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1、原子和原子核(下),庞留根吕叔湘中学2007年7月http:/Email:,一、核反应 人工转变 放射性同位素的应用二、核能 对质能方程的理解 释放核能的途径 核反应堆06-07学年度南京市金陵中学一模306年广东东莞中学高考模拟试题107年4月苏州中学调研试卷207年1月广东省汕尾市调研测试1307年扬州市期末调研测试3 07年扬州市期末调研测试706年5月深圳市第二次调研考试2江苏省如东高级中学07年2月期末试卷12007年高考江苏卷2 07届南京市第一次调研测试 14合肥市2007年教学质量检测一307年苏锡常镇四市一模 1 07年苏锡常镇四市一模 207年江苏省扬州市一模8 07年江苏
2、省扬州市一模15B2007年物理海南卷19(2),原子和原子核(下),一、核反应,所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）,1.核反应类型,衰变：,衰变：,（核内）,衰变：,（核内）,+衰变：,（核内）,衰变：原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级.,人工转变：,（发现质子的核反应）,（发现中子的核反应）,（人工制造放射性同位素）,重核的裂变：,在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。,轻核的聚变：,（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）,2.放射性同位素的应用,利用其射线：射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从
3、而消除有害静电。射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。,作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能,进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短，废料容易处理。可制成各种形状，强度容易控制）,二、核能,1.核能:核反应中放出的能叫核能。,2.质量亏损,核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。,3.质能方程,（1）爱因斯坦
4、的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：,E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。,（2）质能方程的另一个表达形式是：E=mc2。,以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。,对质能方程的理解,（3）,一定的质量m总是跟一定的能量mc2对应。核子在结合成原子核时的总质量减少了,相应的总能量也要减少,根据能量守恒定律，减少的这部分能量不会凭空消失，它要在核子结合过程中释放出去。反过来,把原子核分裂成核子,总质量要增加，总能量也要增加,增加的这部分能量也不会凭空产生,要由
5、外部来供给。能量总是守恒的,在原子核反应伴随有巨大的放能和吸能现象。,物体的质量减少了，它的能量也减少；物体的质量增加了，它的能量也增加；不能错误地认为质量和能量发生了相互转化。,4.释放核能的途径,凡是释放核能的核反应都有质量亏损。,核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。,核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。,铁原子核中核子的平均质量最小,所以铁原子核最稳定.,凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。,5.核反应堆,目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。,核反应堆的主要组成是：,反应堆示意图,核燃料。用
6、浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%4%),减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收）。,控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。,冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。,水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。,06-07学年度南京市金陵中学一模3,3在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子，以下判断中正确的是（）,AX1是粒子 BX2是质子CX3是中子 DX4是电子,D,06年广东东莞中学高考模拟试题1,1关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有：()A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因
7、此达到消除有害静电的目的B利用 射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害,D,07年4月苏州中学调研试卷2.,2钍核（）具有放射性，它能放出一个电子变成镤核（），伴随该过程会放出光子，下列说法正确的是（）A光线可能是红外线,是钍原子跃迁产生的 B光线可能是X射线,是镤原子跃迁产生的C光线一定是 射线,是钍核跃迁产生的D光线一定是 射线,是镤核跃迁产生的,D,07年1月广东省汕尾市调研测试13,解：核反应方程是：,核反应因质量亏损放出的能量,E=(
8、mDmpmn)c2.,质子和中子获得的总动能是：E+E,所以中子的动能为：,13、中子、质子、氘核D的质量分别为mn、mp、mD，现用光子能量为E的 射线照射静止氘核，使之分解，用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？,07年扬州市期末调研测试3,3当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个粒子结合成一个碳（C）核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳（C）核时，释放的能量约为（）A21.04MeV B35.56MeVC77.64MeV D92.16MeV,解：,3+得：,D,7下面说法中正确的是（
9、）A（钍）经过一系列的和衰变，成为，铅核比钍核少12个中子衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子C 射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很大 D利用 射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹,07年扬州市期末调研测试7,B C,06年5月深圳市第二次调研考试2,2、关于原子核，下列说法中正确的是（）A原子核能发生衰变说明原子核内存在电子B核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度C轻核的聚变反应可以在任何温度下进行D一切核反应都能释放核能,B,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷1,12008年北京奥运会场馆周围8090的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90的洗浴热水将采用全玻真空
10、太阳能集热技术。太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为(),A,2007年高考江苏卷2,2、2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素，实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是()A、中子 B、质子 C、电子 D、粒子,解：,写出核反应方程式如下：,可见x为中子,A,07届南京市第一次调研测试 14,14物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内
11、部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部4个氢核()转化成一个氦核()和两个正电子()并放出能量.已知质子质量mp1.0073u，粒子的质量m4.0015u，电子的质量me0.0005u 1u的质量对应931.5MeV的能量。（1）写出该热核反应方程（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能量?（结果保留四位有效数字）,解：（1）,（2）m4mp m-2me=41.0073u-4.0015u-20.0005u=0.0267 u,E0.0267 u 931.5MeV/u=24.87 MeV,合肥市2007年教学质量检测一3,3据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界
12、第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（）A“人造太阳”的核反应方程式是B“人造太阳”的核反应方程式是C根据公式 可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D根据公式可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同,A C,07年苏锡常镇四市一模 1,1.下列说法正确的是()（A）射线是一种来源是原子核衰变过程中受激发的电子从高能级向低能级跃迁时发出的（B）核反应中的质量亏损现象违背了能量守恒定律（C）治疗脑肿瘤的“刀”是利用了 射线电离本领大的特性（D）某个平面镜反射光的能量为入射光能量的8
13、0，即表示反射光光子的数量是入射光光子数量的80,D,07年苏锡常镇四市一模 2,2现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的,大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共产生的已知 的质量为m1，的质量为m2，则下列判断正确的是()（A）3m1m2（B）3m1m2（C）3m1=m2（D）m1=3m2,A,07年江苏省扬州市一模8,8原子核自发地放出电子的现象称为衰变。开始时科学家曾认为衰变中只放出电子，即粒子；后来发现这个过程中除了放出电子以外，还放出一种叫做“反中微子”的高速粒子，反中微子不带电。则（）A原子核能发生
14、衰变，说明原予核内含有电子B发生衰变后的原子核的核子数不变，质子数却增加C静止的原子核发生衰变时放出的能量大于粒子与衰变后的核的动能之和D.静止的原子核发生衰变时粒子与衰变后的核的动量矢量和一定为零,B C,07年江苏省扬州市一模15B,15.B题.美国“里根”号核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是(1)在括号内填出 前的系数；(2)用m1、m2、m3均分别表示核、的质量，m表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能E是多少?(3)假设核反应堆的功率P=6.0105kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.810-11J，则该航空母舰在海上航行一个
15、月需要消耗多少千克铀235?(铀235的摩尔质量=0.235kgmol，一月约为t=2.6106s，阿伏伽德罗常数NA=6.01023 mol-1。（计算结果保留两位有效数字）,3,解：,(2)一个铀235核发生裂变产生的核能E,(3)一个月内核反应产生的总能量为E=Pt,同时,所以,2007年物理海南卷19(2),19.（2）一速度为v的高速粒子（）与同方向运动的氖核（）发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）。,解：,设粒子与氖核的质量分别为m与mNe，氖核在碰撞前后的速度分别为vNe与。,由动量守恒与机械能守恒定律，有,解得,已知,将式代入式得,评分参考：式分 式分式分 式分式分。,反应堆示意图,
