第十五章第三核反应核能
即时应用 1．(2011·高考浙江卷)关于天然放射现象，下 列说法正确的是( ) A．α射线是由氦原子核衰变产生 B．β射线是由原子核外电子电离产生 C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性
解析：选D.α射线是氦核流，A错；β射 线是原子核内的一个中子变成一个质子 而放出的，B错；γ射线是原子核受激发 而产生的，C错；物质的放射性和半衰 期与温度以及化合状态等无关，由核本 身的性质决定，故D项正确．
2．半衰期：放射性元素的原子核有 __半_数___发生衰变所需要的时间．
四、核能 1 ． 核 反 应 规 律 ： 在 核 反 应电中荷，数 ______质守量恒数，______守恒．
2．核力 (1)概念：组成原子核的__核__子__之间存 在的作用力．
(2)核力特点 ①核力是_强__相_互__作__用__ (强力)的一种表现，在 它的作用范围内，核力比库仑力大得多． ②核力是_短__程___力，作用范围在1.5×10－15 m之内． ③每个核子只跟__相_邻___的核子发生核力作 用，这种性质称为核力的饱和性．
特别提醒：(1)半衰期是大量原子核衰 变时的统计规律，对个别或少数原子 核，无半衰期可言. (2)原子核衰变时质量数守恒，核反应 过程前、后质量发生变化(质量亏损) 而释放出核能.
即时应用 2．(2011·高考山东卷)碘 131 核不稳定，会发 生 β 衰变，其半衰期为 8 天． (1)碘 131 核的衰变方程：13513I→__________(衰 变后的元素用 X 表示)． (2)经过__________天有 75%的碘 131 核发生 了衰变．
即时应用
4．(2010·高考北京卷)太阳因核聚变 释放出巨大的能量，同时其质量不断 减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为 4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程， 太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036 kg C．1013 kg
B．1018 kg D．109 kg
解析：选 D.解答本题要熟记公式 ΔE＝Δmc2.
即时应用
3．(2010·高考广东卷)关于核衰变和核反 应的类型，下列表述正确的有( )
A.23982U→23940Th＋42He
是 α 衰变
B.147N＋42He→178O＋11H 是 β 衰变
C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变
D.8324Se→8326Kr＋2－01e 是重核裂变
解析：选AC.α衰变是放射出氦核的天 然放射现象，A正确；β衰变是放射出 电子的天然放射现象，而B项是发现 质子的原子核人工转变，故B错；C项 是轻核的聚变，D项是β衰变现象，故 C对D错．
由
公
式
可
得
：
Δm
＝
ΔE c2
＝
4×1026 3×1082
kg≈4×109 kg，所以 D 选项正确．
题型探究讲练互动
衰变次数的分析与半衰期的计算
例1 (1)23920Th(钍)经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法正确的 是( ) A．铅核比钍核少 8 个质子 B．铅核比钍核少 16 个中子 C．共经过 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变 D．共经过 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变
核反应方程及反应类型
例2 现有五个核反应： A.21H＋31H→42He＋10n B.23952U＋10n→X＋8396Kr＋310n C.2114Na→2142Mg＋0－1e D.22808Ra→21866Rn＋42He E.42He＋94Be→126C＋10n
(1)________是发现中子的核反应方程， ________是研究原子弹的基本核反应方 程，________是研究氢弹的基本核反应 方程． (2)求B项中X的质量数和中子数． (3)判断以上五个核反应的反应类型．
制
23952U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 23952U＋10n→13564Xe＋9308Sr＋1010n
轻核聚 变
除氢弹 外无法
控制
21H＋31H→42He＋10n
特别提醒：(1)核反应过程一般都是不 可逆的，所以核反应方程只能用单向 箭头表示反应方向，不能用等号连接. (2)核反应的生成物一定要以实验为基 础，不能凭空只依据两个守恒规律杜 撰出生成物来写核反应方程.)
