新課改高中物理選修三同步專題講義：09 A人工核反 基礎(chǔ)版（學(xué)生版）

人工核反一、人工核反1．核反應(yīng)⑴原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。⑵重要的人工核反應(yīng)第一次實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變：（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）第一次人工制造放射性同位素：發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：2．核裂變與核聚變⑴重核的裂變①重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變。②鈾核的裂變：（是氪）③在一定條件下，由重核裂變產(chǎn)生的中子，再引起新的裂變，就能使核裂變反應(yīng)不斷地進行下去。這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使核裂變一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變物質(zhì)的體積是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能否進行的重要因素。只有當(dāng)體積足夠大時，裂變產(chǎn)生的中子才有足夠的概率打中新原子核，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進行下去。通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。⑵核聚變①兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫做核聚變。②典型的聚變反應(yīng)：③要使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離達到以內(nèi)，核力才能起作用。由于原子核都帶正電，要使它們接近這種程度，必須克服巨大的庫侖斥力。有一種辦法是把它們加熱到很高的溫度。當(dāng)物質(zhì)的溫度達到幾百萬開爾文時，劇烈的熱運動使得一部分原子核具有足夠的動能，可以克服庫侖斥力，碰撞時十分接近，發(fā)生聚變。因此，聚變又叫熱核反應(yīng)。④聚變與裂變相比有很多優(yōu)點。第一，輕核聚變產(chǎn)能效率高；第二，地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富；第三，輕核聚變更為安全清潔。典例精講【例2.1】（濱州月考）近代物理的知識，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究中，有非常廣泛的應(yīng)用。下列有關(guān)應(yīng)用說法正確的是（）A．工業(yè)上常用α射線來控制軋鋼廠生產(chǎn)的鋼板的厚度 B．核電站能量來源是氫核聚變反應(yīng) C．體檢時常做X射線透視，故X射線不可能傷害人體 D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害【例2.2】（包河區(qū)校級模擬）2018年8月23日，位于廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施﹣﹣中國散裂中子源通過國家驗收，正式投入使用。對于有關(guān)中子的研究，下面說法正確的是（）A．.中子和其他微觀粒子都具有波粒二象性 B．一個氘核和一個氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氮核和中子是裂變反應(yīng) C．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D．核反應(yīng)方程84210P→X+【例2.3】（虹口區(qū)校級期中）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件是（）A．中子的再生率要小于1 B．中子的再生率要不大于1 C．燃料塊的體積不能小于臨界體積 D．燃料塊的體積不能大于臨界體積【例2.4】（攸縣模擬）2018年11月12日中科院等離子體物理研究所發(fā)布消息：全超導(dǎo)托克馬克裝置EAST在實驗中有了新的突破，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度；其主要核反應(yīng)方程為：①12H+12H→23He+X②A．X是質(zhì)子 B．Y是氚核 C．X與Y是同位素 D．①②兩個核反應(yīng)都屬于裂變反應(yīng)隨堂練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（武漢模擬）據(jù)悉我國第四代反應(yīng)堆﹣釷基熔鹽堆能源系統(tǒng)（TMSR）研究已獲重要突破。該反應(yīng)堆以釷為核燃料，釷俘獲一個中子后經(jīng)過若干次β衰變轉(zhuǎn)化成鈾；軸的一種典型裂變產(chǎn)物是鋇和氪，同時釋放巨大能量。下列說法正確的是（）A．釷核90232Th有90個中子，142個質(zhì)子B．鈾核裂變的核反應(yīng)方程為92233U+01n→56142Ba+C．放射性元素衰變的快慢與核內(nèi)部自身因素?zé)o關(guān)，由原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件決定 D．.重核分裂成中等大小的核，核子的比結(jié)合能減小2．（靈丘縣期末）“核反應(yīng)堆”是通過可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實現(xiàn)核能釋放的，核燃料是鈾棒，在鈾棒周圍要放“慢化劑”快中子和慢化劑中的碳原子核碰撞后，中子能量減少，變?yōu)槁凶?。碳核的質(zhì)量是中子的12倍，假設(shè)中子與碳核是彈性正碰，而且認為碰撞前中子動能是E0，碳核都是靜止的，則下列說法錯誤的是（）A．