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1、第三节核反应核能第三节核反应核能基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、原子核的一、原子核的组成成1原原子子核核由由_和和_组成成，两两者者统称称为核子核子质子子中子中子2原原子子核核常常用用X表表示示，X为元元素素符符号号，上上角角标A表表示示核核的的质量量数数，下下角角标Z表表示示核的核的_ (原子序数原子序数)3同同位位素素是是具具有有相相同同的的_而而_不不同同的的原原子子核核，在在元元素素周周期期表表中中处于同一位置于同一位置电荷数荷数质子数子数中子数中子数二、天然放射二、天然放射现象象1天天然然放放射射现象象：某某些些元元素素自自发放放射射某某些些射射线的的现象象称称为天天然然放放射射
2、现象象，这些些元元素称放射性元素素称放射性元素2三三种种射射线的的本本质：射射线是是_，射射线是是_，射射线是是_氦核氦核电子子光子光子三、原子核的衰三、原子核的衰变1衰衰变：原原子子核核自自发地地放放出出某某种种粒粒子子而而转变成成_的的变化化可可分分为_、_，并伴随着，并伴随着射射线放出放出2半半衰衰期期：放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有_发生衰生衰变所需要的所需要的时间新核新核衰衰变衰衰变半数半数四、核能四、核能1 核核 反反 应 规 律律 ： 在在 核核 反反 应 中中 ，_守恒，守恒，_守恒守恒2核力核力(1)概概念念：组成成原原子子核核的的_之之间存存在的作用力在的作用力电
3、荷数荷数质量数量数核子核子(2)核力特点核力特点核核力力是是_ (强强力力)的的一一种种表表现，在在它的作用范它的作用范围内，核力比内，核力比库仑力大得多力大得多核核力力是是_力力，作作用用范范围在在1.51015 m之内之内每个核子只跟每个核子只跟_的核子的核子发生核力作生核力作用，用，这种性种性质称称为核力的核力的饱和性和性强强相互作用相互作用短程短程相相邻3质量量亏亏损(1)爱因斯坦因斯坦质能方程：能方程：_.(2)质量量亏亏损：原原子子核核的的质量量_组成它的核子的成它的核子的质量之和的量之和的现象象Emc2小于小于质量量较小小(3)链式式反反应：由由重重核核裂裂变产生生中中子子使使裂
4、裂变反反应一一代代接接一一代代继续下下去去的的过程程叫做核裂叫做核裂变的的链式反式反应(4)链式反式反应的条件：的条件：要有足要有足够浓度度的的235U；铀块体体积需需_临界体界体积，或，或铀块质量量_临界界质量量大于大于大于大于2轻核聚核聚变(1)定定义：两两个个轻核核结合合成成_的的核核，这样的核反的核反应叫聚叫聚变(2)聚聚变发生生的的条条件件：使使物物体体达达到到几几百百万万度的高温度的高温较重重要要点点透透析析直直击击高高考考一、三种射线的比较一、三种射线的比较1三种射线三种射线种类种类射射线射射线射射线组成成高速氦核流高速氦核流高速高速电子流子流高高频电磁波磁波带电荷量荷量2ee0
5、质量量4mp(mp1.671027 kg)静止静止质量量为零零速度速度0.1c0.99cc(光速光速)在在电磁磁场中中偏偏转偏偏转不偏不偏转贯穿本穿本领最弱，用最弱，用纸能能挡住住较强强，穿透，穿透几几毫米的毫米的铝板板最最强强，穿透，穿透几几厘米的厘米的铅板板对空气的空气的电离作用离作用很很强强较弱弱很弱很弱在空气中在空气中的径迹的径迹粗、短、直粗、短、直细、较长、曲折曲折最最长即时应用即时应用1(2011高考浙江卷高考浙江卷)关于天然放射现象，下关于天然放射现象，下列说法正确的是列说法正确的是()A射线是由氦原子核衰变产生射线是由氦原子核衰变产生B射线是由原子核外电子电离产生射线是由原子核
6、外电子电离产生C射线是由原子核外的内层电子跃迁产生射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D通过化学反应不能改变物质的放射性通过化学反应不能改变物质的放射性解解析析：选D.射射线是是氦氦核核流流，A错；射射线是是原原子子核核内内的的一一个个中中子子变成成一一个个质子子而而放放出出的的，B错；射射线是是原原子子核核受受激激发而而产生生的的，C错；物物质的的放放射射性性和和半半衰衰期期与与温温度度以以及及化化合合状状态等等无无关关，由由核核本本身身的性的性质决定，故决定，故D项正确正确二、原子核的衰二、原子核的衰变1原子核衰原子核衰变规律律衰衰变类型型衰衰变衰衰变衰衰变方程方程衰衰变实质2个个质子和子和
