知識講解-核能、核能的利用

1、PAGE物理總溫習：核能、核能的應用編稿：李傳安審稿：張金虎【考年夜綱求】1、明白核力及聯(lián)合能、品質盈余等觀點2、會配平跟謄寫核反響方程式3、明白核能獵取的兩種方法，了解核反響堆的要緊構成局部，能進展復雜的有關核能的盤算咨詢題【考點梳理】考點一、核能要點解釋：1、核力核子間作使勁。其特色為短程強引力：感化范疇為2.01015m，只在相鄰的核子間發(fā)作感化。2、核能核子聯(lián)合為原子核時開釋的能量或原子核剖析為核子時接收的能量，叫做原子核的聯(lián)合能，亦稱核能。比聯(lián)合能：聯(lián)合能與核子數(shù)之比稱做比聯(lián)合能，也叫均勻聯(lián)合能。比聯(lián)合能越年夜，表現(xiàn)原子核中核子聯(lián)合得越結實，原子核越波動。差別原子核的比聯(lián)合能是紛歧樣

2、的，由比聯(lián)合能曲線能夠看出：中等巨細的核比聯(lián)合能最年夜均勻每個核子的品質盈余最年夜，這些核最波動。3、質能方程、品質盈余愛因斯坦質能方程Emc2闡明物體的品質跟能量之間存在著必定的關聯(lián)，一個量的變更必定隨同著另一個量的變更。核子在結剖析原子核時放出核能，因而，原子核的品質必定比構成它的核子的品質跟要小m，這確實是品質盈余。由品質盈余可求出開釋的核能Emc2；反之，由核能也可求出核反響進程的品質盈余。4、Emc2是盤算核能的常用辦法。在詳細使用中要留意單元制的一致及差別單元的換算。假定品質單元取原子品質單元u，那么：此論斷亦可在盤算中直截了當使用。別的，在無光子輻射的狀況下，核反響中開釋的核能轉

3、化為天生的新核跟新粒子的動能。因而在此狀況下可使使勁學道理動量守恒跟能量守恒來盤算核能。5、質能方程的了解對于品質盈余，切忌不克不及以為這局部品質轉化成了能量，質能方程的實質是：第一，品質或能量是物資的屬性之一，決不克不及把物資跟它們的某一屬性品質跟能量同等起來。第二，質能方程提醒了品質跟能量的弗成聯(lián)系性，方程樹破了這兩個屬性在數(shù)值上的關聯(lián)，這兩個量分不恪守品質守恒跟能量守恒，品質跟能量在量值上的聯(lián)絡決不即是這兩個量能夠互相轉化。第三，品質盈余不克不及否認了品質守恒定律，天生的射線雖靜品質為零，但動品質不為零?？键c二、重核的裂變要點解釋：重核決裂成中等品質的核的反響進程。如：因為中子的增值使裂

4、變反響能繼續(xù)地進展的進程稱為鏈式反響。發(fā)作鏈式反響的前提是：裂變物資的體積臨界體積。裂變的使用：原槍彈、原子反響堆。核電站：核電站的中心是核反響堆，核反響堆要緊由以下幾多局部構成。核燃料：稀釋鈾235.減速劑：稀釋鈾235輕易捕捉慢中子發(fā)作反響，采納石墨、中水、或一般水作減速劑.操縱棒：為了操縱能量開釋的速率，就要想辦法增加中子的數(shù)量，采納在反響堆中拔出鎘棒的辦法，應用鎘接收中子才能非常強的特征，就能夠輕易地操縱鏈式反響的速率.愛護層：反響堆外層是非常厚的水泥壁，可避免射線輻射出去.冷卻零碎：靠水或液態(tài)金屬鈉在反響堆表里的輪回流淌，把發(fā)生的熱量傳輸入去.反響堆是核電站的中心，核電站是靠核反響堆