二、天然放射现象
1．天然放射现象：某些元素自发放射某 些射线的现象称为天然放射现象，这些元 素称放射性元素． 2．三种射线的本质：α射线是氦__核___，β 射线是_电__子____，γ射线是_光_子_____．
三、原子核的衰变
1．衰变：原子核自发地放出某种粒子而 转变成_新__核___的变化．可分为α__衰_变_____、 _β_衰__变__，并伴随着γ射线放出．
2．轻核聚变 (1) 定 义 ： 两 个 轻 核 结 合 成 _较_重____ 的 核 ， 这样的核反应叫聚变． (2)聚变发生的条件：使物体达到几百万 度的高温．
要点透析直击高考
一、三种射线的比较 1．三种射线
种类 组成 带电荷量
质量
速度 在电磁场中
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中
的径迹
【思路点拨】 (1)根据质量数守恒和电 荷数守恒列二元一次方程组求出 α 衰变 和 β 衰变的次数． (2)由 m t 图象求出半衰期，再由 m 余＝ m 原(12)τt计算 t.
【解析】 (1)设 α 衰变次数为 x，β 衰变次数 为 y，由质量数守恒和电荷数守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x－y 解得 x＝6，y＝4，C 错 D 对． 铅核、钍核的质子数分别为 82、90，故 A 对． 铅核、钍核的中子数分别为 126、142，故 B 对．
(2)写出衰变方程3105P→3104Si＋01e，故这种粒
子为01e(正电子)
由 m-t 图知3125P 的半衰期为 14 天，由 m 余
1t
1t
＝m 原(2)τ得 0.25 mg＝4 mg×(2)14，故
t＝56 天．
【答案】 (1)ABD (2)01e(正电子) 56 天
【易误警示】 (1)半衰期是原子核有半数 发生衰变，变成新核，并不是原子核的数 量、质量减少一半． (2)要理解半衰期公式中各物理量的含义， 在公式 n＝N(12)τt，m′＝m(12)τt中，n、m′ 是指剩余的原子核的量，而不是衰变的 量．
解析：(1)根据质量数、电荷数守恒，13513I→13514 X＋ －01e (2)根据 m＝m0(12)Tt 得：0.25 m0＝m0(12)8t， 解得 t＝16 天．
答案：13154X＋－01e (2)16
三、核反应的四种类型
类型 α衰变
衰变 β衰变
可控性 自发 自发
核反应方程典型
23982U→23940Th＋42He 23940Th→29314Pa＋－01e
特别提醒：(1)质量数与质量是两个不同的 概念.核反应中质量数、电荷数都守恒，但 核反应中依然有质量亏损. (2)爱因斯坦的质能方程反映了原子核质量 亏损和释放出核能这两种现象之间的联系， 并不表示质量和能量之间的转变关系(即： 核反应中的质量亏损，并不是这部分质
量消失或质量转化为能量).质量亏损 也不是核子个数的减少，核反应中核 子的个数是不变的. (3)质量亏损并不否定质量守恒定律.
放
出
三
个
中
子
，
核
反
应
方
程
为
235 92
U
＋
__10_n__―→14564Ba＋8396Kr＋310n.
(3)链式反应：由重核裂变产生中子使 裂变反应一代接一代继续下去的过程 叫做核裂变的链式反应．
(4)链式反应的条件：①要有足够浓度 的235U；②铀块体积需__大_于___临界体 积，或铀块质量_大__于___临界质量．
四、核能的产生和计算 1．获得核能的途径 (1)重核裂变：某些重核分裂成中等质 量的核的反应过程，同时释放大量的 核能．要使铀235发生链式反应以持 续地输出能量，铀块的体积应大于它 的临界体积．
重核的裂变：如23952U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋1010n 应用：原子弹、核反应堆 (2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的 反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘 核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的 高温，因此聚变反应又叫热核反应． 轻核的聚变：如21H＋31H→42He＋10n. 应用：氢弹、可控热核反应．
2.确定衰变次数的方法 (1)设放射性元素AZX 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成稳定的新元素AZ′′Y， 则表示该核反应的方程为
AZX→ZA′′Y＋n42 He＋m－01e. 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量 无影响，先由质量数的改变确定α衰变 的次数，然后再根据衰变规律确定β衰 变的次数.
