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本章整合 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 對(duì)核反應(yīng)方程及類(lèi)型的理解1 四類(lèi)核反應(yīng)方程的比較 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 2 解題時(shí)注意事項(xiàng) 1 熟記一些粒子的符號(hào) 2 注意在核反應(yīng)方程中 質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的 在解有關(guān)力學(xué)綜合問(wèn)題時(shí) 還有動(dòng)量守恒和能量守恒 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 例題1 有下列4個(gè)核反應(yīng)方程 核反應(yīng)類(lèi)型依次屬于 A 衰變 裂變 人工轉(zhuǎn)變 聚變B 裂變 裂變 聚變 聚變C 衰變 衰變 聚變 聚變D 衰變 人工轉(zhuǎn)變 人工轉(zhuǎn)變 聚變 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 答案 A 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 變式訓(xùn)練1恒星向外輻射的能量來(lái)自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng) 當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí) 可以發(fā)生 氦燃燒 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 核能的計(jì)算1 利用質(zhì)能方程來(lái)計(jì)算核能 1 根據(jù)核反應(yīng)方程 計(jì)算核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損 m 2 根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E mc2或 E mc2計(jì)算核能 方程 E mc2中若 m的單位用 kg c的單位用 m s 則 E的單位為 J 若 m的單位用 u 可直接用質(zhì)量與能量的關(guān)系式1u相當(dāng)于931 5MeV推算 E 此時(shí) E的單位為 兆電子伏 MeV 即1u 1 66 10 27kg 相當(dāng)于931 5MeV 即原子質(zhì)量單位1u對(duì)應(yīng)的能量為931 5MeV 這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用 2 利用平均結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能 核子的平均結(jié)合能 核子數(shù) 核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差 就是該次核反應(yīng)所釋放 或吸收 的核能 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 例題3 已知氘核的平均結(jié)合能為1 1MeV 氦核的平均結(jié)合能為7 1MeV 則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí) A 釋放出4 9MeV的能量B 釋放出6 0MeV的能量C 釋放出24 0MeV的能量D 吸收4 9MeV的能量解析 依據(jù)題意可寫(xiě)出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為 因氘核的平均結(jié)合能為1 1MeV 氦核的平均結(jié)合能為7 1MeV 故結(jié)合前氘核的能量為E1 2 1 1MeV 結(jié)合后氦核的能量E2 4 7 1MeV 于是吸收的能量為 E 2E1 E2 24 0MeV 式中負(fù)號(hào)表示釋放核能 故選C 答案 C 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 2 核能 風(fēng)能等新能源是近來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一 與煤 石油等傳統(tǒng)能源相比較 核能具有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 3 有一座城市 經(jīng)常受到大風(fēng)和風(fēng)沙的侵?jǐn)_ 為了合理使用新能源 計(jì)劃建造風(fēng)能發(fā)電站或太陽(yáng)能發(fā)電站 請(qǐng)用物理學(xué)知識(shí) 指出建造哪種類(lèi)型的發(fā)電站更合適 并請(qǐng)說(shuō)明理由 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 2 優(yōu)點(diǎn) 核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔 產(chǎn)能更多 缺點(diǎn) 核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性 難處理 建造成本高 3 建風(fēng)能發(fā)電站比較合理理由 在使用風(fēng)能發(fā)電時(shí) 根據(jù)能量守恒知識(shí) 一方面將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能 另一方面可以減弱風(fēng)速 減小對(duì)城市的破壞 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 核反應(yīng)與動(dòng)量 能量相結(jié)合的綜合問(wèn)題1 核反應(yīng)過(guò)程中滿(mǎn)足四個(gè)守恒 質(zhì)量數(shù)守恒 電荷數(shù)守恒 動(dòng)量守恒 能量守恒 2 核反應(yīng)過(guò)程若在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 衰變后的新核和放出的粒子 粒子 粒子 形成外切圓或內(nèi)切圓 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 應(yīng)后生成氚核和 粒子 生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反 氚核與 粒子的速度之比為7 8 已知中子的質(zhì)量為m 質(zhì)子的質(zhì)量也可近似看做m 普朗克常量為h 1 寫(xiě)出核反應(yīng)方程 2 該核反應(yīng)中 粒子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為多少 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 衰變與軌道原來(lái)靜止的原子核衰變發(fā)出射線(xiàn) 同時(shí)生成新核 若它們處在同一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)切圓和外切圓的物理圖景 判斷內(nèi)切 外切的理論依據(jù) 1 動(dòng)量守恒定律 新核與粒子的動(dòng)量大小相等 方向相反 2 帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子以某一初速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng) 受洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 左手定則 判斷粒子偏轉(zhuǎn)方向 粒子圓周運(yùn)動(dòng)的繞行方向 呈現(xiàn)內(nèi)切圓 外切圓物理圖景的規(guī)律 若原子核衰變放出的射線(xiàn)帶正電 則新核與粒子在磁場(chǎng)中的兩圓外切 若原子核衰變放出的射線(xiàn)帶負(fù)電 則內(nèi)切 兩圓的半徑大小由確立 因mv B相同 故電荷量多的為小圓 即新核必定是小圓 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 4 能量守恒定律 反應(yīng)前和反應(yīng)后系統(tǒng)的能量形式可能發(fā)生變化 但系統(tǒng)的總能量 包括核能 是不變的 5 衰變和 衰變的規(guī)律以及它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡特點(diǎn)如下表 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 例題5 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)靜止的碳14原子核 它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓 兩圓的直徑之比為7 1 如圖所示 那么碳14的衰變方程為 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 解析 原子核的衰變過(guò)程滿(mǎn)足動(dòng)量守恒 粒子與反沖核的速度方向相反 根據(jù)左手定則判斷得知 粒子與反沖核的電性相反 則知粒 答案 B 專(zhuān)題一 專(zhuān)題二 專(zhuān)題三 專(zhuān)題四 專(zhuān)題五 變式訓(xùn)練3一個(gè)原來(lái)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核發(fā)生衰變 放出某種粒子后 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中形成如圖所示的徑跡 原子核放出的粒子可能是 A 氦核B 電子C 光子D 正電子解析 在此類(lèi)反應(yīng)過(guò)程中 若為 衰變 由動(dòng)量守恒定律可知新核和 粒子運(yùn)動(dòng)方向相反 由左手定則 軌道半徑知識(shí)可知 兩者軌跡分別為半徑大小不同的外切圓 若為 衰變 同理可知新核和 粒子運(yùn)動(dòng)軌跡分別為半徑內(nèi)小 外大的內(nèi)切圓 恰如題圖所示 因此 選項(xiàng)B正確 答案 B