備考2025屆高考物理一輪復習講義第十六章近代物理第2講原子核考點2核反應方程與核能的計算

考點2核反應方程與核能的計算1.核反應的四種類型類型可控性核反應方程舉例衰變α衰變自發(fā)92238U→90234β衰變自發(fā)90234Th→91234人工轉變人工限制714N＋24He→817O＋149Be＋24He→612C＋01327Al＋24He→1530P→1430Si＋10e（約里奧重核裂變反應時可以通過核反應堆限制92235U＋01n3689Kr＋392235U＋01n54136Xe＋10應用：核電站、原子彈輕核聚變目前試驗中通過激光或者超強磁場進行限制12H＋24He＋應用：人造太陽、氫彈2.核反應方程式的書寫（1）熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應方程的基礎.如質子（11H）、中子（01n）、α粒子（24He）、β粒子（－10e）、正電子（10e）、氘核（（2）駕馭核反應方程遵循的規(guī)律：質量數守恒，[11]電荷數守恒.（3）由于核反應不行逆，所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向.3.核力和核能（1）核力：核力是[12]短程力，作用范圍只有約10－15m；每個核子只跟它鄰近的核子間有核力作用.（2）結合能：核子結合為原子核時[13]釋放的能量或原子核分解為核子時[14]吸取的能量，原子核的結合能與原子核大小有關，原子核越大，結合能[15]越大.（3）比結合能：原子核的結合能與[16]核子數之比.不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越[17]堅實，原子核越[18]穩(wěn)定.自然界中最穩(wěn)定的原子核是[19]鐵原子核.（4）核反應中假如放出能量，生成物的原子核的總的結合能會[20]大于反應物的原子核的總的結合能，結合能的增量等于放出的能量.（5）愛因斯坦質能方程：E＝mc2，ΔE＝Δmc2.核反應中假如放出能量，則反應前后質量有虧損，放出的能量與質量虧損成正比.在火星上太陽能電池板發(fā)電作用有限，因此科學家用放射性材料PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電.PuO2中的Pu元素是94238Pu.（1）寫出94238Pu發(fā)生α（2）94238Pu的半衰期是87.7年，大約要經過多少年才會有87.答案（1）94238Pu→92234U＋24He解析（1）由于94238Pu發(fā)生的是α94238Pu→92（2）由題意可知經過時間t后，尚未衰變的原子核是原來的12.5％，依據半衰期的定義，有m＝m0（12）n＝0.125m0，解得n＝3，即要經過三個半衰期，故其時間為t＝3×87.7年＝263.1年太陽內部核反應的主要模式之一是質子—質子循環(huán)，循環(huán)的結果可表示為411H→24He＋210e＋2γ.已知11H和24He的質量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931.5MeV/c2，c為光速.在4個11H轉變成答案26.6MeV解析因電子質量遠小于質子質量，計算中可忽視不計，核反應質量虧損Δm＝4mp－mα＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.0286×931.5MeV＝26.6MeV.4.核能的計算方法ΔE＝Δmc2Δm單位是kg，c單位是m/s，ΔE單位是JΔE＝Δm×931.5MeVΔm單位是u，ΔE單位是MeV依據核子比結合能計算原子核的結合能＝核子比結合能×核子數提示比結合能是原子核的結合能與核子數之比，也叫平均結合能.結合能大，比結合能不愿定大，比結合能越大，原子核越穩(wěn)定研透高考明確方向命題點1核反應方程的類型推斷3.[2024重慶]原子核92235U可以經過多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核82207Pb，在該過程中，可能發(fā)生的β衰變是（AA.87223Fr→88223Ra＋－10e C.88225Ra→89225Ac＋－10e 解析一次α則新核質量數相比92235U削減是因為發(fā)生α衰變，故新核質量數相比92235U的削減數應為新核質量數相比92235U的削減選項正誤8722312（是4的整數倍）A對8321322（不是4的整數倍）B錯8822510（不是4的整數倍）C錯8421817（不是4的整數倍）D錯命題點2質量虧損及核能計算4.[2024海南]1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質子加速器進行人工核蛻變試驗，驗證了質能關系的正確性.在試驗中，鋰原子核俘獲一個質子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核，核反應方程為37Li＋11H→ZABe→2X.已知11H、37Li、X的質量分別為m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝A.質量虧損Δm＝4.02178uB.釋放的核能ΔE＝（m1＋m2－2m3）c2C.鈹原子核內的中子數是5D.X表示的是氚原子核解析核反應過程的質量虧損Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，A錯誤；核反應過程釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－2m3)c2，B正確；由質量數守恒和電荷數守恒可知鈹原子核的質量數為8，核電荷數為4，中子數為4，故鈹原子核蛻變?yōu)橘|量數為4，核電荷數為2的兩個粒子，故X為α粒子，C、D項錯誤.5.[2024浙江6月]“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜.核電池將94238Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能.94238Pu的衰變方程為94238PuU＋24He，則A.衰變方程中的X等于233B.24He的穿透實力比C.94238Pu比92D.月夜的寒冷導致94238Pu解析由于核反應遵循質量數守恒、