3．对半衰期的理解 (1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)τt，m 余＝m 原(12)t/τ
式中 N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的
原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发
生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示
衰变时间，τ 表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢 是由原子核内部因素决定的，跟原子 所处的物理状态(如温度、压强)或化 学状态(如单质、化合物)无关．
3．质量亏损 (1)爱因斯坦质能方程：__E__＝_m__c_2_. (2)质量亏损：原子核的质量__小_于____ 组成它的核子的质量之和的现象．
五、核裂变和核聚变
1．重核裂变 (1)定义：使重核分裂成_质__量__较__小__的原子核的
核反应．
(2)铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生
九年级十五章物理知识点
九年级十五章物理知识点第一章：力和运动1. 力的概念和特点：力是物体相互作用的结果，具有大小和方向。
2. 力的计算：力的计算公式为力 = 质量 ×加速度。
3. 力的合成与分解：多个力可以合成一个力，一个力可以分解为多个力。
4. 牛顿第一定律：物体静止或匀速直线运动时，合外力为零。
5. 牛顿第二定律：物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
第二章：机械波1. 机械波的概念和特点：机械波是沿介质传播的能量传递现象，具有振幅、频率、周期等特点。
2. 波的分类：机械波分为横波和纵波两种。
3. 波的传播和反射：波在介质中传播时会发生折射和反射现象。
4. 声速和音量：声音的传播速度与介质的性质有关。
5. 声音的质量和音调：声音的强弱与振幅有关，音调的高低与频率有关。
第三章：电和电路1. 电荷和静电：电荷是物体带有的一种基本属性，可以分为正电荷和负电荷。
2. 电流和电路：电流是电荷的流动，电路是电流的路径。
3. 电阻和电压：电阻是电流受到的阻碍，电压是电流驱动电荷移动的力。
4. 欧姆定律：电流与电压成正比，与电阻成反比。
5. 并联电路和串联电路：并联电路中元件的电压相同，串联电路中元件的电流相同。
第四章：光的传播和成像1. 光的特性：光是一种电磁波，具有直线传播和折射等特性。
2. 光的反射和折射：光在反射面上发生反射，光通过不同介质界面时发生折射。
3. 光的成像和光的光度：凸透镜成像的规律和光的强度与光源亮度有关。
4. 镜子和透镜：凸透镜和凹透镜的特点和用途。
5. 光的颜色和光的频率：光的颜色与频率和波长有关，白光是各种颜色的合成。
第五章：磁与电磁1. 磁铁和磁场：磁铁具有两极性和磁场，磁场可以使物体受力。
2. 磁感线和磁场力：磁感线的方向和力的方向相同，磁场力的大小与电流和磁场强度有关。
3. 电磁感应：导体在磁场中运动或磁场改变时，会产生感应电动势和电流。
4. 电磁感应定律和电磁铁：欧姆定律和电磁铁的构造和用途。
高中核物理-核反应：核能、重核裂变
介绍
mu 390.3139 1027 kg mBa 234.0016 1027 kg mKr 152.6047 1027 kg mn 1.6749 1027 kg
计算“质量亏损” Δm =(mu + mn)－(mBa + mKr + 3mn)= 0.3578×10－27kg ΔE = ΔmC2 = 201MeV 1kg铀完全裂变，释放的核能为：
解：
m =6.644929×10 -27kg
m p =1.672648×10 -27kg
me=9.11×10-31kg
将六个方程式相加，得到
4p
2 e +2 +
ΔE= mc2 =(4m p– m 2me )c 2 -
代入数字，经计算得到
ΔE=3.95×10-12 J
链式反应的示意图：
(3)重核裂变的应用
核电站
核心设施：核反应堆 浓缩铀制成的铀棒 石墨、重水或普通水，用于减 减速剂： 小中子的速度 控制棒：镉，用于 吸收中子，控制 核反应的快慢。
