或化学过程中物质都不会被消灭或创生，但是物质的静质量和运动质量在一定条件下可以相互转变，而总的质量仍然保持不变。例：在核反应时辐射出来的光子具有一定的能量，所以根据质能方程可知光子由于运动而有一定的运动质量，当然也具有了一定的动量。而一般我们所说的质量数是指粒子静止时的相对质量，所谓光子的质量数为零即指光子静止时的相对质量为零（即静质量为零）。【例题】印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇在核反应中有一种是一个u原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为unxsr10n，则下列叙述正确的是 （ ） ax原子核中含有54个质子 bx原子核中含有53个中子c裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 d裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒【例题】一个u原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为unxsr2n，则下列叙述正确的是 ( )ax原子核中含有86个中子bx原子核中含有141个核子c因为裂变时释放能量，根据emc2，所以裂变后的总质量数增加d因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少2、质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，成为运动质量。即静质量减少，运动质量增加，总质量守恒。3、在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。4、质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。例：核反应吸收或释放的核能都是由反应前后每个粒子质量发生了微小的变化而产生的，反应前后的粒子数不会创生也不会湮灭，反应前后的粒子数一定是守恒的。例：质量为m的物体，具有的能量为。（注意：这里的能量是指物体蕴藏的能量即静止能）【例题】关于爱因斯坦质能方程，下列哪些说法是正确的（ ）a、质量减少，能量增加，在一定条件下质量转化为能量。b、物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值。c、物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程只是某种特殊条件下的数量关系。d、某一定量的质量总是与一定量的能量相联系。e、凡是具有质量的物体都具有能量，物体的质量与能量的关系为：f、原子核质量亏损，则对应释放的能量为：答案：bdef有用性质：1u相当于9315mev，其中u为原子质量单位：1u=（1.66054020.0000010）1027kg ，lmev= l06 ev，lev1.60221019j (解题时能量单位灵活选用求解)注意：应用公式e=931.5m求解时，e的单位为兆电子伏（mev），m的单位为原子质量单位。【例题】一个静止的氡核rn，放出一个粒子后衰变为钋核po，同时放出能量为e0.09 mev的光子假设放出的核能完全转变为钋核与粒子的动能，不计光子的动量已知m氡222.086 63 u、m4.002 6 u、m钋218.076 6 u,1 u相当于931.5 mev的能量(1)写出上述核反应方程(2)求出发生上述核反应放出的能量(3)确定钋核与粒子动能【例题】一个铍核（）和一个粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6mev的能量。（1）写出这个核反应方程； （2）如果铍核和粒子共130g，且刚好反应完，求共放出多少能量？（3）这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？（3）质量亏损：核反应问题与爱因斯坦质能方程、动量守恒及化学知识等的综合运用注意：核反应方程式要满足电荷数守恒和质量数守恒。【例题】钚的放射性同位素pu静止时衰变为铀核激发态u*和粒子，而铀核激发态u*立即衰变为铀核u，并放出能量为0.097 mev的光子，写出上述过程的衰变方程。解：衰变方程为：puu*he ， u*u ， puuhe 【例题】静止的镭核ra发生衰变，释放出的粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是多少？ 【例题】如下图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为b，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，x轴为磁场的下边界。a为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（ra）沿着与+x成角方向释放一个粒子后衰变成氡核（）。粒子在y轴上的n点沿方向飞离磁场，n点到o点的距离为l，已知oa间距离为，粒子质量为m，电荷量为q，氡核的质量为。（1）写出镭核的衰变方程。（2）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。【例题】一个中子以19 107 m/s的速度射中一个静止的氮核,并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1106m/s，乙核垂直进入b=2 t的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r=002 m，已知中子质量=161027kg，e=161019c，求乙核是何种原子核？并写出核反应方程。因为甲核的质量为11，电量为5e,，所以甲核为九：重核的裂变与轻核的聚变注意：裂变和聚变方程式要满足电荷数守恒和质量数守恒。重核的裂变重核：质量数很大的原子核重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫重核的裂变；在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量。 裂变方程式例举： 1、裂变中放出中子，数目有多有少，中子的速度也有快有慢，以铀235裂变为例，裂变时产生2或3个中子，如果这些中子再引起其它铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应。利用重核裂变释放核能时选用铀235的主要原因是铀235比较容易发生链式反应。2、通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。