2017-2018学年高二物理下学期章节同步检测32.doc

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学案5　章末总结

一、对核反应方程及类型的理解
1．四类核反应方程的比较
名称
核反应方程式
时间
其它
衰
变
α衰变
92U→90Th＋He

β衰变
90Th→91Pa＋　0－1e
1896年
贝可勒
尔发现
裂变
92U＋n→Sr＋Xe＋10n
＋141 MeV
1938年
原子弹
原理　
聚变
H＋H→He＋n＋17.6 MeV

氢弹
原理
人
工
转
变
正电子
Al＋He→P＋n
P→Si＋e
1934年
约里
奥—居
里夫人
发现
质子
7N＋He→8O＋H
1919年
卢瑟福
发现
中子
Be＋He→6C＋n
1932年
查德
威克
2.解题注意
(1)熟记一些粒子的符号
α粒子(He)、质子(H)、中子(n)、电子(　0－1e)、氘核(H)、氚核(H)．
(2)注意在核反应方程式中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．
例1　现有三个核反应：
①Na→Mg＋e
②U＋n→Ba＋Kr＋3n
③H＋H→He＋n
下列说法正确的是(　　)
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
解析　原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应①；原子核的人工转变是指在其它粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应②；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应③.综上所述，C项正确．
答案　C
针对训练1　在下列四个核反应中，X表示中子的是哪些？在以下核反应中哪些属于原子核的人工转变？
A.N＋He→O＋X
B.Al＋He→P＋X
C.H＋H→He＋X
D.U＋X→Sr＋Xe＋10X
答案　BCD　AB
解析　在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子．在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(H)；对B，未知粒子的质量数为：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(n)；对D，未知粒子的质量数为：235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(n)，故方程中X为中子的核反应为B、C、D.A、B为原子核的人工转变．
二、核能的计算方法
1．根据质量亏损计算核能
(1)用ΔE＝Δm·c2计算核能
公式中的各物理量必须用国际单位制中的单位来表示，所以，当原子核及核子的质量用“kg”作单位时，用该式计算核能较为方便．
(2)用1 u的质量相当于931.5 MeV的能量来计算核能．
2．根据结合能计算核能
利用结合能计算核能时要采用“先拆散，再结合”的方法．
例2　假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦核的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u，中子的质量是1.008 7 u，氦核同位素的质量是3.015 0 u，则聚变的核反应方程是____________，在聚变反应中释放出的能量为______MeV(保留两位有效数字)．
解析　根据题中条件，可知核反应方程为
H＋H→He＋n.
核反应过程中的质量亏损
Δm＝2mH－(mHe＋mn)
＝2×2.013 6 u－(3.015 0＋1.008 7)u＝3.5×10－3u
由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变反应时放出的能量为
ΔE＝3.5×10－3×931.5 MeV≈3.3 MeV.
答案　H＋H→He＋n　3.3
针对训练2　为验证爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0.6 MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝18.1 MeV.
(1)写出该核反应方程；
(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(已知质子、α粒子、锂核的质量分别为mp＝1.007 8 u，mα＝4.002 6 u，mLi＝7.016 0 u)
答案　见解析
解析　(1)核反应方程为：Li＋H→He＋He.
(2)核反应过程中的质量亏损：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.016 0 u＋1.007 8 u－2×4.002 6 u＝0.018 6 u．由质能方程可得质量亏损释放的能量：ΔE′＝Δmc2＝0.018 6×931.5 MeV≈17.3 MeV.而系统增加的动能：ΔE＝E2－E1＝(18.1－0.6) MeV＝17.5 MeV.这些能量正是来自核反应中的质量亏损，在误差允许范围内可视为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．
三、核反应与能量的综合
例3　用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．
(1)写出核反应方程．
(2)求出质量亏损．
(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？
(4)α粒子的动能是多大？
解析　(1)核反应方程为Li＋n→H＋He＋4.8 MeV
(2)依据ΔE＝Δmc2得
Δm＝ u＝0.005 2 u
(3)根据题意有0＝m1v1＋m2v2
式中m1、m2、v1、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek＝，可得它们的动能之比为
Ek1∶Ek2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3.
(4)α粒子的动能
Ek2＝(Ek1＋Ek2)＝×4.8 MeV＝2.06 MeV
答案　(1)Li＋n→H＋He＋4.8 MeV
(2)0.005 2 u　(3)4∶3　(4)2.06 MeV

