【金榜夺冠】高三物理第一轮复习 第十四章 第三单元 第4课时 核反应 核能课件 选修35.ppt

第三单元原子核核能第4课时核反应核能 选修3 5第十四章光电效应原子结构与原子核 基础回顾 1 核反应 在核物理学中 原子核在其他粒子的轰击下产生 的过程 2 原子核的人工转变 用 轰击靶核 产生另一种 的方法 如用原子核的人工转变的三大发现的核反应如下 1 1919年卢瑟福用 轰击氮原子核 产生了氧的同位素 第一次实现了原子核的人工转变 并发现了质子 其核反应方程 答案 1 新原子核2 高能粒子新原子核 1 粒子 2 1932年查德威克用 轰击铍核 发现了中子 其核反应方程为 3 1934年约里奥 居里夫妇用人工的方法发现了放射性同位素 同时发现了正电子 其核反应方程为 答案 要点深化 1 核反应的四种类型 2 书写原子核的核反应方程式时应注意 1 核反应方程一般都不是可逆的 所以核反应方程式只能用单向箭头表示反应方向 不能用等号连接 2 核反应的生成物一定要以实验为基础 不能凭空只依据两个守恒规律杜撰生成物来写核反应方程 3 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应方程中反应前后的总质量一般会发生变化 质量亏损 且释放出核能 4 当放射性物质发生连续衰变时 原子核中有的发生衰变 有的不会衰变 同时伴随着辐射 基础回顾 1 核力 之间的相互作用力叫核力 它是短程力 2 核能 由于原子核间存在核力 所以核子 成原子核或原子核 为核子时均伴随着巨大的能量变化 这种能量称为核能 3 质能方程 答案 1 核子2 结合分裂3 e mc2 e mc2 4 质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下 系统能量减少了 质量自然也就减少了 当系统的质量减少 m时 系统的能量就减少 e 减少的能量向外辐射出去 减少的质量转化为光子的质量 减少的能量转化为光子的能量 虽然光子的静止质量为零 但在光子的辐射过程中 具有能量e h 所以运动的光子具有一定的质量 光子运动的速度始终为c e h mc2 所以当一个光子的频率为 时 它的质量为 答案 要点深化 核能的计算方法 1 根据爱因斯坦的质能方程 用核子结合成原子核时质量亏损的千克数乘以真空中光速的平方 即 e mc2 m的单位为kg e的单位为j 2 根据1原子质量单位 u 相当于931 5mev能量 则质量亏损为 m释放的核能为 e m 931 5mev m的单位为u 1u 1 6606 10 27kg e的单位为mev 基础回顾 1 重核的裂变 重核俘获一个中子后分裂成两个 或多个 中等质量核的反应过程 重核裂变的同时放出几个中子 并释放出核能 如 放出的中子又能使新的重核发生反应 这样模式不断延续 故叫做 反应 答案 1 3链式 2 轻核的聚变 某些轻核结合成质量较大的核的反应过程 同时释放出大量的核能 要想使氘核和氚核结合成氦核 必须达到 的高温 因此聚变反应又叫 反应 如 h h he n3 裂变反应堆 又称核反应堆 简称反应堆 反应堆主要由以下几部分组成 答案 2 几百万度以上热核3 核燃料减速剂控制棒冷却剂反应层 要点深化 1 热核反应在宇宙中是很普遍的 太阳内部和许多恒星内部温度高达107k以上 热核反应在那里激烈地进行着 但是目前除了氢弹以外 人们还不能控制聚变反应 所以还无法和平利用聚变时释放的核能 2 热核反应和裂变反应相比 具有许多优越性 首先 热核反应释放的能量 就相同质量的核燃料来讲 比裂变反应大 再有 裂变时产生放射性物质 处理起来比较困难 热核反应在这方面的问题要简单得多 第三 热核反应所用的燃料 氘 在地球上的储量非常丰富 1l海水中大约有0 038g氘 如果用来进行热核反应 放出的能量与燃烧300l汽油相当 因此 海水中的氘就是异常丰富的能源 核反应类型有 衰变 裂变 轻核聚变 下列说法不正确的是 a 21h 31h 42he 10n是聚变b 是裂变c 22688ra 22286rn 42he是 衰变d 2411na 2412mg 0 1e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 粒子或 粒子后 变成新原子核的变化 像本题中的c项 原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下变成新原子核的变化 裂变是重核分裂成质量较小的核 像b项 聚变是轻核结合成质量较大的核 像a项 综上所述 d项是错误的 答案 d点评 解答本题要熟练掌握三种衰变及重核裂变 轻核聚变的特点 题型训练 1 北京奥运会场馆建设中 大量采用环保新技术 如场馆周围的路灯用太阳能电池供电 洗浴热水通过太阳能集热器产生等 太阳能产生于太阳内部的核聚变 其反应方程是 解析 4h即是4个h核在相加 故这个反应是核聚变 而b是人工转变 c为重核裂变 d为 衰变 答案 a 对于爱因斯坦提出的质能方程e mc2 下列说法中不正确的是 a e mc2表明物体具有的能量与其质量成正比b 根据 e mc2可计算核反应的能量c 一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量 表明此过程出现了质量亏损d e mc2中的e是发生核反应中释放的核能 解析 爱因斯坦认为 物体的能量和质量存在简单的正比关系 e mc2 即一定的质量和一定的能量相对应 但只有质量亏损所对应的能量才是核能 能够释放出来 所以d项错误 答案 d点评 要注意核能是能量中的一种 它具有它的特点 一定要分别清楚 题型训练 2a 2011年广州一模 首次用实验验证 爱因斯坦质能方程 的核反应方程是 已知mli 7 0160u mh 1 0078u mhe 4 0026u 则该核反应方程中的尺值和质量亏损分别是 a 1和4 0212ub 1和2 0056uc 2和0 0186ud 2和1 9970u c 2b 氘核 21h 和氚核 31h 聚合成氦核 42he 的反应方程如下 21h 31h 42he 10n设氘核质量为m1 氚核质量为m2 氦核质量为m3 中子质量为m4 则反应过程中释放的能量为 a m1 m2 m3 c2b m1 m2 m4 c2c m1 m2 m3 m4 c2d m3 m4 m1 m2 c2 解析 核反应前的总质量为 m1 m2 反应后的总质量为 m3 m4 则核反应前后的质量亏损为 m1 m2 m3 m4 根据爱因斯坦的质能方程得到反应过程中释放的能量为 m1 m2 m3 m4 c2 答案 c 下列关于结合能和比结合能的说法中 正确的是 a 核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能b 比结合能越大的原子核越稳定 因此它的结合能也一定越大c 比结合能越大的原子核 其结合能越小d 中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 错解 核子结合成原子核或原子核拆解成核子是核反应的可逆过程 所涉及的能量即为结合能 a正确 而比结合能越大 它的结合能也一定越大 故b正确c错误 中等质量原子核的结合能和比结合能不一定比轻核的要大 d错误 分析纠错 以上判断是不能正确理解结合能和比结合能的含义 对a项 核子结合成原