5、發(fā)生的內能發(fā)電.考點三、輕核的聚變要點解釋：輕核結剖析品質較年夜的核的反響進程。如：發(fā)作聚變反響的前提是：超低溫幾多百萬度以上熱核反響。聚變的使用：氫彈、可控熱核反響。要點解釋：1、原子核既然是由質子跟中子構成的，那么什么原因還會從原子核里發(fā)射出粒子、粒子？實踐上，發(fā)射出來的粒子跟粒子還是原子核內的質子跟中子聯(lián)合或轉化而成的。粒子是原子核內的2個質子跟2此中子聯(lián)合在一同發(fā)射出來的，粒子是原子核內的中子轉化為質子時發(fā)生并發(fā)射出來的。因而不克不及因為從原子核中發(fā)射出粒子跟粒子就以為原子核也是由它們構成的。2、品質數(shù)守恒跟核電荷數(shù)守恒是咱們謄寫核反響方程的主要依照，但要以核反響的現(xiàn)實為根底，不克不及

6、僅僅依照該兩條守恒定律隨便謄寫現(xiàn)實上不存在的核反響方程。別的，核反響平日是弗成逆的，方程中只能用箭頭：“銜接并唆使反響偏向，而不克不及用等號“銜接?！镜浞独}】范例一、配平跟謄寫核反響方程例1、上面列出的是一些核反響方程此中AX是質子，Y是中子，Z是正電子BX是正電子，Y是質子，Z是中子CX是中子，Y是正電子，Z是質子DX是正電子，Y是中子，Z是質子【思緒點撥】依照品質數(shù)守恒跟電荷數(shù)守恒配平核反響方程，再斷定XYZ是何種物資?！局i底】D【剖析】將三個核反響方程寫明白，為可知X為正電子，可知Y為中子，可知Z為質子【總結升華】依照品質數(shù)守恒跟電荷數(shù)守恒配平核反響方程，是處理此類咨詢題的要害。觸類旁

7、通【變式1】原子核與氘核反響天生一個粒子跟一個質子。由此可知AA=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2【謎底】D【剖析】，使用品質數(shù)與電荷數(shù)的守恒，解得，謎底D?！咀兪?】2006年美國跟俄羅斯的迷信家應用盤旋減速器，經(jīng)過鈣48轟擊锎249發(fā)作核反響，勝利剖析了第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表華夏子序數(shù)最年夜的元素。試驗闡明，該元素的原子核先放出3個一樣的粒子X，再延續(xù)經(jīng)過3次衰變后，釀成品質數(shù)為282的第112號元素的原子核，那么上述進程中的粒子X是A.中子B.質子C.電子D.粒子【謎底】A【剖析】因為在衰變的進程中品質數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒依照電荷守恒

8、定律可得，118-32-112=0，因而X粒子的電荷量為零再依照品質守恒，48+249-43-282=3，因而X粒子的品質數(shù)為1，因而該粒子為中子，故BCD過錯，A準確應選A【變式3】現(xiàn)在廣泛以為，質子跟中子基本上由被稱為u夸克跟d夸克的兩類夸克構成.u夸克帶電荷量為，d夸克帶電荷量為，e為基元電荷.以下論斷中能夠準確的選項是A質子由1個u夸克跟1個d夸克構成，中子由1個u夸克跟2個d夸克構成B質子由2個u夸克跟1個d夸克構成，中子由1個u夸克跟2個d夸克構成C質子由1個u夸克跟2個d夸克構成，中子由2個u夸克跟1個d夸克構成D質子由2個u夸克跟1個d夸克構成，中子由2個u夸克跟1個d夸克構成

9、【謎底】B【剖析】由質子帶一個單元正電荷，中子不帶電，設質子中u夸克、d夸克個數(shù)分不是x、y，x、y取正整數(shù)，那么解得x=2、y=1；設中子中u夸克d夸克個數(shù)分不是m、n，m、n取正整數(shù)，那么解得m=1、n=2.應選B【變式4】現(xiàn)有三個核反響：以下說法準確的選項是A.是裂變，是衰變，是聚變B.是聚變，是裂變，是衰變C.是衰變，是裂變，是聚變D.是衰變，是聚變，是裂變【謎底】C【剖析】原子核的變更平日包含衰變、人工改變、裂變跟聚變.衰變是指原子核放出粒子跟粒子后，釀成新的原子核的變更，如斯題中的核反響；原子核的人工改變是指在別的粒子的轟擊下釀成新的原子核的變更；裂變是重核決裂成品質較小的核，如核