7、2个个中子中子结合成一合成一个整体射出个整体射出中子中子转化化为质子子和和电子子衰衰变实质衰衰变规律律电荷数守恒、荷数守恒、质量数守恒、量数守恒、动量量守恒守恒(2)确定衰变次数，因为确定衰变次数，因为衰变对质量衰变对质量无影响，先由质量数的改变确定无影响，先由质量数的改变确定衰变衰变的次数，然后再根据衰变规律确定的次数，然后再根据衰变规律确定衰衰变的次数变的次数.(2)影影响响因因素素：放放射射性性元元素素衰衰变的的快快慢慢是是由由原原子子核核内内部部因因素素决决定定的的，跟跟原原子子所所处的的物物理理状状态(如如温温度度、压强强)或或化化学学状状态(如如单质、化合物、化合物)无关无关特别提
8、醒：特别提醒：(1)(1)半衰期是大量原子核衰半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言核，无半衰期可言. .(2)(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化过程前、后质量发生变化( (质量亏损质量亏损) )而释放出核能而释放出核能. .即时应用即时应用三、核反应的四种类型三、核反应的四种类型类型型可控性可控性核反核反应方程典型方程典型衰衰变衰衰变自自发衰衰变自自发人工人工转变人工控人工控制制 (卢瑟福瑟福发现质子子) (查德威克德威克发现中子中子)( (约里奥约里奥居里夫妇发居里夫妇发现放
9、射性同现放射性同位素位素) )类型型可控性可控性核反核反应方程典型方程典型重核裂重核裂变比比较容容易易进行行人工控人工控制制轻核聚核聚变除除氢弹外无法外无法控制控制特别提醒：特别提醒：(1)(1)核反应过程一般都是不核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接箭头表示反应方向，不能用等号连接. .(2)(2)核反应的生成物一定要以实验为基核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程撰出生成物来写核反应方程.).)即时应用即时应用3(2010高考广东卷
10、高考广东卷)关于核衰变和核反关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有应的类型，下列表述正确的有()解析：选解析：选AC.衰变是放射出氦核的天衰变是放射出氦核的天然放射现象，然放射现象，A正确；正确；衰变是放射出衰变是放射出电子的天然放射现象，而电子的天然放射现象，而B项是发现项是发现质子的原子核人工转变，故质子的原子核人工转变，故B错；错；C项项是轻核的聚变，是轻核的聚变，D项是项是衰变现象，故衰变现象，故C对对D错错四、核能的四、核能的产生和生和计算算1获得核能的途径得核能的途径(1)重核裂重核裂变：某些重核分裂成中等：某些重核分裂成中等质量的核的反量的核的反应过程，同程，同时释放大量的放
11、大量的核能要使核能要使铀235发生生链式反式反应以持以持续地地输出能量，出能量，铀块的体的体积应大于它的大于它的临界体界体积2核能的计算方法核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程列式计算：即根据爱因斯坦质能方程列式计算：即Emc2(m的单位：的单位：kg)(2)根据根据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5兆电兆电子伏能量，则子伏能量，则Em931.5 MeV(m的的单位：单位：u,1 u1.66061027 kg)(3)核反应遵守动量守恒和能量守恒定核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量和能量守律，因此我们可以结合动量和能量守恒定律来计算核能恒定律来计算核能