原子弹： 不可控的核反应原子弹爆ຫໍສະໝຸດ 时的蘑菇云 “小男孩”（前）和“胖
1.两个中子和两个质子可以结合成一个 氦核, 已知中子的质量是1.008665u, 质子的质量 是1.007276u, 氦核的质量是4.0026u, 求此核反 应的质量亏损和结合能, (1u=1.66×10-27千克, c=3×108米／秒)
解：△m＝0.029282u △E＝ △mc2=931.5 × 0.029282= 27.3MeV
或 △E ＝ △mc2
＝ 0.029282 × 1.66×10-27 × (3×108 )2 ＝ 4.37 ×10－12J＝27.3MeV
核能：利用核反应产生巨大能量转化为电能
核能：利用核反应产生巨大能量转化为电能引言核能是一种利用核反应产生巨大能量并将其转化为电能的技术。
随着能源需求的不断增长和对环境友好能源的需求，核能作为清洁、高效、可持续的能源选择越来越受到关注。
本文将介绍核能的基本原理、发展历程、优势与挑战以及未来发展方向。
第一章：核能的基本原理核能是利用核反应中发生的核裂变或核聚变来产生能量的过程。
核裂变是指重核裂变成两个中子和两个中子，同时释放出大量的能量。
核聚变是指轻核融合成更重的核，同样也伴随着能量释放。
核能技术主要利用核裂变的过程来产生能量。
核能的基本原理是通过控制一系列核反应来释放能量。
核反应发生在核反应堆中的燃料元素中，例如铀或钚。
当燃料元素被控制地用中子轰击时，核反应发生，放出大量的能量。
这些能量被用来加热水，产生蒸汽，并驱动涡轮机转动发电机，最终将能量转化为电能。
第二章：核能的发展历程核能的发展历程可以追溯到20世纪40年代的第二次世界大战期间。
当时，核能作为一种潜在的能源选择被科学家们广泛研究。
1945年，世界上第一颗原子弹在美国爆炸，这标志着核能的成功应用。
随后，核能逐渐被用于发电方面的研究。
1954年，苏联建成了第一座核能发电厂，标志着核能的商业化应用。
此后，核能发电厂开始在世界各地建设，成为一种主要的能源来源。
到20世纪70年代，世界上有数百座核电站投入运营，核能成为主要的电力供应方式之一。
第三章：核能的优势核能作为一种能源选择，具有许多优势。
首先，核能是一种清洁能源，不会产生二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。
其次，核能的能量密度非常高，一小部分燃料就可以产生大量的能量，相比之下，传统的化石燃料要多消耗大量的资源。
另外，核能可以持续供应能源，核燃料的储备量非常丰富。
相对于化石燃料，核燃料更加稳定和可持续。
此外，核能发电厂的运营成本相对较低，因为燃料成本低廉且寿命较长。
第四章：核能的挑战尽管核能具有许多优势，但也面临一些挑战。
首先，核能的安全性是一个重要问题。
通过实验了解核能的产生和核能的利用
● 06
第6章 核能的社会影响
核能的应用对能 源安全的重要性
核能作为一种可再生 能源，在人类能源安 全中扮演着重要的角 色。其应用有助于减 少对化石能源的依赖， 确保能源供应的稳定 性。通过持续发展核 能技术，可以有效应 对能源安全挑战。
核能与国家安全
重要作用
核能对国家安全 和国防建设具有
重要作用
发展核能是应对 气候变化的重要
措施之一
核能与可持续发展
清洁能源
核能作为清洁能源，对可 持续发展具有积极意义
重要课题
把握好核能的利与弊 实现能源转型和可持续发 展是当今世界的重要课题
91%
核能的未来展望
01 重要能源形式 02 未来发展意义
03
总结
核能是一种重要的能源形式，对于人类的未来发 展具有重要意义。积极探索核能的发展道路，实 现能源的可持续发展和环境的保护是人类共同的 责任。
核能的历史
20世纪初的 研究
核能的研究始于 20世纪初，随着 科技的发展逐渐
进入实用阶段
91%
原子弹的诞 生
第一颗原子弹的 爆炸标志着核能
时代的开启
核能的分类
核裂变
将重核裂变为轻 核释放能量
91%
核聚变
将轻核聚变为重 核释放能量
核能的应用
01 核电站
提供清洁的电能
02 核武器
具有极大的破坏力
03 核医学
用于诊断和治疗疾病
核能的应用与问题
核能的应用使得人类能够更好地利用能源，也带 来了一定的安全和环境问题。随着技术的发展， 人们正在不断探索更安全和清洁的核能利用方式。
● 02
第2章 核裂变反应的原理
核裂变的定义
2015届一轮课件核反应和核能
课 时 作 业
Z＝27＋1－1＝27，则中子数为 Z－A＝27－14＝13.