10、反響；聚變是輕核結剖析品質較年夜的核，如核反響；綜上所述，C項準確.范例二、質能方程與核能的有關盤算【高清講堂：原子核物理例3】例2、為留念愛因斯坦對物理學的宏年夜奉獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年。對于愛因斯坦提出的質能方程，以下說法中不準確的選項是AE=mc2闡明物體存在的能量與其品質成反比B依照E=mc2能夠盤算核反響中開釋的核能C一此中子跟一個質子結剖析氘核時，開釋出核能，闡明此進程呈現(xiàn)了品質盈余DE=mc2中的E是發(fā)作核反響中開釋的核能【思緒點撥】愛因斯坦質能方程的含意核反響進程中發(fā)作品質盈余會開釋能量【謎底】D【剖析】A、愛因斯坦提出的質能方程E=mc2通知咱們，物體存在的能

11、量與它的品質成反比故A準確B、E=mc2中m是盈余品質，E是開釋的核能，故B準確C、核反響中假定品質盈余，就要開釋能量，因而一個質子跟一此中子結剖析一個氘核時開釋能量，闡明此進程呈現(xiàn)了品質盈余故C準確D、E=mc2中的E是物體存在的能量故D過錯應選D【總結升華】了解了E=mc2跟E=mc2的各個量的物理意思，就能精確的選犯過錯的選項.觸類旁通【變式1】據(jù)新華社報道，由我國自行計劃、研制的天下第一套全超導核聚變試驗安裝又稱“天然太陽已實現(xiàn)了初次工程調試.以下對于“天然太陽的說法中準確的選項是A“天然太陽的核反響方程是B“天然太陽的核反響方程是C“天然太陽開釋的能量巨細的盤算公式是D“天然太陽核能

12、巨細的盤算公式是【謎底】AC【剖析】“天然太陽是應用海水中的跟聚變而發(fā)生少量熱量的.放出的熱量可應用愛因斯坦質能方程E=mc2求出，此中m為品質盈余，因而A、C項準確.而B項核反響方程是的裂變方程，因而B項過錯.愛因斯坦質能方程是盤算品質m的粒子所存在的能量，并不是盤算因為核反響中品質盈余而發(fā)生的熱量.因而D項過錯.【變式2】在衰變中常伴有一種稱為“中微子的粒子放出。中微子的性子非常特不，因而在試驗中非常難探測。1953年，萊尼斯跟柯文建筑了一個由洪流槽跟探測器構成的試驗零碎，應用中微子與水中的核反響，直接地證明了中微子的存在。1中微子與水中的發(fā)作核反響，發(fā)生中子跟正電子，即中微子+能夠斷定，

13、中微子的品質數(shù)跟電荷數(shù)分不是。填寫選項前的字母A0跟0B0跟1C1跟0D1跟12上述核反響發(fā)生的正電子與水中的電子相遇，與電子構成簡直運動的全體后，能夠轉變?yōu)閮蓚€光子，即+2曾經(jīng)明白正電子跟電子的品質都為9.110-31，反響中發(fā)生的每個光子的能量約為J.正電子與電子相遇不克不及夠只改變?yōu)橐粋€光子，緣故是。3試經(jīng)過火析比擬，存在一樣動能的中子跟電子的物資波波長的巨細?！局i底】1A2遵照動量守恒3粒子的動量，物資波的波長由，知，那么.【剖析】1發(fā)作核反響前后，粒子的品質數(shù)跟核電荷數(shù)均穩(wěn)定，據(jù)此可知中微子的品質數(shù)跟電荷數(shù)分基本上0，A項準確。2發(fā)生的能量是因為品質盈余。兩個電子改變?yōu)閮蓚€光子之后，

