高考物理一轮复习核反应和核能教学案新人教版

AC [质子与铝原子核碰撞满足动量守恒，由动量守恒有27m×0＋m×2.8×10＝28mv，得碰后硅原子核速度v＝1.0×10 m/s，碰撞是一个完全非弹性碰撞，机械能不守恒，A、C正确，B、D错误。]

7.实验观察到静止在匀强磁场中A点的原子核 92U发生α衰变，衰变方程为 92U→ 90Th＋2

He，两个新核的运动轨迹如图所示。则下列说法正确的是( )

238

238

234

4

6

7

A．钍核与α粒子半径之比是1∶45 B．钍核与α粒子半径之比是45∶1 C．钍核与α粒子半径之比是1∶46 D．两原子核的运动轨迹应是两圆内切

A [上述核反应满足动量守恒，即p1＝p2＝p，由半径公式：R＝＝

mvp知，钍核与α粒

qBqB子半径之比等于其电量的倒数比，即R1∶R2＝2∶90＝1∶45，同种电荷轨迹为外切，故A对，B、C、D错。]

知识点三| 核反应与核能

1．核力

(1)定义：原子核内部核子间特有的相互作用力。 (2)核力的特点

①是强相互作用的一种表现； ②是短程力，作用范围在1.5×10

－15

m之内；

③每个核子只能与其相邻的核子发生核力作用。 2．结合能

核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫作原子核的结合能，也称核能。

3．比结合能

(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。

(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

4．质能方程、质量亏损

爱因斯坦质能方程E＝mc，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是

2

质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc。

5．核反应

在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。

6．重核裂变

(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。

(2)典型的裂变反应方程：

235 92

2

U＋0n→36Kr＋ 56Ba＋30n

1891441

(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。 (4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。 (5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。

(6)反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层。 7．轻核聚变

(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。

(2)典型的聚变反应方程：

21

H＋1H→2He＋0n＋17.6 MeV

341

[判断正误]

(1)重核裂变和轻核聚变都能释放核能。 (√) (2)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损。

(3)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。

考法1 四类核反应

1．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( ) A． 92U→ 90Th＋2He是α衰变 B． 7N＋2He→ 8O＋1H是β衰变 C.1H＋1H→2He＋0n是轻核聚变 D.34Se→36Kr＋2－1e是重核裂变

AC [α衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；β衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故B错误；C项是轻核的聚变，D项是β衰变现象，故C正确，D错误。]

82

82

0

2

3

4

1

14

4

17

1

238

234

4

(×) (×)

2.(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核13

产生了第一个人工放射性核素X：α＋13Al→n＋X。X的原子序数和质量数分为( )

A．15和28 C．16和30

B．15和30 D．17和31

4

27

1

27

27

Al，别

B [据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：2He＋13Al→0n＋ZX，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B正确。]

[考法指导] 核反应的四种类型

类型 衰 变 α衰变 β衰变 可控性 自发 自发 核反应方程典例 238 92234 9014 7AU→ 90Th＋2He 234 02344Th→ 91Pa＋－1e 4171N＋2He→ 8O＋1H (卢瑟福发现质子) 人工转变 人工控制 271343042He＋4Be→ 6C＋0n 9121(查德威克发现中子) Al＋2He→15P＋0n P→14Si＋0＋1e 235 92130 1(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子) 1448913015比较容重核裂变 易进行人工控制 轻核聚变 考法2 结合能与比结合能的理解

很难控制 U＋0n→ 56Ba＋36Kr＋30n 235 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋100n 113690121H＋1H→2He＋0n 3413.(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )

A．2He核的结合能约为14 MeV

4

B．2He核比3Li核更稳定

C．两个1H核结合成2He核时释放能量

D. 92U核中核子的平均结合能比36Kr核中的大

BC [2He核有4个核子，由比结合能图线可知，2He核的结合能约为28 MeV，A错。比结合能越大，原子核越稳定，B对。两个1H核结合成2He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量，C对。由比结合能图线知， 92U核中核子平均结合能比36Kr核中的小，D错。]

4．(2019·广元模拟)一静止原子核nA衰变为2个静止原子核B和6个电子并释放热量E，其中A的核子比结合能为E1，B的比结合能为E2，释放时一个电子的初动能为E3，则下列说法正确的是( )

A．放出的B粒子为B．E2－E1＝E3＋E

C．比结合能E1小于比结合能E2 D．该反应过程质量一定增加

C [nA衰变为2个静止原子核B和6个电子，则B的质量数2m′＝m，所以m′＝，B的

2

mm235

89

2

4

4

4

235

89

2

4

46

B

m电荷数2n′＝n＋6，所以n′＝＋3，则B粒子为

2

nB，A错误。A的结合能为m·E1，B

的结合能为m·E2，根据能量守恒可得m·E2－m·E1＝E＋6E3，B错误。核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2，C正确。该反应的过程中释放热量，由质能方程可知，一定有质量亏损，D错误。]

考法3 质量亏损 核能的计算

5.(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为 92

U→ 90Th＋2He。下列说法正确的是( )

A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

B [衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A错，选项B对。根据半衰期的定义，可知选项C错。α衰变释放核能，有质量亏损，故选项D错。]

6.(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：1H＋1H→2He＋0n。已知1H的质量为2.013 6 u，2He

2

2

3

1

2

3

234

4

238