【答案】 14 13
菜 单
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
1核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能 用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接., 2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依 据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.,
明 考 向 . 两 级 集 训
析 考 点. 重 难 突 破
3 4 1 应方程式2 H ＋ H → He ＋ 1 1 2 0n；B、C 正确，A、D 错误．
【答案】 BC
课 时 作 业
菜
单
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
3．(2013· 江苏四校联考)238 92U 发生衰变有多种可能性．其
明 考 向 . 两 级 集 训
析 考 点. 重 难 突 破
【答案】 BC
课 时 作 业
菜
单
高三一轮总复习· 物理
2．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了 中国人的威风， 下列有关原子弹和氢弹的说法正确的是(
固 考 基. 教 材 梳 理
)
A．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式 2 1H
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
明 考 向 . 两 级 集 训
第 3 讲 核反应和核能
析 考 点. 重 难 突 破 课 时 作 业
菜
单
高三一轮总复习· 物理
固 考 基. 教 材 梳 理
明 考 向 . 两 级 集 训
析 考 点. 重 难 突 破
课 时 作 业
菜
单
第十五章+原子核-2022-2023学年高二物理同步精品课堂(沪科版2020上海选择性必修第三册)
剩下一个了？
放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状念
和外部条件没有关系。例如，一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是
与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期。
这是因为圧力.温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构。
感光，而且照相底片上出现了非常清晰的含铀
矿石的廓影 。贝克勒尔意识到，是铀或含铀矿
石发 出的某种未知的不可见射线使包在黑纸中
的照相底片感光。
5
第十五章
我们将物质自发放出射线的
现象称为天然放射现 象，将物
质发射射线的性质称为放射性
(radioactivity)。 如果元素具
有放射性，则称为放射性元素
氡的衰变
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
m/m0
t /天
1/2
3.8
1/4
2×3.8
1/8
3×3.8
1/16
4×3.8
…
…
若放射性元素原来的质量为m0 、原子数为N0；剩余的质量m，剩余
的原子数为N，半衰期为，半衰期个数为n，经过时间t，则：
m/m0
n
1 t
t
1
m m0 ( ) m0 （n= ）
α衰变的一般方程：
→
−
− +
在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和 ； 衰变前的
电荷数等于衰变后的电荷数之和。
发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以相对于原来的核在元素周期表中
第三章核反应
2 M B E B 2 M a Ea 2 M b Eb 2(2 M a Ea 2 M b Eb )1/ 2 cos M B E B M a Ea M b Eb 2( M a M b Ea Eb )1/ 2 cos E B M a Ea M b Eb 2( M a M b Ea Eb )1/ 2 cos / M B
6
出射道
4.1.5 观测量与守恒定律 物理观测量：粒子种类（粒子鉴别）、截面、能量、角度， 极化度…… 直接观测量：能量、位臵、飞行时间、飞行径迹、记数率… 核反应过程主要遵守以下几个守恒定律： 1) 电荷守恒。即反应前后的总电荷数不变。 2) 质量数守恒。即反应前后的总质量数不变。只对低能反应 适用。
Q Eb E B Ea 2 Ea Eb M a M b Mb Ma ( 1) Eb ( 1) Ea cos MB MB MB
Q方程
在入射动能已知的情况下，只要测量θ角方向的出射粒子 的动能Eb（因实验中Ea一般已知），即可求得Q值。Q方程 可用于靶核质量测量。
4.2.3 实验Q值 剩余核处于激发态时的Q值，通常称为实验Q值， 用Q’表示。设剩余核的激发能为E*，则激发态剩余 核的静止质量为 *
4.1 核反应概述
原子核与原子核，或者原子核与其它粒子 （如中子、光子等）之间的相互作用所引起的原子核的各种变 化叫做核反应。核反应与核衰变的区别：外在与自发作用的区 别；变化范围与程度相差很大。 4.1.1几个著名的核反应 第一个人工核反应：（1919）
14
N+ p O
17
14
N( ,p) O
He 4.1.4反应道 7 Li p 对一定的入射粒子和靶核，能发生的 7 6 Li+d Li(1) p 核反应过程往往不止一种。例如，能 7 量为2.5MeV的氘核轰击6Li时，可产生 Li(2) p 右边的一些反应： 6 Li+d
核能技术与核能安全
核能技术与核能安全第一章：核能技术概述核能技术是指利用核反应产生的能量进行各种应用的科学与技术领域。
核能技术涵盖了核裂变与核聚变两种主要形式。
核裂变是指重核（例如铀、钚等）被中子轰击后分裂为两个或多个中等质量的裂片的过程，伴随着巨大的能量释放。
而核聚变是指轻核（例如氘、氚等）在高温和高压环境下融合成较重的核的过程，同样伴随着巨大的能量释放。
