高中物理 第5章 核能与社会章末总结学案 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章核能与社会章末总结一、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时间其他衰变α衰变U→Th＋He1896年贝可勒尔β衰变Th→Pa＋e裂变U＋n→Sr＋Xe＋10n1938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＋0＋1e1934年约里奥—居里夫妇发现质子N＋He→O＋H1919年卢瑟福发现中子Be＋He→C＋n1932年查德威克2.解题时注意事项(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(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是()A.He＋Al―→P＋n是原子核的人工转变B.H＋H―→He＋γ是核聚变反应C.F＋H―→O＋He是α衰变D.U＋n―→Sr＋Xe＋10n是裂变反应答案ABD解析我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：A是原子核的人工转变的反应方程式；B是聚变的核反应方程式；C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不受外界因素的影响；D是裂变的核反应方程式．故A、B、D正确．针对训练在下列四个核反应方程式中，X表示中子的是______，属于原子核的人工转变的是________．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，对A，未知粒子的质量数：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数：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：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数：13＋2＝15＋y，y＝0，所以X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，X也是中子(n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，X也是中子(n)，故方程中X是中子的核反应为B、C、D，其中A、B为原子核的人工转变．二、核能的计算1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相当于931.5MeV，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．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．核反应中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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．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的能量答案C解析依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H＋H→He，因氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1MeV，可知吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0MeV，式中负号表示释放核能，故选C.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．已知1u相当于931.5MeV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大反向的动量相碰，且核反应释放的能量全部转化为新生核的动能，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)在问题(3)的条件下，α粒子的动能是多大？答案(1)Li＋n→H＋He＋4.8MeV(2)0.0052u(3)4∶3(4)2.06MeV解析(1)核反应方程为Li＋n→H＋He＋4.8MeV.(2)依据ΔE＝Δmc2得，Δm＝u≈0.0052u.(3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和α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Ek1∶Ek2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3.(4)α粒子的动能Ek2＝(Ek1＋Ek2)＝×4.8MeV≈2.06MeV.1...