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1、学案学案 5 5 章末总结章末总结一、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式时间其它 衰变92U90Th He2382344 2 衰 变 衰变90Th91Pa 01e2342341896 年贝可勒 尔发现裂变92U nSrXe12351 09038136540 n1 0141 MeV1938 年原子弹 原理 聚变H H He n17.6 MeV2 13 14 21 0氢弹 原理正电子Al HeP n27134 230151 0PSie30153014011934 年 约里 奥居 里夫人发现 质子7N He8O H144 2171 11919 年卢瑟福人 工 转 变发现
2、 中子Be He6C n9 44 2121 01932 年查德 威克2.解题注意 (1)熟记一些粒子的符号 粒子( He)、质子( H)、中子( n)、电子( 01e)、氘核( H)、氚核( H)4 21 11 02 13 1(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：NaMge2411241201U nBaKr3 n235921 01415692361 0 H H He n2 13 14 21 0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
3、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？A.N HeOX14 74 217 8B.Al HePX27134 23015C. H H HeX2 13 14 2D.UXSrXe10X23592903813654答案 BC
4、D AB 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：14417x，x1， 其电荷数为：728y，y1，即未知粒子是质子( H)；对 B，未知粒子的质量数为：1 127430x，x1，其电荷数为：13215y，y0，所以是中子( n)；对 C，未知1 0粒子的质量数为：234x，x1，电荷数为：112y，y0，也是中子( n)；对1 0D，未知粒子的质量数为：235x9013610x，x1，电荷数为： 92y385410y，y0，也是中子( n)，故方程中 X 为中子的核反应为1 0B、C、D.A、
5、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 Emc2 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 1 u 的质量相当于 931.5 MeV 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 2.013 6 u，中子的质量是 1.008 7 u，氦核同位素的质量是 3.015 0 u，则聚变的核反 应方程是_，在聚变反应中释放出的能量为_
6、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.2 12 13 21 0核反应过程中的质量亏损 m2mH(mHemn) 22.013 6 u(3.015 01.008 7)u3.5103u由于 1 u 的质量与 931.5 MeV 的能量相对应，所以氘核聚变反应时放出的能量为 E3.5103931.5 MeV3.3 MeV. 答案 H H He n 3.32 12 13 21 0针对训练 2 为验证爱因斯坦质能方程 Emc2 的正确性，设计了如下实验：用动能为 E10.6 MeV 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7 3为 E
7、218.1 MeV. (1)写出该核反应方程； (2)通过计算说明 Emc2 正确(已知质子、 粒子、锂核的质量分别为 mp1.007 8 u，m4.002 6 u，mLi7.016 0 u) 答案 见解析 解析 (1)核反应方程为： Li H He He.7 31 14 24 2(2)核反应过程中的质量亏损：mmLimp2m7.016 0 u1.007 8 u24.002 6 u0.018 6 u由质能方程可得质量亏损释放的能量：Emc20.018 6931.5 MeV17.3 MeV.而系统增加的动能：EE2E1(18.10.6) MeV17.5 MeV.这些能量正是来自核 反应中的质量亏
8、损，在误差允许范围内可视为相等，所以 Emc2 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 粒子，并放出 4.8 MeV 的能6 33 1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碰，则氚核和 粒子的动能比是多少？ (4) 粒子的动能是多大？ 解析 (1)核反应方程为 Li n H He4.8 MeV6 31 03 14 2(2)依据 Emc2 得m u0.005 2 u4.8931.5(3)根据题意有 0m1v1m2v2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，
9、可得p22m它们的动能之比为Ek1Ek2m2m143.p22m1p22m212m112m2(4) 粒子的动能Ek2 (Ek1Ek2) 4.8 MeV2.06 MeV3737答案 (1) Li n H He4.8 MeV6 31 03 14 2(2)0.005 2 u (3)43 (4)2.06 MeV1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( ) A “人造太阳”的核反应方程是 H H He n2 13 14 21 0B “人造太阳”的核反应方程是U nBaKr3 n235921 01445
10、689361 0C “人造太阳”释放的能量大小的计算公式是 Emc2D “人造太阳”核能大小的计算公式是 E mc212答案 AC 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 2一个U 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23592U nXSr2 n，则下列叙述正确的是( )235921 094381 0AX 原子核中含有 86 个中子 BX 原子核中含有 141 个核子 C因为裂变时释放能量，根据 Emc2，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
11、成物的总质量数减少 答案 A 解析 由质量数守恒和电荷数守恒知 2351a9421,92b38，解得 a140，b54，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 ab1405486，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 3两个动能均为 1 MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反应： H H H H.2 12 13 11 1(1)此核反应中放出的能量 E 为_ (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 mH2.013 6 u，m H3.015 6 u，m H1.0
12、07 3 u)2 13 11 1答案 (1)4.005 MeV (2)1.5 MeV 解析 (1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为： m(22.013 63.015 61.007 3) u0.004 3 u， Emc20.004 3931.5 MeV4.005 MeV. (2)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 p1p2. 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 ，Ek1Ek212m1v2 112m2v2 2m1v2 1m2v2 2p2 1m1p
13、2 2m2m2m131 故新生的氚核具有的动能为Ek2 (EEk0) (4.0052) MeV1.5 MeV.14144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 放的核能被转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出 大量的核能 (1)核反应方程U nBaKraX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则235921 0141569236a 的值为多少，X 表示哪一种粒子？ (2)上述反应中，分别用 mU、mB、mK 表示U、Ba、Kr 的质量，用 mn 和 mp 表23592141569236示中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？ 答案 (1)a3；X 表示中子 (2)(mUmBmK2mn)c2解析 (1)a3；X 表示中子 (2)质量亏损 mmUmBmK2mn，释放的核能 Emc2(mUmBmK2mn) c2.