核能技术的应用广泛，包括核电、核医学、核武器等领域。
第二章：核能技术的应用2.1 核能技术在能源领域的应用核能技术在能源领域的应用主要集中在核电领域。
核电是指利用核反应堆中裂变产生的热能转化为电能的过程。
核反应堆通常由反应堆芯、冷却剂、反应控制装置和辅助系统等组成。
核电站具有能源密度高、燃料资源丰富、零排放等优势，是目前为止唯一可以实现大规模清洁能源供应的方式之一。
2.2 核能技术在医学领域的应用核能技术在医学领域的应用主要体现在核医学领域。
核医学是指利用放射性同位素发射的射线对人体进行诊断和治疗的医学技术。
通过注射放射性同位素进入患者体内，通过测量放射性同位素的分布和排泄，可以获取患者内部器官和代谢状态的信息。
核医学在癌症、心血管疾病、中风等疾病的诊断和治疗中发挥着重要作用。
第三章：核能安全概述核能安全是指核能技术应用过程中保证人和环境安全的一系列措施和机制。
由于核能技术的特殊性，核能安全显得尤为重要。
核能安全体系主要包括法律法规制度、安全文化建设、设备设施保障和事故应急预防等方面。
第四章：核能安全措施4.1 法律法规制度核能安全的基础是法律法规制度的建设与完善。
各国制定了一系列法律法规与标准，对核能的应用和监管进行规范。
核能相关的法律法规内容包括核能法、辐射安全法、核事故应急法等。
在国际层面，联合国、国际原子能机构等组织也制定了一系列的国际公约和协议，用以促进和加强各国间的核能安全合作。
4.2 安全文化建设安全文化是核能安全的重要组成部分。
安全文化的建设包括加强核能从业人员的安全意识和安全责任心，保证从业人员按照安全规程操作设备，提高核设施的管理水平等。
高考经典课时作业15-3 核反应、核能
高考经典课时作业15-3 核反应、核能（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1．(高考浙江卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A ．α射线是由氦原子核衰变产生B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D ．通过化学反应不能改变物质的放射性2．原子核A Z X 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )A ．A ＝2，Z ＝1B ．A ＝2，Z ＝2C ．A ＝3，Z ＝3D ．A ＝3，Z ＝23．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U →234 90Th ＋42He是α衰变 B.14 7N ＋42He →17 8O ＋11H 是β衰变C.21H ＋31H →42He ＋10n 是轻核聚变D.8234Se →8236Kr ＋20－1e 是重核裂变4．(2011·高考重庆卷)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成B ．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C ．与铯137相比，碘131衰变更慢D ．铯133和铯137含有相同的质子数5．(2013·江苏扬州)根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H →42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC ．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE ＝Δmc 2D ．“人造太阳”核能大小计算公式是E ＝12Δmc 2 6．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间， 纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．下列四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )7．(2013·山西太原)钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 MeV 的高速电子衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV ，钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )A ．衰变方程为6027Co →6028Ni ＋ 0－1eB ．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D．钴60衰变过程中不会有质量亏损8．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c29．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()A．原子核发生β衰变B．原子核发生α衰变C．大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹D．大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹10．(2011·高考天津卷)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还会产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取二位有效数字)11．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子能量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u,1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)12．氮核147N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．标准答案及解析：1．解析：本题考查三种射线，意在考查考生对基本概念的理解．