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《核反應 核能 質(zhì)能方程》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、15.3核反應核能質(zhì)能方程一、考點聚焦核能．質(zhì)量虧損．愛因斯坦的質(zhì)能方程Ⅱ要求核反應堆．核電站Ⅰ要求重核的裂變．鏈式反應．輕核的聚變Ⅰ要求可控熱核反應．Ⅰ要求二、知識掃描1、核反應在核物理學中，原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應．典型的原子核人工轉(zhuǎn)變N+HeO+H質(zhì)子H的發(fā)現(xiàn)方程盧瑟福Be+HeC+n中子n的發(fā)現(xiàn)方程查德威克2、核能（1）核反應中放出的能量稱為核能（2）質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子質(zhì)量之和．質(zhì)量虧損．（3）質(zhì)能方程：質(zhì)能關系為Ｅ＝ｍｃ2原子核的結(jié)合能ΔＥ=Δｍｃ23、裂變把
2、重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出的核能的反應，叫裂變典型的裂變反應是：Ｕ+ｎ Ｓr+Ｘe+10ｎ4．輕核的聚變把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出的核能的反應叫輕核的聚變．聚變反應釋放能量較多，典型的輕核聚變?yōu)椋海?ＨＨe+ｎ5．鏈式反應一個重核吸收一個中子后發(fā)生裂變時，分裂成兩個中等質(zhì)量核，同時釋放若干個中子，如果這些中子再引起其它重核的裂變，就可以使這種裂變反應不斷的進行下去，這種反應叫重核裂變的鏈式反應三、好題精析例1．雷蒙德·戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（v。）而獲得了2002年度諾貝爾物理學獎．他探測中微子所用
3、的探測器的主體是一個貯滿615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．電子中微子可以將一個氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€氫核，其核反應方程式為νe＋Cl→Ar十e已知Cl核的質(zhì)量為36.95658u，Ar核的質(zhì)量為36.95691u，e的質(zhì)量為0.00055u，1u質(zhì)量對應的能量為931.5MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應的電子中微子的最小能量為（A）0.82MeV（B）0.31MeV（C）1.33MeV（D）0.51MeV[解析]由題意可得：電子中微子的能量E=mc2-（mAr+me-mCl）·931.5MeV=(36.956
4、91+0.00055-36.95658)×931.5MeV=0.82MeV則電子中微子的最小能量為Emin=0.82MeV[點評]應用愛因斯坦質(zhì)能方程時，注意單位的使用。當用kg單位，c用m/s時，單位是J，也可像本題利用1u質(zhì)量對應的能量為931.5MeV.例2、質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為ｍ１、ｍ２、ｍ３，質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時，發(fā)出γ射線，已知普朗克恒量為ｈ，真空中光速為ｃ，則γ射線的頻率υ＝______．[解析]核反應中釋放的能量ΔＥ＝Δｍｃ２以釋放光子的形式釋放出來，由于光子的能量為hυ，依能量守恒定律可知：
5、hυ=Δｍｃ２據(jù)此便可求出光子的頻率。質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核：Ｈ+ｎＨ+γ這個核反應的質(zhì)量虧損為： Δｍ＝ｍ１＋ｍ２－ｍ３根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔＥ＝Δｍｃ２此核反應放出的能量ΔＥ＝（ｍ１＋ｍ２－ｍ）c2以γ射線形式放出，由Ｅ＝hυυ=[點評]此題考查計算質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程確定核能．關鍵是對質(zhì)量虧損的理解和確定．例3、如圖所示，有界勻強磁場的磁感應強度為B，區(qū)域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標系xoy的y軸為磁場的左邊界，A為固定在x軸上的一個放射源，內(nèi)裝鐳核（）沿著與+x成角方向釋放一個粒子后衰
6、變成氡核（）。粒子在y軸上的N點沿方向飛離磁場，N點到O點的距離為l，已知OA間距離為，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，氡核的質(zhì)量為。（1）寫出鐳核的衰變方程；（2）如果鐳核衰變時釋放的能量全部變?yōu)榱Ｗ雍碗焙说膭幽芮笠粋€原來靜止的鐳核衰變時放出的能量。[解析]（1）鐳核衰變方程為：（2）鐳核衰變放出粒子和氡核，分別在磁場中做勻速圓周運動，粒子射出軸時被粒子接收器接收，設粒子在磁場中的軌道半徑為R，其圓心位置如圖中點，有，則①粒子在磁場中做勻速圓周運動，有，即，②粒子的動能為∴衰變過程中動量守恒，④則氡核反沖的動能為⑤∴⑥[點
7、評]要熟練掌握核反應方程，動量守恒定律，帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動規(guī)律的綜合運用。例4.核聚變能是一種具有經(jīng)濟性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來，受控核聚變的科學可行性已得到驗證，目前正在突破關鍵技術，最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應是由氫的同位素氘（又叫重氫）和氚（又叫超重氫）聚合成氦，并釋放一個中子了。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u，氚原子的質(zhì)量為3.0160u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u，1u=1.66×10-27kg。⑴寫出氘和氚聚合的反應方
8、程。⑵試計算這個核反應釋放出來的能量。⑶若建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站，假設聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能，每年要消耗多少氘的質(zhì)量？（一年按3.2×107s計算，光速c=3.00×108m/s，結(jié)果取二位有效數(shù)字）[解析]（1）（2）ΔE=Δmc2=（2．0141+3．0160-4．0026-1．0087）×1．6
