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1、本章整合,专题一,专题二,原来静止的原子核衰变发出射线,同时生成新核,若它们处在同一个匀强磁场中,就会出现内切圆和外切圆的物理图景。判断内切、外切的理论依据: 1.动量守恒定律:新核与粒子的动量大小相等、方向相反。 2.带电粒子在磁场中的偏转:带电粒子以某一初速度垂直进入匀强磁场,受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动。 3.左手定则:判断粒子偏转方向(粒子圆周运动的绕行方向)。 呈现内切圆、外切圆物理图景的规律:若原子核衰变放出的射线带正电,则新核与粒子在磁场中的两圆外切;若原子核衰变放出的射线带负电,则内切。两圆的半径大小由 确立。因mv、B相同,故电荷量多的为小圆,即新核必定是小圆。,专题一,专
2、题二,4.能量守恒定律:反应前和反应后系统的能量形式可能发生变化,但系统的总能量(包括核能)是不变的。 5.衰变和衰变的规律以及它们在匀强磁场中运动的轨迹特点如下表:,专题一,专题二,【例题1】 在匀强磁场中有一个静止的氡原子核 ),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为421,如图所示,那么氡核的衰变方程应为( ),专题一,专题二,解析:由于粒子与反冲核的径迹是外切的,据左手定则可知,该粒子一定带正电。由于粒子与反冲核的动量大小相等,据 ,又由已知大圆与小圆的直径之比为421,所以粒子与反冲核的电荷量之比为142,故B正确。 答案:B,专
3、题一,专题二,变式训练1 一个原来静止在匀强磁场中的原子核发生衰变,放出某种粒子后,在匀强磁场中形成如图所示的径迹,原子核放出的粒子可能是( ) A.氦核 B.电子 C.光子 D.正电子,专题一,专题二,解析:在此类反应过程中,若为衰变,由动量守恒定律可知新核和粒子运动方向相反。由左手定则、轨道半径知识可知,两者轨迹分别为半径大小不同的外切圆。若为衰变,同理可知新核和粒子运动轨迹分别为半径内小、外大的内切圆,恰如题图所示。因此,选项B正确。 答案:B,专题一,专题二,专题一,专题二,1.几种重要的核反应类型,专题一,专题二,2.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
4、方程E=mc2,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E=mc2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。,专题一,专题二,专题一,专题二,专题一,专题二,变式训练2 海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为 ,其中氘核的质量为2.013 u,氦核的质量为3.015 0 u,中子的质量为1.008 7 u。(u为质量单位,1 u相当于931.5 MeV
5、的能量)求: (1)核反应中释放的核能。 (2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能。,专题一,专题二,解析:(1)核反应中的质量亏损为m=2mH-mHe-mn,由E=mc2可知释放的核能 E=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV。 (2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,即mHevHe+mnvn=0;反应前后系统的总能量守恒,即 ,又因为mHemn=31,所以vHevn=13,由以上各式代入已知数据得EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。 答案:(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV,