α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，A 错误；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，B 错误；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，C 错误；放射性是原子核的固有属性，D 正确．答案：D2．解析：该核反应的方程式为：A Z X ＋21H →42He ＋11H ，由质量数和电荷数守恒得：A ＝4＋1－2＝3.Z ＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.答案：D3．解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核．综上所述，A 、C 正确．答案：AC4．解析：β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E ＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B 错误；半衰期越短，衰变越快，C 错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D 正确．答案：D5．解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变，而不是重核裂变，故A 项对、B 项错；“人造太阳”是利用海水中的21H 和31H 轻核聚变而产生大量的能量，放出的能量是用质量亏损计算的，释放核能大小的计算依据是爱因斯坦质能方程，C 项对、D 项错．答案：AC6．解析：由公式m ＝m 0·⎝⎛⎭⎫12t τ并结合数学知识可知C 正确． 答案：C7．解析：据质量数守恒及电荷数守恒，可判断A 项正确．钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，C 项不正确；利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，因为衰变释放能量，必然存在质量亏损，B 、D 两项都不正确．答案：A8．解析：X 表示质子，故A 、B 错；质量亏损为：Δm ＝4m 1－m 2－2m 3，故C 错；释放的核能为：ΔE ＝Δmc 2＝(4m 1－m 2－2m 3)c 2，故D 对．答案：D9．答案：AC10．解析：核反应方程为14 7N ＋11H →11 6C ＋42He ①设碳11原有质量为m 0，经过t 1＝2.0 h ，剩余的质量为m r ，根据半衰期定义有 m r m 0＝⎝⎛⎭⎫12t 1τ＝⎝⎛⎭⎫1212020≈1.6%② 答案：14 7N ＋11H →11 6C ＋42He 1.6%11．解析：(1)411H →42He ＋2 0＋1e(2)Δm ＝4m p －m α－2m e ＝4×1.007 3 u －4.001 5 u －2×0.000 5 u ＝0.026 7 u ΔE ＝Δmc 2＝0.026 7 u ×931.5 MeV ＝24.87 MeV .答案：(1)411H →42He ＋201e (2)24.87 MeV12．解析：(1)14 7N ＋10n →11 5B ＋42He用m 1、m 2和m 3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和新核的质量，由动量守恒定律得m 1v 1＝m 2v 2＋m 3v 3代入数值，得v 3＝－8.2×105 m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105 m/s方向与反应前中子的速度方向相反(2)反应前的总动能E 1＝12m 1v 21 反应后的总动能E 2＝12m 2v 22＋12m 3v 23 经计算知E 1>E 2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．答案：(1)14 7N ＋10n →11 5B ＋42He 8.2×105 m/s 与反应前中子的速度方向相反(2)见解析。
人教版高中物理目录（必修版新教材课本目录）
高中物理目录新课标教材•必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）高中物理目录新课标教材•必修2第五章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第六章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性高中物理目录新课标教材•选修1-1 第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波高中物理目录新课标教材•选修1-2 第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理目录新课标教材•选修2-1 第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器高中物理目录新课标教材•选修2-2 第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器高中物理目录新课标教材•选修2-3 第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材•选修3-1 第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材•选修3-2第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点高中物理新课标教材•选修3-3第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展高中物理新课标教材•选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介高中物理新课标教材•选修3-5第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。