第三册第二十二章第5-7节核反应核能裂变轻核的聚变

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【本讲教育信息】

一. 教学内容：

高三新课：

第四节 核反应、核能 第五节 裂变

二. 知识要点：

（一）核反应、核能 1. 核反应

2. 原子核的人工转变

（1

417（2）质子的发现：用 147N 2He 83. 中子的发现

941（1）查德威克用 4Be 126n

（2

4. （结合能）5. 6. E mc

注意：mmc减小，E也减小。 （2

（二）裂变、聚变

1. 2. 3. 铀核的裂变：核裂变伴随释放大量的核能。 （1 （2

（3）注意：为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235，且体积大于临界体积。 4. 核电站：利用核能发电，其核心是核反应堆。核反应堆包括： （1）核燃料：浓缩铀制成的铀棒。

（2）减速剂：使快中子变为慢中子，易被铀235俘获引起裂变。 （3）控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度。 （4）水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线。 5. 轻核的聚变：

（1）聚变：轻核结合成质量较大的核的反应过程称为聚变，伴随释放大量的核能。 （2）热核反应：在极高温下轻核产生的聚变反应。（氢弹原理）

（三）求核能的几种方法

2

2

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在重核的裂变、轻核的聚变、放射性衰变以及某些人工核反应中，都伴随着巨大的核能释放，如何计算这些核能呢？下边介绍几种方法，供同学们参考。

1. 直接用 E mc计算，须注意的是，运用此公式时，质量亏损 m应以kg为单位，c应取3 10m/s， E的单位则为J。

[例1]（94全国高考题）一个铀核衰变为钍核时释放出一个 粒子，已知铀核的质量为3.853131 10 25kg，钍核的质量为3.786567（保 10 25kg， 粒子的质量为6.64672 10 27kg。在这个衰变过程中释放出的能量等于J。留两位有效数字）

解： m mu mTh m

2

8

3.786567 10 25 6.64672 10 27 9.7 10 30kg

故

2. 用1 [例2]（ 10 3.853131

由于3. [例3] 1 25

q 3.数为n 故相当所燃

m 4. [例4] v0

的关系。为Am，0 4mv0 (A 4)mv

4v0

解之得 v

(A 4)

故释放的总能量为：E EX EY

112422 4mv0 (A 4)mv2 mv0 22A 4

【典型例题】

[例1]

23892

U衰变为22286Rn共发生了 次 衰变和 次 衰变。

分析和解答：根据衰变规律，Rn的质量数比U的质量数减少了：238 222 16，而天然放射只有 衰变才能

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使质量数减少，且每次 衰变减少质量数为4，故发生了16 4 4次 衰变。因每次 衰变核的电荷数减少2，故由于 衰变核的电荷数应减少4 2 8。而Rn核的电荷数仅减少92 86 6，故说明发生了2次 衰变（即

92 8 2 86）。

所以在分析有关 、 衰变的问题时，应抓住每次 衰变质量数减4，电荷数减2和每次 衰变时质量数不变，电荷数加1这一衰变规律进行分析。 [例2]

105

105

7

（已知BBu） ∴ 10.∴ E常取1u E 0.

一. （每小题3分，共1. A. B. C. D. 2. ）

A. B. 光在这种介质中的传播速度为×108m/s

C. 光线从空气射入介质时，入射角大于45º会发生全反射 D. 光线从空气入介质时，最大的折射角不超过45º

3. 如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为υ的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知∠COD=120º，玻璃球对该激光的折射率，则下列说法中正确的是（ ）

A. 一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐变小 B. 此激光束在玻璃中穿越的时间为t

3R

（其中c为真空中的光速） c

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C. 改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射 D. 激光束的入射角α=45º

4. 如图所示，一束白光通过玻璃三棱镜色散，在光屏上形成光谱，由图可知（ ） A. 单色光a在棱镜中的传播速度大于单色光b在棱镜中的传播速度 B. 单色光a中光子的能量大于单色光b中光子的能量 C. 逐渐减小入射角i，光屏上最先消失的是单色光a

D. 若单色光a照射光电管恰能发生光电效应，则单色光b

5. 下列叙述正确的是（ ）

A.

B. C. D. 6. ） A.

B. S1S2 C. SD. SS1封住，只留下S2

7. ）

A. 频率变大 B. C. 光子能量变大 D.

8. 如图所示，a和bφ，一细光束以入射角θ从P点射入，θ>φ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后（ ）

A. 传播方向相对于入射光方向向左偏转φ角 B. 传播方向相对于入射光方向向右偏转φ角

C. 红光在蓝光的左边 D. 红光在蓝光的右边

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9. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示，干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）

A. 变疏 B. 变密 C. 不变 D. 消失

10. 下列说法中正确的是（ ）

4161A. 发现质子的核反应方程是：147N 2He 8O 1H

B. 氢原子从n=2能级跃迁到n=1n=2能级所辐射出光子的能量 C. 由爱因斯坦质能方程E=mc2 D. 天然放射现象说明原子核内部有电子

11. （ ）

A. B. C.

D. C，符号 12. α粒子，

A. 核C2 B. 核CA5

C. BD. 核CA1

13. ）A. 光能发生干涉 B. C. 光具有粒子性 D.

