高中物理 第5章 核能与社会学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP免费

第5章核能与社会一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程式时间其它衰变α衰变92U→90Th＋Heβ衰变90Th→91Pa＋0－1e1896年贝可勒尔发现裂变92U＋n→Sr＋Xe＋10n＋141MeV1938年原子弹原理聚变H＋H→He＋n＋17.6MeV氢弹原理人工转变正电子Al＋He→P＋nP→Si＋e1934年约里奥—居里夫人发现质子7N＋He→8O＋H1919年卢瑟福发现Be＋He→6C＋n1932年查德1中子威克2.解题注意(1)熟记一些粒子的符号α粒子(He)、质子(H)、中子(n)、电子(0－1e)、氘核(H)、氚核(H)．(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．例1现有三个核反应：①Na→Mg＋e②U＋n→Ba＋Kr＋3n③H＋H→He＋n下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③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α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应①；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②；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应③.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？A.N＋He→O＋XB.Al＋He→P＋XC.H＋H→He＋XD.U＋X→Sr＋Xe＋10X答案BCDAB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2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＋10x，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．二、核能的计算方法1．根据质量亏损计算核能(1)用ΔE＝Δm·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．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H＋H→He＋n.核反应过程中的质量亏损Δm＝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ΔE＝3.5×10－3×931.5MeV≈3.3MeV.答案H＋H→He＋n3.3针对训练2为验证爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2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α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝18.1MeV.(1)写出该核反应方程；(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mp＝1.00783u，mα＝4.0026u，mLi＝7.0160u)答案见解析解析(1)核反应方程为：Li＋H→He＋He.(2)核反应过程中的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝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：ΔE′＝Δmc2＝0.0186×931.5MeV≈17.3MeV.而系统增加的动能：ΔE＝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ΔE＝Δmc2正确．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α粒子，并放出4.8MeV的能量．(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相...