高中物理 第5章 核能与社会 章末总结课件 沪科版选修35.ppt

第5章核能与社会 章末总结 网络构建区 核能与社会 核力与结合能 核力 核子间的强相互作用力 结合能 核子结合成原子核时的能量或原子核分解成核子时的能量 质能方程 e mc2或 e 放出 吸收 mc2 核能与社会 核能的利用 裂变 定义 链式反应 定义 条件 裂变反应堆 聚变 定义 聚变的条件 受控热核反应 核电站的工作模式 核能的优势与危害 专题整合区 一 对核反应方程及类型的理解 二 核能的计算方法 三 核反应与能量的综合 一 对核反应方程及类型的理解 1 四类核反应方程的比较 23892 23490 23490 23491 0 1 23592 147 178 126 2 解题注意 1 熟记一些粒子的符号 2 注意在核反应方程式中 质量数和电荷数是守恒的 在解有关力学综合问题时 还有动量守恒和能量守恒 0 1 例1现有三个核反应 下列说法正确的是 a 是裂变 是 衰变 是聚变b 是聚变 是裂变 是 衰变c 是 衰变 是裂变 是聚变d 是 衰变 是聚变 是裂变 解析原子核的变化通常包括衰变 人工转变 裂变和聚变 衰变是指原子核放出 粒子和 粒子后 变成新的原子核的变化 像本题中的核反应 原子核的人工转变是指在其它粒子的轰击下变成新的原子核的变化 裂变是重核分裂成质量较小的核 像核反应 聚变是轻核结合成质量较大的核 像核反应 综上所述 c项正确 答案c 针对训练1在下列四个核反应中 x表示中子的是哪些 在以下核反应中哪些属于原子核的人工转变 解析在核反应中 不管是什么类型的核反应 都遵守电荷数守恒和质量数守恒 据此 可以判断未知粒子属于什么粒子 在a中 未知粒子的质量数为 14 4 17 x x 1 其电荷数为 7 2 8 y y 1 即未知粒子是质子 h 对b 未知粒子的质量数为 27 4 30 x x 1 其电荷数为 13 2 15 y y 0 所以是中子 n 对c 未知粒子的质量数为 2 3 4 x x 1 电荷数为 1 1 2 y y 0 也是中子 n 对d 未知粒子的质量数为 235 x 90 136 10 x x 1 电荷数为 92 y 38 54 10y y 0 也是中子 n 故方程中x为中子的核反应为b c d a b为原子核的人工转变 11 10 10 10 答案bcdab 返回 1 根据质量亏损计算核能 1 用 e m c2计算核能公式中的各物理量必须用国际单位制中的单位来表示 所以 当原子核及核子的质量用 kg 作单位时 用该式计算核能较为方便 2 用1u的质量相当于931 5mev的能量来计算核能 2 根据结合能计算核能利用结合能计算核能时要采用 先拆散 再结合 的方法 二 核能的计算方法 例2假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦核的同位素和中子 已知氘核的质量是2 0136u 中子的质量是1 0087u 氦核同位素的质量是3 0150u 则聚变的核反应方程是 在聚变反应中释放出的能量为 mev 保留两位有效数字 解析根据题中条件 可知核反应方程为 核反应过程中的质量亏损 m 2mh mhe mn 2 2 0136u 3 0150 1 0087 u 3 5 10 3u由于1u的质量与931 5mev的能量相对应 所以氘核聚变反应时放出的能量为 e 3 5 10 3 931 5mev 3 3mev 答案 针对训练2为验证爱因斯坦质能方程 e mc2的正确性 设计了如下实验 用动能为e1 0 6mev的质子轰击静止的锂核li 生成两个 粒子 测得两个 粒子的动能之和为e2 18 1mev 1 写出该核反应方程 解析核反应方程为 73 2 通过计算说明 e mc2正确 已知质子 粒子 锂核的质量分别为mp 1 0078u m 4 0026u mli 7 0160u 解析核反应过程中的质量亏损 m mli mp 2m 7 0160u 1 0078u 2 4 0026u 0 0186u 由质能方程可得质量亏损释放的能量 e mc2 0 0186 931 5mev 17 3mev 而系统增加的动能 e e2 e1 18 1 0 6 mev 17 5mev 这些能量正是来自核反应中的质量亏损 在误差允许范围内可视为相等 所以 e mc2正确 返回 三 核反应与能量的综合 例3用中子轰击锂核 li 发生核反应 生成氚核 h 和 粒子 并放出4 8mev的能量 1 写出核反应方程 63 31 解析核反应方程为 答案 三 核反应与能量的综合 2 求出质量亏损 解析依据 e mc2得 答案 三 核反应与能量的综合 3 若中子和锂核是以等值反向的动量相碰 则氚核和 粒子的动能比是多少 解析根据题意有0 m1v1 m2v2式中m1 m2 v1 v2分别为氚核和 粒子的质量和速度 由上式及动能ek 可得它们的动能之比为 答案 三 核反应与能量的综合 4 粒子的动能是多大 解析 粒子的动能ek2 ek1 ek2 4 8mev 2 06mev 答案 返回 自我检测区 1 2 3 4 1 据新华社报道 由我国自行设计 研制的世界第一套全超导核聚变实验装置 又称 人造太阳 已完成了首次工程调试 下列关于 人造太阳 的说法正确的是 1 2 3 4 解析a是核聚变反应 b是核裂变反应 故a正确 b错误 核反应方程中计算能量的关系式是爱因斯坦的质能方程 故c正确 d错误 答案ac 1 2 3 4 2 一个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 则下列叙述正确的是 a x原子核中含有86个中子b x原子核中含有141个核子c 因为裂变时释放能量 根据e mc2 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 1 2 3 4 解析由质量数守恒和电荷数守恒知235 1 a 94 2 1 92 b 38 解得a 140 b 54 其中a为x的质量数 b为x的核电荷数 x核中的中子数为a b 140 54 86 由此可知a正确 b错误 裂变释放能量 由质能关系可知 其总质量减少 但质量数守恒 故c d均错误 答案a 1 2 3 4 3 两个动能均为1mev的氘核发生正面碰撞 引起如下反应 1 2 3 4 1 此核反应中放出的能量 e为 解析此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为 m 2 2 0136 3 0156 1 0073 u 0 0043u e mc2 0 0043 931 5mev 4 005mev 4 005mev 1 2 3 4 2 若放出的能量全部变为新生核的动能 则新生的氚核具有的动能是 已知mh 2 0136u mh 3 0156u mh 1 0073u 21 31 11 解析因碰前两氘核动能相同 相向正碰 故碰前的总动量为零 因核反应中的动量守恒 故碰后质子和氚核的总动量也为零 设其动量分别为p1 p2 必有p1 p2 1 2 3 4 设碰后质子和氚核的动能分别为ek1和ek2 质量分别为m1和m2 则 故新生的氚核具有的动能为ek2 e ek0 4 005 2 mev 1 5mev 答案1 5mev 4 在所有能源中 核能具有能量密度大 区域适应性强的优势 在核电站中 核反应堆释放的核能被