14. 如图所示为光电管的原理图，OP与O点正对，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（ ）

A. 若换用波长为λ1（λ1>λ0K B. 若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大 C. 若将变阻器活动端P从图中位置向右滑一些，仍用波长为λ0的光照射，则电路中光电流一定比P放在中点时增大

D. 若将变阻器滑动端P从图中位置向左滑过中心O的过程中，其他条件不变，则电路中可能会出现没有光电流

15. 验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器等，

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对于它们发出的“光”，下列判断中正确的是（ ）

① 验钞机发出的“光”是红外线 ② 遥控器发出的“光”是红外线 ③ 红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的 ④ 红外线是由原子的外层电子受到刺激发后产生的 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③

16. 如图所示，在房间内靠近墙角的天花板上有一面平面镜，在房间地板上的B点放一点光源S，通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑。若要使墙壁上光斑的面积增大一些，下面的方法中可行的是（ ）

A. 保持光源的位置不变，将平面镜绕过平面镜O点且垂直纸面的轴，沿顺时针方向转动一个小角度 B.

C. D. 17. 则在此A.

18. 则以下结论① ②

③④ A.

二. 19.

20. 已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0eV，入射光波

－

长应为__________m。（h=6.63×1034J·s保留两位有效数字）

21. 某种单色光在真空中的波长为 ，速度为c，普朗克恒量为h，现将此单色光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则此光在水中的波长为_______，每个光子在水中的能量为______。

22. 图（a）是一条长为L的透明棒，其折射率为n（n>2），紧贴棒的一端有一光源S，发出一个延续时间为T的

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光脉冲如图（b），则紧贴棒的另一端的一个接受器R最早接收到的光线和最迟接收的光线的时间差是___________________。

三. 23. （1P1、P2，在AB大头针P3AB面相交于D（2玻璃砖aba’b’、c’d’都相对率将

四. 24. 人身上取出 25. （已26. BC，离BC距离为2L处竖直放置，棱镜材料折射率n=3，一束平行光平行AC射到AB面上，

求：

（1）屏上被照亮部分的竖直长度 （2）屏在什么位置时可消除中间阴影

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27. 如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度B=0.5T，磁场方向垂直于纸面向里，在磁场中A处放一个放射源，内装

22688

222

。试写出226Ra（镭）22688Ra放出某种射线后衰变成86Rn（氡）88Ra衰变的方程。若A距磁场的左边界MN的距离

OA=1m时，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN此时接收器位置距OA直线1m。由此可以推断出一个静止镭核2221086Ram－27

kg（保留2位有效数字）

【模拟试题二】

1. 卢瑟福的 A. B.

C. D.

2. ）

A. B. C. D. 3. 下面几个衰变方程中，不正确的是（ ） A. C.

2268823892

40

Ra 20682Pb 52He 2 1e

B. 11 1e

234

90

1e

10

40

U 20682Pb 82He 6 1e

4. 粒子和反冲核的轨道半径

之比是30:1，则（ ）

A. 粒子与反冲核的动量相同 62

C. 粒子的速率之比为1:60

30

5. 有关放射性元素磷15P ）

A. C.

30

153015

30

X互为同位素 P与14

B.

30

15

P制成化合物后半衰期变长

30

P与其同位素有相同的化学性质 D. 含有15P的磷肥能释放正电子

2

9

6. 用加速后的氘核(1H)去轰击(4Be)，变成硼(105B)同时产生的粒子是（ ） A. 中子 B. 质子 C.

粒子 D. 光子

7. 关于裂变和聚变，下列说法中正确的有（ ） A. 裂变又叫链式反应 B. 恒星上经常发生着热核反应

C. 大亚湾核电站是利用裂变释放能量发电的 D. 秦山核电站是利用聚变释放能量发电的

8. 我们用半衰期表示放射性元素衰变的快慢，则关于半衰期的正确说法是（ ）

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A. 放射性元素质量减少一半所需的时间 B. 放射性元素全部衰变所需时间的一半

C. 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间

D. 一个放射性元素的原子核衰变到稳定核所经历的时间

9. 质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为ma，下列关系式正确的是（ ） A. ma 2mp 2mn C. ma (2mp 2mn)

B. ma (2mp 2mn) D. 以上关系式都不正确

10. 一种放射性元素，放出一个 粒子，变为另一种放射性元素，随即又放出一个 粒子，于是原来的原子核减少了

11. h，12.

13. 14. （1（2（u，一.

二. 19.

22. T

三. 实验题：

23. （1）被P2的像挡住；挡住P1、P2的像；挡住P1、P2的像和P3；2 （2）偏小；不变

四. 计算题：

24. 3750 cm3 25. h

r1

2

mke

26. ① 4L ② L 27.

2262224

分析：88Ra 86Rn 2He

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粒子的半径为r 1m

19 19mv mv rqB 1 2 1.6 10 0.5 1.6 10 r

qB

P2(1.6 10 19)2

， 2m2 4 1.67 10 27

又 ∵ mv MV 0 ∴ Ek

EkRn

P2(1.6 10 19)2 12 ∴ E 2.0 10J 放 27

2M222 1.67 10

【试题答案二】

1. C 2. B 3. AB 4. C 5. CD 6. A 7. BC 9. B 10. 3个 11. (m1 m2 m3)c2/h 12. 7；4；18

140

13. 115.38kg 14.（1）41H 2He 21e 2 10J

11

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