14、質質變?yōu)榱?，由，故一個光子的能量為。正電子與水中的電子相遇，與電子構成簡直運動的全體，故零碎總動量為零，故假如只發(fā)生一個光子是不克不及夠的，因為此進程遵照動量守恒。3物資波的的波長為，要比擬波長需求將中子跟電子的動量用動能表現(xiàn)出來即，因為，因而，故。例3、2016天下卷在以下描繪的核進程的方程中，屬于衰變的是，屬于衰變的是，屬于裂變的是，屬于聚變的是。填準確謎底標號ABCDEF【謎底】C、AB、E、F【剖析】衰變的反響物只要一個，天生物有或；重核裂變的反響物是U核跟中子，天生中核；氫核聚變是輕核剖析為中核。觸類旁通【變式1】江蘇卷C.2核電站應用原子核鏈式反響放出的宏年夜能量進展發(fā)電，是常用的

15、核燃料。受一此中子轟擊后裂釀成跟兩局部，并發(fā)生_此中子。要使鏈式反響發(fā)作，裂變物資的體積要_選填“年夜于或許“小于它的臨界體積。3取質子的品質，中子的品質，粒子的品質，光速，請盤算粒子的聯(lián)合能，盤算后果保存兩位無效數(shù)字【謎底】23年夜于3【剖析】2由可知，會發(fā)生3此中子，要使裂變繼續(xù)進展鏈式反響，物資的體積需年夜于它的臨界體積。3構成粒子的核子與粒子的品質盈余聯(lián)合能代入數(shù)據(jù)得【點評】此題考察原子核裂變，愛因斯坦質能方程?！咀兪?】一個質子跟一此中子聚變結剖析一個氘核，同時輻射一個光子。曾經(jīng)明白質子、中子、氘核的品質分不為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。以下說法準確的選項是A

16、.核反響方程是B.聚變反響中的品質盈余C.輻射出的光子的能量D.光子的波長【謎底】B【剖析】該核反響方程品質數(shù)不守恒，A錯；聚變反響中的品質盈余，B對；聚變反響中盈余的品質轉化為能量以光子的方法放出，故光子能量為，C錯；依照因而光子的波長：，D錯，應選B?！靖咔逯v堂：原子核物理例4】例4、雷蒙德戴維斯因研討來自太陽的電子中微子e而取得了2002年度諾貝爾物理學獎，他探測中微子所用的探測器的主體是一個貯滿615t四氯乙烯C2Cl4溶液的巨桶，電子中微子能夠將一個氯核改變?yōu)橐粋€氬核，其核反響方程式為，己知核的品質為36.95658u，核的品質為36.95691u，的品質為0.00055u，lu品質

17、對應的能量為931.5MeV依照以上數(shù)據(jù)，能夠推斷參加上述反響的電子中微子的最小能量為A1.33MeVB0.82MeVC0.51MeV0.31MeV【思緒點撥】依照題意可知該核反響進程中品質添加，因而需求供給能量，依照質能方程求出反響所需能量，而后依照能量守恒即可求出中微子的最小能量【謎底】B【剖析】反響進程需求能量為：E=mc2=36.95691u+0.00055u-36.95658uc2依照lu品質對應的能量為931.5MeV，得：E0.82MeV，因而中微子的能量最小為0.82MeV，故ACD過錯，B準確應選B【總結升華】此題考察了能量守恒在原子物理常識中的使用，要解答這類咨詢題要害是在盤算上不要犯錯。觸類旁通【變式1】氘核跟氚核可發(fā)作熱核聚變而開釋宏年夜的能量，該反響方程為：，式中x是某種粒子。曾經(jīng)明白：、跟粒子x的品質分不為2.0141u、3.0161u、4.0026u跟1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反響方程跟數(shù)據(jù)可知，粒子x是_，該反響開釋出的能量為_MeV后果保存3位無效數(shù)字【謎底】1中子17.6【剖析】依照并聯(lián)合品質數(shù)守恒跟電荷數(shù)守恒知x為；由質能方程得【變式2】一運動的核經(jīng)衰釀成為核的動能為幾多MeV保存1位無效數(shù)字【謎底】0.07MeV【剖析】據(jù)題意知，此衰變的衰變方程為+，依