注意：原子弹爆炸时，铀块（铀235纯度大于90%的武器级高浓缩铀）的体积大于临界体积，铀核裂变产生的快中子直接被铀核吸收，发生裂变链式反应，放出核能，链式反应不可控制，极短时间内放出大量的核能。而核反应堆中的铀是3%-4%的低浓缩铀，3%-4%的低浓缩铀只吸收慢中子，人们可以通过慢化剂将铀核裂变产生的快中子减速，快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子，与此同时，人们还可以通过控制棒吸收中子，控制中子的数量进而使原子核的链式反应在人工控制下进行，可以建成核电站。 注意：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的裂变成多块的情况，并放出几个中子。例：当一个重核裂变时，假设产生两个核，那么这两个核可能是多种形式的两个核的组合。【例题】我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有： (1) unsrxekn(2)hhhedn关于这两个方程的下列说法，正确的是 ( )a方程(1)属于衰变 b方程(2)属于轻核聚变c方程(1)中k10，方程(2)中d1 d方程(1)中k6，方程(2)中d1重核裂变的应用：1：原子弹2：核电站核反应堆的构造：i、核燃料用铀棒【含3%-4%的低浓缩铀（）】。注意：铀核裂变产生的快中子通过3%-4%的低浓缩铀时，由于铀的浓度太低，铀核不能“捉”住它，不能发生裂变链式反应，所以3%-4%的低浓缩铀（）只吸收慢中子。实验证明，速度与热运动速度相当的中子最适合引发裂变，这样的中子就是“热中子”，或称慢中子。ii、慢化剂用石墨、重水或普通水。iii、控制棒用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。iv、冷却剂用水或液态的金属钠（把反应堆内的热量传递出去）。在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳(钢为材料)、压力壳(钢为材料)和安全壳（混凝土为材料）。核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后深埋地下。轻核的聚变轻核：质量数很小的原子核（如氢核、氘核等）轻核的聚变：某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量 轻核聚变方程例举 +17.6mev要使轻核发生聚变，必须使它们的距离到达m以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑力。有一种方法就是通过加热可以达到这一目的，轻核聚变要在超高温（需要几百万开尔文的高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量靠自身产生的热就会使反应继续下去，并且放出巨大能量。（所以轻核聚变开始时需要外界提供能量即吸收能量，反应一旦发生就不再需要外界提供能量，同时放出巨大能量）注意：高能激光可以激发轻核聚变，但射线的照射不能激发轻核聚变。【例题】如下图所示是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象，下列说法中正确的是（ ）若d、e能结合成f，结合过程一定要释放能量。若d、e能结合成f，结合过程一定要吸收能量。c、若a能分裂成b、c，分裂过程一定要释放能量。d、若a能分裂成b、c，分裂过程一定要吸收能量。解析：轻核聚变的结合过程与重核裂变的分裂过程都说明已经发生了核反应，故ac正确。拓展：大阳的主要成分是氢，太阳的中心温度达，所以太阳内部进行着激烈的热核反应，辐射大量光子，根据质能方程，可知太阳的质量在不断减小。由万有引力定律知，太阳对地球的万有引力也在不断减小。根据牛顿第二定律知，日、地距离将不断增大。由=知，地球环绕太阳运动的速度将减小（或地球克服引力做功，动能减小），所以地球运行周期将增大。由于太阳质量不断减小，辐射光子的功率不断减小，而增大，所以辐射到地球表面热功率也不断减小。这样，地球表面温度也将逐渐降低。【例题】2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观，科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(h)转化成一个氦核(he)和两个正电子(e)并放出能量已知质子质量mp1.007 3 u，粒子的质量m4.001 5 u，电子的质量me0.000 5 u,1 u的质量相当于931 mev的能量(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少mev的能量？(结果保留四位有效数字)解：(1)4hhe2e(2)m4mpm2me41.007 3 u4.001 5 u20.000 5 u0.026 7 uemc20.026 7 u931 mev24.86 mev【例题】太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射已知氘核质量为2.013 6 u，氦核质量为3.015 0 u，中子质量为1.008 7 u，1 u的质量相当于931.5 mev的能量则：(1)完成核反应方程：hh_n.(2)求核反应中释放的核能(3)在两氘核以相等的动能0.35 mev进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能轻核聚变的应用：目前主要应用于核武器（例：氢弹）。1、聚变与裂变相比有很多优点。第一：轻核聚变产能效率高，相同质量的核燃料，轻核聚变要比重核裂变产生的热量多（即聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量更大）。第二：地球上聚变燃料的储量丰富。第三：轻核聚变更为安全、清洁。实现轻核聚变的难点是，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。为了解决这个难题，科学家设想了两种方案即磁约束和惯性约束。2、比较乐观的估计21世纪中叶有可能在轻核聚变的技术上取得突破，一旦能够稳定地输出聚变能，世界上将不再会有“能源危机”，因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能释放大量的核能。十：粒子和宇宙“基本粒子”不基本1897年汤姆生发现了电子，后来发现了质子和中子。于是许多人认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。然而，随着科学的发展，人们一方面发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成；另一方面，科学家们又发现质子、中子本身也有自己