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是指由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程 B．鎘棒的作用是與鈾棒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，消耗多余的鈾原子核，從而達到控制核反應(yīng)速度的目的 C．經(jīng)過一次碰撞中子失去的動能為48169E0D．在反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥防護層的目的是屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線3．（廣東模擬）下列說法正確的是（）A．輕核的聚變可以在常溫下自發(fā)地完成 B．原子核發(fā)生一次β衰變，原子的質(zhì)量數(shù)增加1 C．235#/DEL/#92#/DEL/#U+1#/DEL/#0#/DEL/#n→D．溫度升高，放射性元素的衰變周期變短4．（南關(guān)區(qū)校級月考）鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變.1947年中國科學(xué)家錢三強、何澤慧在實驗中觀察到鈾核也可能分裂為三部分或四部分，其概率大約是分裂為兩部分的概率的千分之三。關(guān)于鈾核的裂變，下列說法不正確的是（）A．裂變的產(chǎn)物不是唯一的 B．裂變的同時能放出2～3個或更多個中子 C．裂變能夠釋放巨大能量，每個核子平均釋放的能量在裂變反應(yīng)中比在聚變反應(yīng)中的大 D．裂變物質(zhì)達到一定體積（即臨界體積）時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去5．（廣元期末）在核能的利用中，有這樣一個反應(yīng)：92235U吸收一個慢中子后，分解成54139Xe和A．一個α粒子 B．一個氘核 C．三個中子 D．兩個中子6．（醴陵市校級月考）目前，科學(xué)家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽能電站，其示意圖如圖所示。下列說法中錯誤的是（）A．太陽能來自太陽內(nèi)部的核聚變 B．太陽能收集板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 C．利用微波傳輸，實現(xiàn)了“無纜輸電” D．以地面接收站為參照物，太陽能電站是運動的7．（河?xùn)|區(qū)校級期中）貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于核聚變的是（）A．12H+13H→24B．24He+1327Al→1530C．614C→714N+D．92235U+01n→53131I8．（湖北期末）通過核反應(yīng)可以釋放核能。關(guān)于核反應(yīng)12A．此核反應(yīng)過程為ɑ衰變 B．此核反應(yīng)生成物中x為電子 C．此核反應(yīng)中釋放的能量為24HeD．此核反應(yīng)在超高溫和高壓下才易實現(xiàn)9．（張家口校級月考）關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是（）A．一次聚變反應(yīng)一定比一次裂變反應(yīng)釋放的能量多 B．聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)每個核子釋放的平均能量一定大 C．聚變反應(yīng)中粒子的結(jié)合能變大 D．聚變反應(yīng)中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應(yīng)后質(zhì)量增加10．（重慶模擬）質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)發(fā)生的核反應(yīng)被認為是恒星能量的一種可能來源，具體的一個循環(huán)過程是這樣的：兩個質(zhì)子（11H）發(fā)生聚變，生成一個氘核（12H），生成的氘核（12H）再與一個質(zhì)子（11H）聚變生成一個氦核（23He），接下來兩個氦核（23He）發(fā)生聚變，生成氦的同位素（24A．兩個質(zhì)子（11H）發(fā)生聚變，可表示為：11H+11H→1B．兩個質(zhì)子（11H）發(fā)生聚變：可表示為：11H+11C．一個完整的質(zhì)子﹣質(zhì)子循環(huán)核反應(yīng)可表示為：311H→23He+D．一個完整的質(zhì)子﹣質(zhì)子循環(huán)核反應(yīng)可表示為：611H→24He+2二．多選題（共3小題）11．（橋東區(qū)校級月考）能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程中，表述正確的是（）A．24He+1327Al→1530B．13H+11H→24C．919F+11H→816O+D．92235U+01n→3890Sr12．（杭州一模）如圖是涉及不同物理知識的四幅圖，下列說法正確的是（）A．圖甲中，低頻扼流圈的作用是“通高頻阻低頻 B．圖乙中，康普頓效應(yīng)說明了光子具有波動性 C．圖丙中，發(fā)生β衰變時粒子在原子核中產(chǎn)生的方程為01n→11H+D．圖丁中，軸塊的大小是圖中鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能否進行的重要因素13．（汕頭期末）太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子聚變?yōu)?個氦核的熱核反應(yīng)，這個核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽的能源（）A．核反應(yīng)方程式為411H→24He+21B．由方程式可知，這個反應(yīng)屬于衰變反應(yīng) C．由方程式可知，這