原子核的人工转变.doc

江苏省溧阳中学2007年高三物理复习学案（第一轮） 班级 姓名 学号 16.2原子核的人工转变、裂变和聚变核能、质能方程（一）【考点提示】重 点：1.原子核的人工转变、质子和中子的发现； 2.了解裂变和聚变及其特点；3.理解爱因斯坦质能方程难 点：1.原子核的人工转变、核反应方程 2. 理解爱因斯坦质能方程【知识要点】一、核反应 1、在核物理学中，原子核 的轰击下产生新原子核的过程，叫核反应。在核反应中，质量数和电荷数都 。 2、几个重要的核反应：质子的发现： 中子的发现： 放射性同位素的发现： 二、核裂变 1、重核的裂变： 。 如： 2、链式反应： 。 3、发生链式反应的条件： 。 4、裂变的应用：原子弹（不可控）、核反应堆、核电站（可控）三、核聚变 1、轻核的聚变： 。 如： 2、发生核聚变的条件： ，所以聚变也称热核反应。 3、太阳内部和许多恒星内部发生激烈的热核反应。4、聚变的应用：氢弹、可控热核反应。四、核力与核能1核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，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是很强的力核力作用范围小，只在201015 m短距离内起作用每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用2核能（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 也可以认为在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差： m=m一m/（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：E=mc2。（4）核能计算：应用公式E=mc 2时应选用国际单位，即EM的单位为焦耳，m的单位为千克，C的单位为米秒1u相当于9315MeV，其中u为原子质量单位：1u=1.6605661027kg ，lMev= l06 ev，leV161019J应用公式E=9315m时，E的单位为兆电子伏（MeV），m的单位为原子质量单位例题分析：【例1】完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 + +_ + _+ + _+ + +_【例2】如图为粒子轰击氮核时的云室照片，图中ao是 的径迹；ob是 的径迹；oc是 的径迹；de是 的径迹并写出其核反应方程式 【例3】北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术。如奥运会场馆周围8090的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是（ ）A BC D【例4】有下列4个核反应方程NaMg+e U+nBa+Kr+3nF+HeNe+H He+HHe+H上述核反应依次属于（ ）A、衰变、人工转变、人工转变、聚变 B、裂变、裂变、聚变、聚变C、衰变、衰变、聚变、聚变 D、衰变、裂变、人工转变、聚变16.2原子核的人工转变、裂变和聚变核能、质能方程（二）【考点提示】重 点：了解质量亏损，会利用质能方程计算核反应中释放的能量难 点：1.核能的计算；2.质量亏损。例题分析：【例1】要使氘核聚变，必须使它们之间距离接近r0，也就是接近到核力能够发生作用的范围，物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子的分子平均动能为Ek=3K1T/2，K1叫玻耳兹曼常数，T为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Ep=ke2/r，r为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为（ ）Ake2/K1r0 Bke2/2K1r0 Cke2/3K1r0 Cke2/4K1r0【例2】（2002年文理大综合）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。（1）核反应方程式UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为 ，a 。以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，C为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E 。 （2）有一座发电能力为P1.00106kW的核电站，核能转化为电能的效率40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E2.781011J，U核的质量mU3901027kg。求每年（1年3.15107s）消耗的U的质量。【例4】(06江苏高考)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。（2）研究表明，银河系的年龄约为每秒钟银河系产生的能量约为（即）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要、生成途径作出判断。（可能用到数据：银河系质量约为原子质量单位1 l u相当于1.5的能量，电子质量，氦核质量氢核质量中微质量为零）【例5】（2000年春季高考）云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变，粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）【例6】1951年物理学家发现了“电子偶数”，所谓“电子偶数”，就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统。已知正、负电子的质量均为me，普朗克常量为h，静电力常量为k。（1）若正负电子是由一个光子和核场相互作用产生的，且相互作用过程中核场不提供能量，则光子的频率必须大于某个临界值，此临界值为多大？（2）假设“电子偶数”中正、负电子绕它们的质量中心做