原子的核能方程式??

【专家解说】：15.3 核反应 核能 质能程、考点聚焦核能.质量亏损.斯坦质能程 Ⅱ要求核反应堆.核电站 Ⅰ要求重核裂变.链式反应.轻核聚变 Ⅰ要求控热核反应. Ⅰ要求二、知识扫描1、 核反应核物理原核其粒轰击产新原核程称核反应.典型原核工转变 N+ He O+ H 质 H发现程 卢瑟福 Be+ He C+ n n发现程 查德威克2、 核能(1)核反应放能量称核能(2)质量亏损:原核质量于组核质量.质量亏损.(3)质能程: 质能关系E=mc2 原核结合能ΔE=Δmc23、 裂变重核裂质量较核释放核能反应叫裂变典型裂变反应: U+ n Sr+ Xe+10 n4.轻核聚变轻核结合质量较核释放核能反应叫轻核聚变.聚变反应释放能量较典型轻核聚变: H+ H He+ n5.链式反应 重核吸收发裂变裂两等质量核同释放若干些再引起其重核裂变使种裂变反应断进行种反应叫重核裂变链式反应三、题精析例1.雷蒙德·戴维斯研究自太阳电微(v)获2002度诺贝尔物理奖.探测微所用探测器主体贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液巨桶.电微氯核转变氢核其核反应程式 νe+3717Cl→3718Ar十 0-1e 已知3717Cl核质量36.95658 u3718Ar核质量36.95691 u 0-1e质量0.00055 u1 u质量应能量931.5MeV.根据数据判断参与述反应电微能量 (A)0.82 Me V (B)0.31 MeV (C)1.33 MeV (D)0.51 MeV[解析] 由题意:电微能量E =mc2-(mAr+me-mCl)·931.5MeV=(36.95691+0.00055-36.95658)×931.5MeV=0.82MeV则电微能量 Emin=0.82MeV [点评] 应用斯坦质能程注意单位使用 用kg单位c用m/s 单位J像本题利用1 u质量应能量931.5MeV. 例2、质、氘核质量别m1、m2、m3质结合氘核发γ射线已知普朗克恒量h真空光速c则γ射线频率υ= ______ .[解析] 核反应释放能量ΔE=Δmc2释放光形式释放由于光能量hυ依能量守恒定律知:hυ=Δmc2据便求光频率 质结合氘核: H+ n H+γ核反应质量亏损: Δm=m1+m2-m3根据斯坦质能程 ΔE=Δmc2 核反应放能量 ΔE=(m1+m2-m)c2 γ射线形式放由E=hυ υ= [点评] 题考查计算质量亏损根据斯坦质能程确定核能.关键质量亏损理解确定.例3、图所示界匀强磁场磁应强度B区域足够向垂直于纸面向直角坐标系xoyy轴磁场左边界A固定x轴放射源内装镭核( )沿着与+x 角向释放 粒衰变氡核( ) 粒y轴N点沿 向飞离磁场N点O点距离l已知OA间距离 粒质量m电荷量q氡核质量 (1)写镭核衰变程;(2)镭核衰变释放能量全部变 粒氡核能求原静止镭核衰变放能量[解析](1)镭核衰变程: (2)镭核衰变放 粒氡核别磁场做匀速圆周运 粒射 轴粒接收器接收设 粒磁场轨道半径R其圆位置图 点则 ①粒磁场做匀速圆周运 即 ②粒能 ∴ 衰变程量守恒 ④则氡核反冲能 ⑤∴ ⑥[点评] 要熟练掌握核反应程量守恒定律带电粒匀强磁场圆周运规律综合运用例4. 核聚变能种具经济性能优越、安全靠、环境污染等优势新能源近受控核聚变科行性已验证目前突破关键技术终建商用核聚变电站种见核聚变反应由氢同位素氘(叫重氢)氚(叫超重氢)聚合氦并释放若已知氘原质量2.0141u氚原质量3.0160u氦原质量4.0026u质量1.0087u1u=1.66×10-27kg⑴写氘氚聚合反应程⑵试计算核反应释放能量⑶若建座功率3.0×105kW核聚变电站假设聚变所产能量半变电能每要消耗少氘质量(按3.2×107s计算光速c=3.00×108m/s结取二位效数字)[解析] (1) (2)ΔE=Δmc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)×1.66×10-27×32×1016J=2.8×10-12J (3)M= = =23kg[点评]例 5.众所周知球围绕着太阳做椭圆运阳光普照万物.根据知识试论述说明随着岁月流逝球公转周期、平均距离及球表面温度变化趋势.[解析] 太阳内部进行着剧烈热核反应反应程向外释放着巨能量些能量光形式放.根据斯坦质能关系: ΔE=Δm·c2 知太阳质量断减.球绕太阳旋转靠太阳球万引力提供向力 G =mω2R 现M减即提供向力减能满足所需向力球慢慢向外做离运使轨道半径变平均距离变.由式知左边引力G 减半径R增引起球公转角速度变化使公转周期变化 G =m RT2= 即 T增. 