2022年导学案第十九章学案 .pdf

学习必备欢迎下载学案 9章末总结一、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他衰变衰变23892U23490Th42He 1896 年贝可勒尔衰变23490Th23491Pa 01e裂变23592U10n9038Sr13654Xe 1010n141MeV1938 年原子弹原理聚变21H31H42He10n 17.6 MeV氢弹原理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载人工转变正电子2713Al 42He3015P10n 3015P3014Si 01e1934 年约里奥 居里夫妇发现质子147N42He178O11H1919 年卢瑟福发现中子94Be42He126C10n1932 年查德威克2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号粒子(42He)、质子 (11H)、中子 (10n)、电子 ( 01e)、氘核 (21H)、氚核 (31H) (2)注意在核反应方程中，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.31H21H42He10n 是核聚变反应B.31H21H42He10n 是 衰变C235 92U10n144 56Ba8936Kr310n 是核裂变反应D235 92U10n140 54Xe9438Sr210n 是 衰变解析B 项为轻核聚变， 衰变的实质为一个中子转化为一个质子后释放出一个电子，选项B 错误； 衰变的实质是释放氦核(粒子 )，而 D 项是重核裂变，并未释放粒子，选项D错误，正确选项为A、C. 答案AC 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需要的时间计算公式： N余N原(12)n或 m余m原(12)n，其中 nt， 为半衰期2确定衰变次数的方法(1)AZXAZYn42Hem01e 根据质量数、电荷数守恒得AA 4nZZ 2nm二式联立求解得衰变次数 n 和 衰变次数 m. (2)根据 衰变和 衰变( 衰变质量数不变)直接求解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载例 2放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083Bi 可以经一次衰变变成210aX(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Tl，210aX 和b81Tl 最后都变成20682Pb，衰变路径如图1 所示则 () 图 1 Aa82，b211 B.21083Bi210aX 是 衰变，21083Bib81Tl 是 衰变C.21083Bi210aX 是 衰变，21083Bib81Tl 是 衰变D.b81Tl 经过一次衰变变成20682Pb 解析由21083Bi210aX，质量数不变，说明发生的是 衰变，同时知a84.由21083Bib81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是衰变，同时知b206，由20681Tl20682Pb 发生了一次衰变故选 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 m. (2)根据爱因斯坦质能方程Emc2或 E mc2计算核能方程 E mc2中若 m 的单位用“ kg”、 c 的单位用“ m/s”，则 E 的单位为“ J”；若 m 的单位用“ u”，可直接用质量与能量的关系式1 u 相当于 931.5 MeV 推算 E，此时 E的单位为“兆电子伏(MeV) ”，即 1 u1.661027 kg，相当于931.5 MeV ，即原子质量单位1 u 对应的能量为931.5 MeV ，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1.1 MeV ，氦核的平均结合能为7.1 MeV ，则两个氘核结合成一个氦核时 () A释放出4.9 MeV 的能量B释放出6.0 MeV 的能量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载C释放出24.0 MeV 的能量D吸收 4.9 MeV 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21H21H42He，因氘核的平均结合能为1.1 MeV ， 氦核的平均结合能为7.1 MeV ， 故结合前氘核的能量为E12 1.1 MeV ，结合后氦核的能量E247.1 MeV ，于是吸收的能量为 E2E1E2 24.0 MeV ，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 (粒子、 粒子 )形成外切圆或内切圆例 4用中子轰击锂核(63Li) 发生核反应，生成氚核(31H)和 粒子，并放出4.8 MeV 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，则氚核和粒子的动能比是多少？(4)粒子的动能是多大？解析(1)核反应方程为63Li 10n31H42He4.8 MeV (2)依据 E mc2得， m4.8931.5u0.005 2 u (3)根据题意有m1v1m2v2式中 m1、v1、m2、 v2分别为氚核和粒子的质量和速度，由上式及动能Ekp22m，可得它们的动能之比为Ek1Ek2p22m1p22m212m112m2m2m143. (4)粒子的动能Ek237(Ek1Ek2)374.8 MeV 2.06 MeV 答案(1)63Li 10n31H42He4.8 MeV (2)0.005 2 u(3)43(4)2.06 MeV 1(对半衰期的理解及应用)一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.那么下列说法中正确的有 () 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载A经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m8D经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M2答案C 2(半衰期的有关计算)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到 108 K 时，可以发生“氦燃烧”(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He _84Be.(2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016s一定质量的84Be，经 7.81016s 后所剩下的84Be 占开始时的 _答案(1)42He(或 )(2)18(或 12.5%) 解析(2)由题意可知经过了3 个半衰期， 故剩余的84Be 的质量 m余m原(12)318m原，故应填18或 12.5%. 3(核能的计算 )(1)在核反应10nX31H42He E 过程中， X 是未知核 由核反应知识可以确定 X 核为 _若10n、X 核、31H 和42He 的静止质量分别为m1、mX、m3和 m4，则 E 的值为 _(2)核能、风能等新能源是近来能源发展的重点方向之一与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？(3)有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由答案(1)63Li(m1mX)(m3m4)c2(2)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多缺点：核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高(3)建风能发电站比较合理理由： 在使用风能发电时，根据能量守恒知识，一方面将风能转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏解析(1)由质量数和电荷数守恒可知：X 核是63Li. 由爱因斯坦质能方程 E mc2可得 E(m1mX) (m3 m4)c2. 4(核反应与能量、动量结合问题)两个动能均为1 MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载应：21H21H31H11H. (已知21H 的质量 m02.013 6 u，31H 的质量 m13.015 6 u，11H 的质量 m21.007 3 u) (1)此核反应中放出的能量 E 为_(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是_答案(1)4.005 MeV(2)1.001 MeV 解析(1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为： m(22.013 63.015 61.007 3) u0.004 3 u， E mc2 0.004 3931.5 MeV 4.005 MeV . (2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零因核反应中的动量守恒，故碰后氚核和质子的总动量也为零设其动量分别为p1、p2，必有 p1 p2. 设碰后氚核和质子的动能分别为Ek1和 Ek2，则Ek1Ek212m1v2112m2v22m1v21m2v22p21m1p22m2m2m113，故新生的氚核具有的动能为Ek114 E144.005 MeV 1.001 MeV. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页