核反应核能.doc

原子 原子核 制作 朱强 审核 高三物理组
核反应 核能
（一）原子核中质子与中子的比例
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。
核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。
（二）核能
研究发现: 将原子核拆成核子时要提供巨大的能量
γ 不小于2.22兆电子伏
使核子结合成原子核要放出巨大的能量
E不小于2.22兆电子伏
1. 结合能：核子 时放出的能量或原子核 时放出的能量，都叫原子核的结合能(核能) 。
核能： 中放出的能量
2. 平均结合能: 核子结合为原子核时, ________ _______叫平均结合能. 表示了原子核的_______程度.
3.质能方程
爱因斯坦从相对论中得出：质量和能量不是独立的，他们密切相关，一定的质量对应着一定的能量，质量大对应的能量多。质量和能量不能相互转化，但若质量变少了，它对应的能量也就变少了。物体具有的能量与它的质量存在着严格的正比关系．
质能方程: 爱因斯坦在相对论中指出, 物体的能量和质量是相对应的, 物体的能量与质量的关系式
4.质量亏损方程：当核反应放出能量时, 质量要亏损，
例如
中子的质量 =1.6749×10－27Kg
质子的质量 = 1.6726×10－27Kg
中子和质子的质量和 = 3.3475×10－27Kg
氘核的质量 = 3.3436×10－27Kg
质量差 = 0.0039×10－27Kg
有关问题的理解和注意事项
①核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以g光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.
②核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.
③质量亏损并非质量消失,而是减少的质量Dm以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.
④公式ΔE=Δm·c2 的单位问题
常用单位: Dm用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2”
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)
⑤核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级.

5．获得核能的途径：
（1）重核裂变：重核分裂成质量较小的中等质量的核, 释放出核能的反应, 称为裂变.
①铀核的裂变：用中子轰击铀核, 可以发生裂变, 裂变后会释放几个中子, 同时释放能量.

②链式反应：一个中子轰击铀核使之裂变, 放出几个中子, 这几个中子再轰击其他铀核裂变, 依次裂变就会不断的进行下去, 叫链式反应；链式反应可以短时间内释放出巨大的能量, 产生爆炸, 原子弹爆炸就是一种链式反应过程。
③核能的利用---核电站：利用核能发电, 它的核心是核反应堆
（2）轻核聚变：质量数小的核结合在一起叫核聚变, 可以释放大量的原子能.
①热核反应：
②条件: 几百万度的高温
太阳内部不断地进行着轻核的聚变, 释放能量

例37．下列关于核能的应用正确的说法是( )

A. 原子弹爆炸是重核的裂变 B. 氢弹爆炸是重核的裂变
C. 目前核电站利用的是轻核聚变反应 D. 我国秦山和大亚弯核电站利用的重核裂变
例38．下列说法不正确的是( ).
Ａ．是聚变 Ｂ．是裂变
Ｃ．是α衰变 Ｄ．是裂变
例39．1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家。在下面的一些核反应方程中，
① ②
③ ④
属于研究“两弹”的基本核反应方程式的是 （ ）
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④

例40.一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是m1、m2、m3，则（ ）
A．由于反应前后质量数不变，所以m1＋m2＝m 3
B．由于反应时释放了能量，所以m1＋m2＞m 3
C．由于反应在高温高压下进行，从而吸收能量，所以m1＋m2＜m3
D．反应时产生了波长为（m1＋m2－m3）c2／h的光子（式中c是光速、h是普朗克恒量）
例41.两个原子核可聚变成一个原子核，核反应方程为。已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3。关于它们质量间的关系式正确的是( )
A．2 m1= m3+ m2 B．2 m1> m3+ m2 C．2 m1< m3+ m2 D．2 m1+ m2= m3

例42.有一种核聚变反应为：。已知的质量为2.0136u，的质量为1.0073u，X的质量为3.0180u。则下列说法正确的是（ ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．X是质子，该反应吸收能量　　　　　 B．X是氕，该反应吸收能量
C．X是氘，该反应释放能量 　　　　D．X是氚，该反应释放能量
例43.氦原子的质量为, 电子的质量为, 质子的质量为, 中子的质量为, 则氦原子核的结合能表示为( )
A. B.
C. D.
例44.一个静止的核转变为核时放出一个α粒子，已知、和的原子量分别为M0、M1 和M2，阿伏加德罗常数为N，且忽略原子中核外电子的质量。则在此核反应过程中释放的总能量T等于（ ）
A．（M0－M1－M2）c2 B．（M1+M2－M0）c2
C．（M0－M1－M2）c2/N D．（M1+M2－M0）c2/N

例45. 某静止的放射性元素的原子核，放出一个α粒子后转变成某种新核Y，设衰变过程产生的核能以动能的形式释放，若已知α粒子的动能为Ek，则 （ ）
A．新核Y的动能为 B．新核Y的动能为
C．衰变中的质量亏损为 D．衰变中的质量亏损为

例46．云室处在磁感强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得α粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损。（涉及动量，新核动能问题时，亏损的质量可忽略不计。）

例47．两个中子和两个质子可以结合成一个氦核,已知中子的质量是1.008665u,质子的质量是1.007276u,氦核的质量是4.0026u,求此核反应的质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克,C=3×108米／秒)

例48.一个电子（质量为m，电荷量为－e）和一个正电子（质量为m，电荷量为e），以相等的初动能Ek相向运动并碰到一起，会发生“湮灭”现象而产生两个频率相同的光子。设产生的光子频率为ν，则这两个光子的能量都为hν，动量分别为p和p′，则下面关系中正确的是（ ）
A．hν＝mc2 ，p＝p′ B．hν＝mc2，p＝p′
C．hν＝mc2+Ek，p＝－p′ D．hν＝（mc2+Ek），p＝－p′

4