面太阳质量变发光功率变;另面距离变引起辐射球表面能量减导致球表面温度变低. [点评] 该题集原物理与力体立意新颖周复始自用所知识步步说明道考查能力、体现素质题. 四、变式迁移1、静止匀强磁场 U核发衰变Th核衰变 粒速度向垂直于磁场向则结论确( ) ①衰变程表示: U Th+ He ②衰变Th核 粒轨迹两内切圆轨道半径比1:45 ③Th核 粒能比2:17 ④若 粒转117圈则Th核转90圈 A.①③ B.②④ C①② D.③④2.列核反应或核衰变程符号X表示(A) (B) (C) (D) 五、能力训练、 15.5-3选择题1、列关于原结构原核说确( )A 卢瑟福 粒散射实验基础提原核式结构B 放射性元素衰变程电荷数质量数守恒其放射线磁场偏转 射线C 据图15.3-3知原核A裂变变原核BC要放核能 D 据图15.3-3知原核DE聚变原核F要吸收核能 2、两两质结合 粒放28.30MeV能量三 粒结合碳核放7.26MeV能量则66质结合碳核释放能量约( ) A 21.04MeV B 35.56MeV C 77.64MeV D 92.16MeV3、列说确 A、太阳辐射能量主要自太阳内部裂变反应 B、卢瑟福a粒散射实验估算原核 C、玻尔理论依据a粒散射实验析 D、氢原核外电半径较轨道跃迁半径较轨道电能减电势能增总能量增4.微失踪迷直困扰着科家问题原微离太阳向球运程发微振荡转化 科家通微观察理论析终于弄清微失踪原2001世界十科技突破若微运转化 并已知 运向与微原向致则 运向( )A 定与微向致 B定与微向相反 C 能与微向同直线 D 能微向同直线5.定条件让质获足够速度两质p相等速率碰发列反应:P+P→P+P+P+ 其 P反质(反质与质质量相等均mp且带单位负电荷)则关于该反应说确 A.反应前系统总量皆0B.反应程系统能量守恒C.根据斯坦质能程知反应前每质能量2mpc2: D.根据斯坦质能程知反应单质能量能于mpc26.用 粒轰击铍核( Be)碳核( C)粒则该粒 ( ) (A)带电能磁场发偏转 (B)任意向磁场都发偏转 (C)电离本领特别强原核组部(D)用轰击铀235引起铀榱裂变 7.假设钚同位素离 Pu静止匀强磁场设离沿与磁场垂直向放 粒变铀同位素离同放能量E=0.09Mev光(1)试写核反应程程式(2)光波少(3)若计光量则铀核与 粒匀强磁场旋半径比少8.图所示界匀强磁场磁应强度B=0.50T磁场向垂直于纸面向MN磁场左边界磁场A处放放射源内装 (镭) 放某种射线衰变Rn(氡)试写: 衰变程若A距磁场左边界MN距离OA=1.0m放MN左侧粒接收器接收垂直于边界MN向射质量较粒接收器位置距经OA直线1.0m由推断静止镭核Ra衰变放能量少保留两位效数字(取1u=1.6×10-27kg电电量e=1.6×10-19c) ?? × × × ×× × × ×× × × ×× × × × A O N M 9、自界物体由于具定温度断向外辐射电磁波种辐射与温度关称热辐射热辐射具特点:(1)辐射能量包含各种波电磁波;(2)物体温度越高单位间内物体表面单位面积辐射能量越;(3)辐射总能量各种波所占百比同处定温度物体向外辐射电磁能量同要吸收由其物体辐射电磁能量处平衡状态则能量保持变若考虑物体表面性质辐射与吸收影响我定义种理想物体能100%吸收入射其表面电磁辐射物体称黑体单位间内黑体表面单位面积辐射电磁波总能量与黑体绝温度四比即P0=σT4其量σ=5 .67×10-8W/(m??K4)面问题研究象都简单看作黑体关数据及数公式:太阳半径Rs = 696000Km太阳表面温度T = 5770K火星半径r = 3395Km已知球面积S = 4πR2其R球半径(1) 太阳热辐射能量绝数集波2×10-7~1×10-5m范围内求相应频率范围(2) 每太阳表面辐射总能量少(3) 火星受自太阳辐射认垂直面积πr2(r火星半径)圆盘已知太阳火星距离约太阳半径400倍忽略其体及宇宙空间辐射试估算火星平均温度10、核聚变能种具经济性能优越、安全靠、环境污染等优势新能源近受控核聚变科行性已验证目前突破关键技术终建商用核聚变电站种见核聚变反应由氢同位素氘(叫重氢)氚(叫超重氢)聚合氦并释放若已知氘原质量2.0141u氚原质量3.0160u氦原质量4.0026u质量1.0087u1u=1.66×10-27kg⑴写氘氚聚合反应程⑵试计算核反应释放能量⑶若建座功率3.0×105kW核聚变电站假设聚变所产能量半变电能每要消耗少氘质量(按3.2×107s计算光速c=3.00×108m/s结取二位效数字) 参考答案 能力变迁 1 D 2 AC 能力训练 1 ABC 2 D 3 BD 4 D 5 A 6 BCD7 8. 2.0×10-12j 9 、3×103~1.5×1015Hz、1.38×1030J,204K 10 ⑴略 ⑵2.8×10-12J ⑶23kg