（新课标）高考物理总复习讲义 第13章 第3讲 核反应和核能

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1、第3讲　核反应和核能知识一　天然放射现象和衰变1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：X→Y＋Heβ衰变：X→Y＋e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．知识二　核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生

2、新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.考点一　衰变和半衰期一、原子核衰变规律衰变类型α衰变β衰变衰变方程X→Y＋HeAZX→Y＋e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体抛射出中子转化为质子和电子2H＋2n→H

3、en→H＋e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒二、对半衰期的理解1．根据半衰期的概念，可总结出公式N余＝N原()t/τ，m余＝m原()t/τ式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．2．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．——————[1个示范例]——————　(2012·大纲全国高考)U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则(　　)A．m＝7，n＝3　　　　　　　B．m＝

4、7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18【解析】　核反应的基本规律是质量数守恒、电荷数守恒，即235＝4m＋207,92＝2m＋82－n，解得m＝7，n＝4.【答案】　B——————[1个预测例]——————　约里奥—居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mgP随时间衰变的关系如图13－3－1所示，请估算4mg的P经多少天的衰变后还剩0.25mg?图13－3－1【解析】　写出衰变方程P→Si＋e，故这种粒子为e(

5、正电子)，由m－t图象知P的半衰期为14天，由m余＝m原()得0.25mg＝4mg×()，故t＝56天．【答案】　e(正电子)　56天考点二　核反应方程的书写一、类型对比类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发92U→90Th＋Heβ衰变自发90Th→91Pa＋　0－1e人工转变人工控制7N＋He→8O＋H(卢瑟福发现质子)He＋Be→6C＋n(查德威克发现中子)Al＋He→P＋n约里奥—居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子P→Si＋　0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制92U＋n→56Ba＋Kr＋3n92U＋n→54Xe＋Sr＋10n轻核聚变目前无法控制H＋H→He＋

6、n二、注意问题1．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箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．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撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．　(2013·上海高考)放射性元素PO衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是________；用此衰变过程中发出的射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是________．【解析】　根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是PO→Pb＋He.用α射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素

7、和另一种粒子，此核反应过程的方程是：He＋F→Ne＋H.【答案】　PO→Pb＋He　He＋F→Ne＋H考点三　核能的产生和计算一、获得核能的途径1．重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．2．轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．二、核能的计算方法1．应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损