第五章 微专题4 核能的计算-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（人教版） 

微专题4　核能的计算 [定位·学习目标] 1.通过对核能计算方法的归纳,知道核能计算方法的多样性。 2.通过分析例题掌握核能计算方法在不同背景下的选用。 突破·关键能力 要点一　利用质能方程计算核能 1.根据核反应方程,计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm。 2.根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。 其中Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳。 (1)这个核反应称为　　　　。  解析:(1)由题给反应方程知该反应为核聚变。 答案:(1)核聚变 (2)要发生这样的核反应,需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文。式中17.6 MeV是核反应中　　　　(选填“放出”或“吸收”)的能量,核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量　　　　(选填“增加”或“减少”)了　　　　 kg(结果保留1位有效数字)。  答案:(2)放出　减少　3×10-29 要点二　利用原子质量单位u和电子伏特计算核能 2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5 MeV。 其中Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV。 (2)若氘核的质量为2.014 1 u,氚核的质量为3.016 1 u,中子的质量为1.008 7 u,氦核的质量为4.002 6 u。其中u是原子质量单位,已知1 u相当于931 MeV的能量,则上述核反应过程中释放的能量为　　　　 MeV。(结果保留3位有效数字)  解析:(2)根据爱因斯坦质能方程得, ΔE=Δmc2=(2.014 1+3.016 1-4.002 6-1.008 7)×931 MeV≈17.6 MeV。 答案:(2)17.6 (1)亏损质量为原子质量单位的多少? 答案:(1)0.193 3 (2)释放出的能量是多少?(结果保留整数) 解析:(2)由爱因斯坦质能方程,得ΔE=0.193 3×931.5 MeV≈180 MeV。 答案:(2)180 MeV 要点三　利用能量守恒和动量守恒计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此利用动量守恒和能量守恒可以计算出核能的变化。 B C 要点四　利用比结合能计算核能 原子核的结合能=核子的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。 A AC 要点五　利用阿伏加德罗常数计算核能 (2)由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量E0(或直接从题目中找出E0)。 (3)再根据E=NE0求出总能量。 答案:9.81×1023 检测·学习效果 1.(2021·四川广元模拟)太阳每秒释放的能量是92千万亿吨TNT当量,折合能量约3.9×1026 J。如果该能量为核反应产生的,已知光在真空中速度c=3.0×108 m/s,则每秒钟太阳的质量亏损约为(　 　) A.1.3×1018 kg B.4.3×109 kg C.4.3×106 kg D.2.3×103 kg B 解析:根据爱因斯坦质能方程可得ΔE=Δmc2,有Δm≈4.3×109 kg。 2.(多选)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子。若已知氘原子核的质量为2.014 1 u,氚原子核的质量为 3.016 0 u,氦原子核的质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u=1.66×10-27 kg。则这个核反应释放出来的能量约为(光速c=3.00×108 m/s,1 u相当于931.5 MeV) (　 　) A.2.8×10-10 J B.2.8×10-12 J C.1.75 MeV D.17.5 MeV BD 解析:核反应释放出来的能量ΔE=Δmc2,Δm=(m氘+m氚)-(mHe+mn)=0.018 8 u,由计算得ΔE≈2.8×10-12 J≈17.5 MeV,故B、D正确。 答案:397 点击进入 巩固 限时训练 [例1] 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: mU=390.313 9×10-27 kg, mn=1.674 9×10-27 kg, mBa=234.001 6×10-27 kg, mKr=152.604 7×10-27 kg, 试写出核反应方程,算出反应中释放的核能。 解析:根据反应前后核的质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒,可以写出核反应方程为UBaKr+n