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1、第4章 核能自我校对相邻短程m前m后mc2mc2大于几百万引力武器废料 几个重要的核反应核反应式与其相关的重要内容UThHe衰变实质2H2nHeThPae衰变实质nHeNHeOH质子的发现(1919年)卢瑟福BeHeCn中子的发现(1932年)查德威克AlHePn人工放射性同位素的发现居里夫妇PSie正电子的发现(1934年)居里夫妇UnSrXe10nUnBaKr3n重核的裂变HHHen轻核的聚变核反应有以下几种情况：一是衰变，二是人工转变，三是裂变，四是聚变核反应可用方程来表示，叫核反应方程完成下列核反应方程，并指明它属于何种核反应(1)92U90Th()属_；(2)Be()6Cn，属_；(
2、3)HHHe()，属_；(4)92UnSr54Xe()，属_【解析】根据质量数和电荷数守恒可判定：(1)中的未知核为He，该反应属衰变；(2)中的未知核为He，该反应属人工转变；(3)中的未知核为n，该反应属于聚变；(4)中的未知核为10n，该反应属于裂变【答案】见解析核能的产生及计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个)中等质量的核的反应过程，重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应达到它的临界体积重核的裂变：如UnSrXe10n.应用：原子弹、原子反应堆(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程
3、，同时释放出大量的核能要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应轻核的聚变：如：HHHen.应用：氢弹、可控热核反应2核能的计算重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程Emc2，可以判断两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法如下：(1)质能方程Emc2是计算释放核能多少的主要方法，质量亏损m的确定是计算核能的关键(2)核反应中如无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能这种情况下的核能可由下列关系计算：反应前总动能反应过程中释放的核能反应后总动能已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的
4、质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成He的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞，即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少？【解析】(1)应用质量数守恒和核电荷数守恒，不难写出核反应方程为HHHen.(2)由题给条件可求出质量亏损为：m2.013 62(3.015 01.008 7)u0.003 5 u所以释放的核能E931.50.003 5 MeV3.26 MeV.(3)因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为He核和中子的动能，若设He核和中子的质量分别为m1
5、、m2，动量分别为p1、p2，动能分别为Ek1、Ek2，氘核的动能为Ek0，则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得p1p20Ek1Ek22Ek0E由Ek得由得：Ek1(2Ek0E)0.99 MeVEk2(2Ek0E)2.97 MeV.【答案】(1)HHHen(2)3.26 MeV(3)0.99 MeV2.97 MeV(1)若核反应前后各核的质量单位为kg，则用Emc2求核能时，核能单位为J.(2)若核反应前后各核的质量单位为u，则用Emc2.,求核能时，结合1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，求得核能单位为MeV.1.(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后
6、，变为处于激发态的硅原子核Si*.下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSi*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致【解析】核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为pAlSi*，说法A正确核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法D正确【答案】ABD2在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标号)A.CNeB.P
7、SeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen【解析】衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出粒子的现象，选项C为衰变；衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项A、B均为衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程【答案】CABEF3在实验室内较精准地测量到双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7 960小时的实验后，以68%的置信度认出Se发生的36个双衰变事例，已知静止的Se发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子e(中微子的质量数和电荷数都为零)，同时转变成一个新核
8、X，则X核的中子数为_；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是_【解析】衰变方程为：SeX2e2e，X核的中子数为823646，由质能方程有：mc2E，m.【答案】464用中子轰击铀核(U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子各个核和中子的质量如下：mU390.313 91027 kg，mn1.674 91027 kg；mBa234.001 61027 kg，mKr152.604 71027 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能. 【导学号：64772058】【解析】根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能铀核裂变方程为nUBaKr3n，则核反应前后的质量亏损为mmUmnmBamKr3mn3.5781028 kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为Emc23.5781028(3108)2 J3.220 21011 J.【答案】nUBaKr3n3.220 21011 J