12、特别提醒：特别提醒：(1)(1)质量数与质量是两个不同的质量数与质量是两个不同的概念概念. .核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应中依然有质量亏损核反应中依然有质量亏损. .(2)(2)爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系并不表示质量和能量之间的转变关系( (即：即：核反应中的质量亏损，并不是这部分质核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转化为能量量消失或质量转化为能量).).质量亏损质量亏损也不是核子个数的减少，
13、核反应中核也不是核子个数的减少，核反应中核子的个数是不变的子的个数是不变的. .(3)(3)质量亏损并不否定质量守恒定律质量亏损并不否定质量守恒定律. .即时应用即时应用4(2010高考北京卷高考北京卷)太阳因核聚变太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为减少太阳每秒钟辐射出的能量约为41026 J，根据爱因斯坦质能方程，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近太阳每秒钟减少的质量最接近()A1036 kg B1018 kgC1013 kg D109 kg题题型型探探究究讲讲练练互互动动题型题型1 1衰变次数的分析与半衰
14、期的计算衰变次数的分析与半衰期的计算例例1图图1531题型题型2 2核反应方程及反应类型核反应方程及反应类型例例2(1)_是是发现中中子子的的核核反反应方方程程，_是是研研究究原原子子弹的的基基本本核核反反应方方程程，_是是研研究究氢弹的的基基本本核核反反应方程方程(2)求求B项中中X的的质量数和中子数量数和中子数(3)判断以上五个核反判断以上五个核反应的反的反应类型型【思路点拨思路点拨】根据核反应方程遵循根据核反应方程遵循的基本规律，正确书写方程，还要注的基本规律，正确书写方程，还要注意衰变、人工转变、裂变、聚变的区意衰变、人工转变、裂变、聚变的区别别【解析解析】(1)E是查德威克发现中子的
15、核反应方是查德威克发现中子的核反应方程，程，A是氢弹，是氢弹，B是原子弹的核反应方程是原子弹的核反应方程(2)由电荷数守恒和质量数守恒可以判定由电荷数守恒和质量数守恒可以判定X质量数质量数为为144，电荷数为，电荷数为56，所以中子数为：，所以中子数为：1445688.(3)衰变是原子核自发地放出衰变是原子核自发地放出粒子或粒子或粒子的反应，粒子的反应，C是是衰变，衰变，D是是衰变，衰变，E是人工控制的原子核的变化，属人工是人工控制的原子核的变化，属人工转变，裂变是重核吸收中子后分裂成转变，裂变是重核吸收中子后分裂成几个中等质量的核的反应，几个中等质量的核的反应，B是裂变，是裂变，聚变是几个轻
16、核结合成较大质量的核聚变是几个轻核结合成较大质量的核的反应，的反应，A是聚变是聚变【答案答案】(1)EBA(2)14488(3)见解析解析题型题型3 3有关核能的计算有关核能的计算例例3 假设两个氘核在一直线上相碰发生假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是的质量是2.0136 u，中子的质量是，中子的质量是1.0087 u，氦核同位素的质量是氦核同位素的质量是3.0150 u.聚变的核反应方程式是聚变的核反应方程式是_，在聚，在聚变核反应中释放出的能量为变核反应中释放出的能量为_MeV(保保留两位有效数字留两位有效数字)题型题型4 4核能与动量守恒的综合问题核能与动量守恒的综合问题例例4(1)写出衰变方程；写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，已知衰变放出的光子的动量可忽略，求求粒子的动能粒子的动能解题样板解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！规范步骤，该得的分一分不丢！知能演练强化闯关知能演练强化闯关本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放
