第1節(jié)　核反應(yīng)和核能

1、第三節(jié) 核反應(yīng)核能課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)核反應(yīng)核能基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、原子核的組成1原子核由_和_組成，兩者統(tǒng)稱為_2原子核常用 表示，X為元素符號，上角標(biāo)A表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)Z表示核的_ (原子序數(shù))3同位素是具有相同的_而_不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置二、天然放射現(xiàn)象1天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱放射性元素質(zhì)子中子核子電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)2三種射線的本質(zhì)：射線是_，射線是_，射線是_三、原子核的衰變1衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化可分為_、_，并伴隨著射線放出2半衰期：放射性元素的原子核

2、有_發(fā)生衰變所需要的時間四、核能1核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，_守恒，_守恒氦核電子光子衰變衰變質(zhì)量數(shù)半數(shù)動量2核力(1)概念：組成原子核的_之間存在的作用力(2)核力特點(diǎn)核力是_ (強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多核力是_力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)每個核子只跟_的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性核子強(qiáng)相互作用短程相鄰3質(zhì)量虧損(1)愛因斯坦質(zhì)能方程：_.(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量_組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象4結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個_時需要的能量，或若干個核子在核力作用下結(jié)合成_時需要的能量五、核裂變和核聚變1重核裂變(1)定義：使重

3、核分裂成_的原子核的核反應(yīng)Emc2小于核子原子核質(zhì)量較小(2)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時放出三個中子，核反應(yīng)方程為(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：要有足夠濃度的235U；鈾塊體積需_臨界體積，或鈾塊質(zhì)量_臨界質(zhì)量2輕核聚變(1)定義：兩個輕核結(jié)合成_的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變(2)聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬度的高溫大于大于較重課堂互動講練一、三種射線的比較射線射線射線組成高速氦核流高速電子流高頻電磁波帶電荷量2ee0質(zhì)量4mp(mp1.671027 kg)靜止質(zhì)量為

4、零速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細(xì)、較長、曲折最長即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1.(2009年高考上海卷)放射性元素衰變時放出的三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是()A射線，射線，射線B射線，射線，射線C射線，射線，射線 D射線，射線，射線解析：選B.由放射線的本質(zhì)和特性知，三種射線的穿透能力是射線最強(qiáng)，射線最弱，由此可知，選項(xiàng)B正確二、原子核的衰變1原子核衰變規(guī)律式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)

5、生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，表示半衰期(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)特別提醒：(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個別或少數(shù)原子核，無半衰期可言(2)原子核衰變時質(zhì)量數(shù)守恒，核反應(yīng)過程前、后質(zhì)量發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)而釋放出核能即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2.關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的有()A是原子核質(zhì)量減少一半所需的時間B是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間C把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的半衰期D可以用來測定地質(zhì)年代、生物年代等解析：選

6、BD.原子核衰變成新核，新核與未衰變的核在一起，故半衰期并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半，A錯B對；衰變快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，常用其測定地質(zhì)年代、生物年代等，故C錯D對三、核反應(yīng)的四種類型特別提醒：(1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程解析：選AC.衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，A正確；衰變是放射出電子的天然放射現(xiàn)象，而B項(xiàng)是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯；C項(xiàng)是輕核的聚變，D項(xiàng)是衰變現(xiàn)象，故C對D錯四、核能

7、的產(chǎn)生和計(jì)算1獲得核能的途徑(1)重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程，同時釋放大量的核能要使鈾235發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積重核的裂變：如應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆(2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必須達(dá)到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)輕核的聚變：如應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng)2核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即Emc2(m的單位：kg)(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏能量，則Em931.5 MeV(m的單位：u,1 u1.660610

8、27 kg)(3)核反應(yīng)遵守動量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律來計(jì)算核能特別提醒：(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損(2)愛因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系(即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量)質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個數(shù)是不變的(3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)4.(2010年高考北京卷)太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少太陽每秒鐘輻射出的能量約

9、為41026 J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A1036 kgB1018 kgC1013 kg D109 kg解析：選D.本題考查了愛因斯坦質(zhì)能方程，解答本題要熟記公式Emc2.由公式可得： m ，所以D選項(xiàng)正確經(jīng)典題型探究題型一衰變次數(shù)的分析與半衰期的計(jì)算例1圖1231【解析】(1)選ABD.設(shè)衰變次數(shù)為x，衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得2322084x90822xy解得x6，y4，C錯D對鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對【答案】(1)ABD(2)正電子56天題型二核反應(yīng)方程及反應(yīng)類型例2(1)_是發(fā)現(xiàn)

10、中子的核反應(yīng)方程，_是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，_是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程(2)求B項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)(3)判斷以上五個核反應(yīng)的反應(yīng)類型【思路點(diǎn)撥】根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的基本規(guī)律，正確書寫方程，還要注意衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變的區(qū)別【解析】(1)E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，A是氫彈，B是原子彈的核反應(yīng)方程(2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定X質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為：1445688.(3)衰變是原子核自發(fā)地放出粒子或粒子的反應(yīng)，C是衰變，D是衰變，E是人工控制的原子核的變化，屬人工轉(zhuǎn)變，裂變是重核吸收中子后分裂成幾個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，B是裂變，聚變是幾個輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng)，A是聚變【答案】(1)EBA(2)14488(3)見解析假設(shè)兩個氘核在一直線上相碰發(fā)生聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.0136 u，中子的質(zhì)量是1.0087 u，