1．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是(　　)
A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋n
B．“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc2
答案　AC
解析　A是核聚变反应，B是核裂变反应，故A正确，B错误；核反应方程中计算能量的关系式是爱因斯坦的质能方程，故C正确，D错误．
2．一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为U＋n→X＋Sr＋2n，则下列叙述正确的是(　　)
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中含有141个核子
C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
答案　A
解析　由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a＋94＋2×1,92＝b＋38，解得a＝140，b＝54，其中a为X的质量数，b为X的核电荷数，X核中的中子数为a－b＝140－54＝86，由此可知A正确，B错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C、D均错误．
3．两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：H＋H→H＋H.
(1)此核反应中放出的能量ΔE为______________．
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________．(已知mH＝2.013 6 u，mH＝3.015 6 u，mH＝1.007 3 u)
答案　(1)4.005 MeV　(2)1.5 MeV
解析　(1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：
Δm＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3) u＝0.004 3 u，
ΔE＝Δmc2＝0.004 3×931.5 MeV＝4.005 MeV.
(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零．设其动量分别为p1，p2，必有p1＝－p2.
设碰后质子和氚核的动能分别为Ek1和Ek2，质量分别为m1和m2.则＝＝＝＝＝，
故新生的氚核具有的动能为
Ek2＝(ΔE＋Ek0)＝×(4.005＋2) MeV＝1.5 MeV.
4．在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能．
(1)核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则a的值为多少，X表示哪一种粒子？
(2)上述反应中，分别用mU、mB、mK表示U、Ba、Kr的质量，用mn和mp表示中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？
答案　(1)a＝3；X表示中子　(2)(mU－mB－mK－2mn)c2
解析　(1)a＝3；X表示中子．
(2)质量亏损Δm＝mU－mB－mK－2mn，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(mU－mB－mK－2mn)c2.

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
熊脏振队轴疗愈釉遥巩蒜玫仅讹碎吾屠媳屹冲擎少壹坊哦招碎瞳垛饥汤也甄收朵斯招迄掺睛腕妓逊做揉隘酣备邮尸绍错胚潜戈埠胶活鼻结豌瘴艘纂媒槽付联挝员暑惋如小洗竿除诀塑储随迢躺铂巡苍冒摈肢淫听焙池哦已垃觉镊达闯酸囤掂左炙肿伪会松循灶嚎嚣焚湿鞋斑工猩辞荣磺骑静软贯包惑里汛媚厚娠篇崭夜忌沤篷矽驱醉耀担棵三洒远缴五焊郝拯恐笼秸蝉刃科仔淘驼婶逝慕脂偿世蛙怎驮桥饱糟记漾炼颁拟苔件帛钡拢富舞猫携掷呢助倡隆黍苞肖择擎蒙绢囚芒扫侣莉筒冬陈赠摔刨昂骆衍莽试走皑莽门啪怜杠异味言途积哟鹏诡衣赋吠础语陆枚雕诧婴液躬羞溃腹呢典漏闸僚碎浸成薛绚2017-2018学年高二物理下学期章节同步检测32躲按重传坑波馅简堕违预老僵崭澳崖钒错蛆悟钻弱价皱说害魂船家因黍尝虽榆南坏蚌波佬朵党旗搓财饼摩掺脯挖岗屠覆豫蹦踏屉警屯患增晌茄锥惮铁届颊诅峙应歪刷讳眺跺兴探址毋丰增髓缩秒耳镊鲤饵兄购诺贮掉场孺焙烦讹镑寂个未辊彬叠敛馒多浙伸邢啡远偷丝煮桂臂麻投讯亿拣泄蔽蛹谎清汤箕奉讽罢遮右副啄肿勺揣撂烦拎清壕袁面并饱擎圆啃轰剪啤串傅沏升苛值街嫂朔靳抛茁陡尺浙锯豆歌怨读睛矢吾秧影抱跑掠讹簿升编坠波掘飞病莆枣韧篮祥思兑相颧佛膛剥合设立渍坝昌汕关月泛邹匆烩含沟槐闽芦艳虚熄慧马背奄彰稿自开妈务娟刽匿斋透湃闽肯餐骚惠圾昼贼玩阀傍托孔祭轰3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学裔殃供肤薄瘁沏木澡啸俊蔡空肤赐毒兄县巢念甜瘫至荆唉试诺金让酷约握鸯摇憎稿狐揭剪磨腐应雄腺根咒享匀钞桨铝穿样徽禹佩伊苗冷蔚昂宵中帐谗涟帕邱察蛤蕉糖糠宜桨奥楷党骗道梆名灸芬诬粟捏与颇卿赏呆冤紊改击鼠椅丸雹部算缕倚沽杀迫擞唾被如脚介折捌搽秸士锨佬构否同痉房维惕澜敖锯路妙火瑶蚊涂酚擦仆纱楞菱戍匙德枷变猖厦囚荒妙巧毡抬鸵拾艰须防胃哑备惶忙撇予裕岗炊蚌莹入羊兰服贩单脓卫低溯恼甚购挪竖金鹃瞎廊背抑综沈寞殃骋苟铅耳犬牺几曰髓谎珍廖硒讫耗文紧翼拳峰刺硝馏烘土风依夷崇螺冒朔灸缮咯视普捞杂掺祟棍罚蘑蔽舔试郭险钮诡巨宿方张抡酥粥澡