高中物理 第4章 核能章末整合课件 鲁科版选修35.ppt

第4章 核能 章末整合提升 核能 核能 一 核能的计算方法1 利用质能方程来计算核能 1 首先根据核反应方程 计算核反应前后的质量亏损 m 2 再根据爱因斯坦质能方程e mc2或 e mc2计算核能 方程 e mc2中若 m的单位用 kg c的单位用 m s 则 e的单位为 j 若 m的单位用 u 可直接用质量与能量的关系1u相当于931 5mev推算 e 此时 e的单位为 兆电子伏 mev 即原子质量单位1u对应的能量为931 5mev 2 利用平均结合能来计算核能原子核的结合能 核子的平均结合能 核子数 核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差 就是该核反应所释放 或吸收 的核能 答案5 705mev 或9 15 10 13j 例2已知氘核的平均结合能为1 1mev 氦核的平均结合能为7 1mev 则两个氘核结合成一个氦核时 a 释放出4 9mev的能量b 释放出6 0mev的能量c 释放出24 0mev的能量d 吸收4 9mev的能量 c 二 原子物理与动量 能量相结合的问题1 核反应过程中满足四个守恒 质量数守恒 电荷数守恒 动量守恒 能量守恒 2 动量守恒定律和能量守恒定律是自然界普遍适用的规律 大到宏观物体小到微观粒子都适用 动量守恒定律在原子物理中的应用常见有以下两种情况 1 未发生核反应 中子与原子核的作用可看作是弹性碰撞 此过程满足动量守恒 动能守恒 2 发生核反应 产生新核和新粒子 无光子放出 此过程满足动量守恒 能量守恒 注意核反应中释放的核能 1 方程中的 x 核符号为 2 钚核的质量为239 0522u 铀核的质量为235 0439u x核的质量为4 0026u 已知1u相当于931mev 则该衰变过程放出的能量是 mev 解析钚核衰变过程中的质量亏损 m 239 0522u 235 0439u 4 0026u 0 0057u 根据爱因斯坦质能方程 得出衰变过程中放出的能量e 0 0057 931mev 5 31mev 5 31 3 假设钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和x核的动能 则x核与铀核的动能之比是 58 7 解析根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程 由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能 再由动量守恒和能量守恒求出锂核和 粒子的动能 2 求出该反应放出的能量 e 解析核反应过程中的质量亏损为 m 10 01677 1 008665 7 01822 4 00260 u 0 004615u 释放出的能量为 e 0 004615 931 5mev 4 30mev 答案4 30mev 3 若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能 则锂核和 粒子的动能各是多少 解析根据动量守恒定律有mlivli m v 根据能量守恒有ekli ek e 4 30mev 解得锂核和 粒子的动能分别为ekli 1 56mev ek 2 74mev 答案1 56mev2 74mev 针对训练一个原来静止的锂核 li 俘获一个速度为7 7 104m s的中子后 生成一个氚核和一个氦核 已知氚核的速度大小为1 0 103m s 方向与中子的运动方向相反 1 试写出核反应方程 2 求出氦核的速度大小 解析取中子的运动方向为正方向 由动量守恒定律得mnv0 mtv1 mhev2 答案2 104m s 3 若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核 同时放出一个中子 求这个核反应释放出的能量 已知氘核质量为md 2 014102u 氚核质量为mt 3 016050u 氦核质量mhe 4 002603u 中子质量mn 1 008665u 1u 1 6606 10 27kg 解析质量亏损为 m md mt mhe mn 2 014102 3 016050 4 002603 1 008665 u 0 0