2012届高三物理一轮复习 原子核的组成、核力和核能（2）导学案

用心 爱心 专心 1 20122012 届高三物理一轮复习导学案届高三物理一轮复习导学案 十八 原子和原子核 十八 原子和原子核 3 3 原子核的组成 核力和核能原子核的组成 核力和核能 目标 1 知道原子核的组成和核力的概念 2 理解核能的概念 知道获得核能的两种途径 导入 一 原子核的组成 一 原子核的组成 原子核由质子和中子 统称为核子 组成 原子序数 核电荷数 核外电子数 质子数 原子核质量数 A 质子数 Z 十中子数 N 二 核反应二 核反应 某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应 常见的核反应分为衰变 人工转变 裂变和聚变等几种类型 三 核力 三 核力 核子之间的引力 1 核力与核子是否带电无关 质子与质子间 质子与中子间 中子与中子间都可以有核力 作用 2 是一种强相互作用 3 是一种近程力 当两个核子间距 r 2 10 15m 时才发生作用 只有相邻的核子间才有核 力作用 四 核能 原子核的结合能 四 核能 原子核的结合能 1 1 核能 核能 克服核力做功 使原子核分解为单个核子时吸收的能量 或若干个单个核子在核 力作用下结合成原子核时放出的能量 叫原子核的结合能 简称核能 例如 1 1H 1 0n 2 1H E E 2 22 MeV 2 2 核能的计算 核能的计算 根据爱因斯坦的质能方程 E mc2或 E m c2 其单位有两种选择方法 1 m 或 m 用 kg c 用 m s 则 E 或 E 的单位为 J 2 m 或 m 用 u 原子质量单位 则 E 或 E 的单位用 uc2 根据 1u 相当于 931 5 MeV 能量公式变为 E m 931 5 MeV 或 E m 931 5 MeV E 或 E 的单位为 MeV 3 3 获得核能的两种途径 获得核能的两种途径 1 重核的裂变 重核分裂成两个 或两个以上 中等质量核时要释放能量 这种核 反应叫裂变 铀核裂变的反应为 235 92U 1 0n 139 54Xe 95 38Sr 2 1 0n 217MeV 在一定条件下 如铀块大于临界体积时 裂变反应是链式反应 会放出大量能量 原子 弹爆炸是激烈的裂变反应 秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应 2 轻核的聚变 轻核结合成质量较大的核的变化 例如氘核和氚核聚合成氦核 用心 爱心 专心 2 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 17 6MeV 条件 条件 在极高温度下 几百万度 使核外电子脱离 核具有足够大的动能接近到 10 15 mm 以 下距离内 聚变称为热核反应 氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤性武器 太阳 内部进行着激烈的热核反应 导研 例 1 已知 介子 介子都是由一个夸克 夸克u或夸克 d 和一个反夸克 反夸克 u或反夸克d 组成的 它们的带电量如下表所示 表中e为元电荷 下列说法正确的是 粒 子 udud 带电量 e e e 3 2 e 3 1 e 3 2 e 3 1 A 由u和d组成B 由 d 和u组成 C 由u和d组成D 由 d 和u组成 例 2 在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念 核子平均结合能是指质子 中 子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值 下图为核子平均结合能与原子序数 Z 的关 系图像 下列说法中正确的是 A 某原子核的核子平均结合能大 则其核子的平均质 量小 B 某原子核的核子平均结合能大 则其核子的平均质 量大 C 若D E能结合成F 结合过程一定放出能量 D 若A能分裂成B C 分裂过程一定吸收能量 例 3 目前普遍认为 质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成 U 夸克带 电量为 2e 3 d 夸克带电量为 e 3 e 为基元电荷 下列论断可能正确的是 A 质子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 B 质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 C 质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成 中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 D 质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 中子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 例 4 09 09 重庆重庆 16 16 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论 其中的两个核反应 方程为 1 1H 12 6C 13 7N 1 Q 1 1H 15 7N 12 6 C X 2 Q 方程式中Q1 2 Q表示释放的能量 相关的原子核质量见下表 用心 爱心 专心 3 A X 是 3 2He 21 QQ B X 是 4 2He 21 QQ C X 是 3 2He 21 QQ D X 是 4 2He 21 QQ 例 5 月球土壤里大量存在着一种叫做 氦 3 He 3 2 的化学元素 是热核聚变重要原料 科学家初步估计月球上至少有 100 万吨氦 3 如果相关技术开发成功 将可为地球带来取之 不尽的能源 关于 氦 3 He 3 2 与氘核聚变 下列说法中正确的是 A 核反应方程为HHeHHe 1 1 4 2 2 1 3 2 B 核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量 C 氨 3 He 3 2 一个核子的结合能大于氦 4 He 4 2 一个核子的结合能 D 氦 3 He 3 2 的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 导练 1 对下列四个方程理解正确的是 24 24 1112 NaMgX 235 114192 9205636 3UnBaKrX 321 211 HeHXH 19 221 9101 FXNeH A 方程 是衰变方程 其中 X 是 粒子 B 方程 是裂变方程 其中 X 是质子 且释放出核能 C 方程 是聚变方程 其中 X 是 粒子 且要吸收能量 D 方程 是人工核转变方程 其中 X 是 粒子 2 科学家发现在月球上含有丰富的 3 2He 氦 3 它是一种高效 清洁 安全的核聚变燃料 其参与的一种核聚变反应的方程式为 3314 2212 2HeHeHHe 关于 3 2He聚变下列表述正 确的是 A 聚变反应不会释放能量 B 聚变反应产生了新的原子核 C 聚变反应没有质量亏损 D 目前核电站都采用 3 2He聚变反应发电 用心 爱心 专心 4 3 0808 全国卷全国卷 中子和质子结合成氘核时 质量亏损为 m 相应的能量 E mc2 2 2 MeV 是氘核的结合能 下列说法正确的是 A 用能量小于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核不能分解为一个质子和中子 B 用能量等于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和中子 它们的 动能之和为零 C 用能量大于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核可能分解为一个质子和中子 它们的 动能之和为零 D 用能量大于 2 2 MeV 的光子照射静止氘核时 氘核不能分解为一个质子和中子 它们的 动能之和不为零 4 08 北京卷 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核 同时辐射一个 光子 已知质 子 中子 氘核的质量分别为 m1 m2 m3 普朗克常量为 h 真空中的光速为 c 下列说法正 确的是 A 核反应方程是1 1H 1 0n 3 1H B 反应中的质量亏损 m m1 m2 m3 C 光子的能量 E m3 m1 m2 c2 D 光子的波长 2 123 h mmmc