2019年物理同步新一线鲁科版选修3-5（课件+讲义+精练）：第四章 核能 (共12份打包)

核反应的四种常见类型 某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应，常见的核反应可分为衰变、人工转变、核裂变和核聚变。对于这四种反应类型，我们比较如下： 衰变 人工转变 核裂变 核聚变 概念 原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的过程，也叫天然放射现象 人工用高速粒子轰击原子核，产生另一种新核的过程 重核分裂成中等质量的原子核，并释放出核能的过程 轻核聚合成质量较大的原子核，并释放出核能的过程 发现者 或重要 贡献者 贝可勒尔 卢瑟福、查德威克、居里夫妇等 — — 典型反 应方程 U―→ He Th＋ Th―→ ePa＋ He N＋ ―→H O＋ He Be＋ ―→nC＋ n U＋ ―→Ba＋ nKr＋3 H―→H＋ n　　He＋ 产生 条件 所有原子序数大于82的元素及个别小于83的元素自发进行 需要人工用高速粒子进行诱发 需要中子的轰击和一定的临界体积 需要极高的温度 意义 揭开了人类研究原子核结构的序幕 通过原子核的人工转变发现了质子、中子、正电子等基本粒子和一些人工放射性同位素 人类获得新能源的一种重要途径 应用 举例 利用放射性元素的半衰期进行文物年代鉴定等 得到人工放射性同位素、作示踪原子 核电站、核潜艇、原子弹等 氢弹、热核反应 说明 衰变与其他核反应最主要的区别为前者自发进行，不需要其他粒子诱发，生成α、β或γ粒子；后三种都是原子核的人工转变，重核裂变和轻核聚变与其他人工转变不同的是有巨大能量释放，裂变最显著的特征是重核分成中等质量的核，聚变则为轻核结合成质量较大的原子核 1．(2016·全国卷Ⅱ)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是_______，属于聚变的是_______。(填正确答案标号) A.e N＋C―→ B.e S＋P―→ C.He Th＋U―→ D.H O＋He―→N＋ E.n Sr＋2Xe＋n―→U＋ F.n He＋H―→H＋ 解析：α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A、B均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成中等质量的核的过程，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：C　AB　E　F 核反应中的守恒量 在各种核反应中，存在着一些“守恒量”，这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据。概括为“五个守恒”： (1)质量数守恒； (2)电荷数守恒； (3)质能守恒(“亏损质量”与释放或吸收的“核能”相当)； (4)能量守恒； (5)动量守恒。 2．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u。(1 u相当于931.5 MeV) (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n。 He＋H―→H＋ (2)由题给条件可求出质量亏损为 Δm＝[2.013 6×2－(3.015 0＋1.008 7)]u＝0.003 5 u 所以释放的核能 ΔE＝931.5×0.003 5 MeV＝3.26 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核和中子的质量分别为m1、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 He核和中子的动能，若设 p1－p2＝0① Ek1＋Ek2＝2Ek0＋ΔE② 由Ek＝③＝＝得 联合①②③解得：Ek1＝(2Ek0＋ΔE)＝0.99 MeV， Ek2＝(2Ek0＋ΔE)＝2.97 MeV。 答案：(1)n　(2)3.26 MeV　 He＋H―→H＋ (3)0.99 MeV　2.97 MeV (时间：60分钟　满分：100分) 一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分) 1．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下列关于裂变和聚变的说法正确的是(　　) A．裂变和聚变过程都有质量亏损 B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加 C．聚变过程有质量亏损，裂变过程质量有所增加 D．裂变和聚变过程质量都有所增加 解析：选A　重核裂变和轻核聚变的过程中都释放大量核能，都有质量亏损，故A正确。 2．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年发现了铀的三分裂和