最新-2018届高三物理一轮复习 原子核的组成、核力和核能(2)导学案 精品

2018届高三物理一轮复习导学案 十八、原子和原子核（3） 原子核的组成、核力和核能

【目标】

1、知道原子核的组成和核力的概念

2、理解核能的概念，知道获得核能的两种途径 【导入】

一、原子核的组成：

原子核由质子和中子（统称为核子）组成．原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数；原子核质量数A=质子数Z十中子数N。

二、核反应

某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．

三、核力：核子之间的引力．

1、核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用．

2、是一种强相互作用．

-15

3、是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．

四、核能（原子核的结合能）

1、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能． 例如 1H+ 0n→1H+△E （△E=2.22 MeV）

2．核能的计算

22

根据爱因斯坦的质能方程 E=mc或△E=△m c ；其单位有两种选择方法： （1）m或 △m用“kg”，c用“m／s，”则 E（或△E）的单位为“J”

2

（2）m或△m用“u”（原子质量单位），则E（或△E）的单位用uc，根据1u相当于931.5 MeV能量公式变为

E＝m × 931.5 MeV或 △E=△m ×931.5 MeV；E（或△E）的单位为“MeV”． 3．获得核能的两种途径：

（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．

铀核裂变的反应为：

235139192U+ 0n→54112Xe+38Sr+ 20n +217MeV

951 在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．

（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．例如氘核和氚核聚合成氦核． 1H

2＋1H→2He＋0n＋17.6MeV

条件：在极高温度下（几百万度）使核外电子脱离，核具有足够大的动能接近到10mm以下距离内，聚变称为热核反应． 氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤性武器，太阳内部进行着激烈的热核反应。

【导研】

[例1]已知π介子、π介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克u或

+

—

-15

341反夸克d）组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。下列说法正确的是（ ）

粒 子 带电量 A．π由u和d组成

+

π +e +π －e —u +2e 3+

d 1?e 3u 2?e 3d 1?e 3B．π由d和u组成 D．π由d和u组成

—

C．π由u和d组成

—

[例2] 在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念，核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（ ）

A．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量小

B．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量大

C．若D、E能结合成F，结合过程一定放出能量 D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量

[例3]目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。U夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（ ） A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成 B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成 C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成 D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成

[例4]（18·重庆·16）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方

112程为1H+6C?137112N+Q1，1H+157N?C6+X+Q2。方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相

关的原子核质量见下表 （ ）

A．X是2He，Q2?Q1 B． X是2He，Q2?Q1 C．X是2He，Q2?Q1 D． X是2He，Q2?Q1

[例5]月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（2He）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（2He）”与氘核聚变，下列说法中正确的是（ ） A．核反应方程为2He?1H?2He?1H

B．核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量

C．氨3（2He）一个核子的结合能大于氦4（2He）一个核子的结合能 D．氦3（2He）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量

【导练】

1、对下列四个方程理解正确的是 ( )

2424114192 ①11 Na?12Mg?X； ②23592U?0n?56Ba?36Kr?3X343433324134321221 ③23He?1 H?X?1H ④199F?X?10Ne?1HA．方程①是衰变方程，其中X是β粒子

B．方程②是裂变方程，其中X是质子，且释放出核能 C．方程③是聚变方程，其中X是α粒子，且要吸收能量 D．方程④是人工核转变方程，其中X是α粒子

2、科学家发现在月球上含有丰富的2He（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其

33143参与的一种核聚变反应的方程式为2He?2He?21H?2He。关于2He聚变下列表述正确

3的是（ ）

A．聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核

C．聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用2He聚变反应发电

3