【配套K12】人教版高中物理选修3-5学案：第十九章章末.doc

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1、一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较名称核反应方程时间其它衰变α衰变U→Th＋He1896年贝可勒尔β衰变Th→Pa＋e裂变U＋n→Sr＋Xe＋10n1938年原子弹原理　聚变H＋H→He＋n＋17.6MeV氢弹原理人工转变正电子Al＋He→P＋nP→Si＋　e1934年约里奥—居里夫妇发现质子N＋He→O＋H1919年卢瑟福发现中子Be＋He→C＋n1932年查德威克2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号α粒子(He)、质子(H)、中子(n)、电子(e)、氘核(H)、氚核(H)(2)注意在核反

2、应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．例1　(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程中，表述正确的是(　　)A.He＋Al―→P＋n是原子核的人工转变B.H＋H―→He＋γ是核聚变反应C.F＋H―→O＋He是α衰变D.U＋n―→Sr＋Xe＋10n是裂变反应解析　我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：A是原子核的人工转变的反应方程式；B是聚变的核反应方程式；C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发

3、进行的，不受外界因素的影响；D是裂变的核反应方程式．故A、B、D正确．答案　ABD二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．计算公式：N余＝N原()n或m余＝m原()n，其中n＝，τ为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)X→Y＋nHe＋me根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4nZ＝Z′＋2n－m二式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．例2　放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰

4、变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图1所示．则(　　)图1A．a＝82，b＝211B.Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变C.Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变D.Tl经过一次α衰变变成Pb解析　由Bi→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由Bi→Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由Tl→Pb发生了一次β衰变．故选B.答案　B三、核能的计算1．利用质能方程来计算核能(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δ

5、m.(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1u＝1.66×10－27kg，相当于931.5MeV，即原子质量单位1u对应的能量为931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的

6、总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．例3　已知氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时(　　)A．释放出4.9MeV的能量B．释放出6.0MeV的能量C．释放出24.0MeV的能量D．吸收4.9MeV的能量解析　依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H＋H→He，因氘核的平均结合能为1.1MeV，氦核的平均结合能为7.1MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1MeV，于是吸收的能量为ΔE＝2E1

7、－E2＝－24.0MeV，式中负号表示释放核能，故选C.答案　C四、核反应与动量、能量相结合的综合问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒．2．核反应过程若在匀强磁场中发生，粒子在磁场中做匀速圆周运动，衰变后的新核和放出的粒子(α粒子、β粒子)形成外切圆或内切圆．例4　用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8MeV的能量．已知1u相当于931.5MeV的能量(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α

8、粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？解析　(1)核反应方程为Li＋n→H＋He＋4.8MeV(2)依据ΔE＝Δmc2得，Δm＝u≈0.0052u(3)根据题意有m1v1＝m2v2式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和α粒子的质量和速度，由上式及动能Ek＝，可得它们的动能之比为Ek1∶Ek2＝∶＝∶＝m2∶m1＝4∶3.(4)α粒子的动能Ek2＝(E