人教版高中物理总复习[知识点整理及重点题型梳理] 核能、核能的利用

人教版高中物理总复习

知识点梳理

重点题型（常考知识点）巩固练习

物理总复习：核能、核能的利用

【考纲要求】

1、知道核力及结合能、质量亏损等概念

2、会配平和书写核反应方程式

3、知道核能获取的两种方式，了解核反应堆的主要组成部分，

能进行简单的有关核能的计算问题

【考点梳理】

考点一、核能

要点诠释：

1、核力

核子间作用力。其特点为短程强引力：作用范围为2.0×10－15m，只在相邻的核子间发生作用。

2、核能

核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。

比结合能：结合能与核子数之比称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

不同原子核的比结合能是不一样的，由比结合能曲线可以看出：中等大小的核比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。

3、质能方程、质量亏损

爱因斯坦质能方程E＝mc2说明物体的质量和能量之间存在着一定的关系，一个量的变化必然伴随着另一个量的变化。核子在结合成原子核时放出核能，因此，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小△m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能△E＝△mc2；反之，由核能也可求出核反应过程的质量亏损。

4、△E＝△mc2是计算核能的常用方法。在具体应用中要注意单位制的统一及不同单位的换算。若质量单位取原子质量单位u，则：

此结论亦可在计算中直接应用。另外，在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能。因而在此情况下可应用力学原理—动量守恒和能量守恒来计算核能。

5、质能方程的理解

对于质量亏损，切忌不能认为这部分质量转化成了能量，质能方程的本质是：第一，质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性（质量和能量）等同起来。第二，质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在量值上的联系决不等于这两个量可以相互转化。第三，质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的γ射线虽静质量为零，但动质量不为零。

考点二、重核的裂变 要点诠释：

重核分裂成中等质量的核的反应过程。 如：

2351136901

92

05438010U n Xe Sr n +→++

由于中子的增值使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。发生链式反应的条件

是：裂变物质的体积＞临界体积。

裂变的应用：原子弹、原子反应堆。

核电站：核电站的核心是核反应堆，核反应堆主要由以下几部分组成。

①核燃料：浓缩铀235.

②减速剂：浓缩铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、中水、或普通水作减速剂. ③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式反应的速度. ④保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去.

⑤冷却系统：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去. 反应堆是核电站的核心，核电站是靠核反应堆产生的内能发电.

考点三、轻核的聚变 要点诠释：

轻核结合成质量较大的核的反应过程。

如：2341

1120H H He n +→+

发生聚变反应的条件是：超高温（几百万度以上）—热核反应。 聚变的应用：氢弹、可控热核反应。 要点诠释：

1、原子核既然是由质子和中子组成的，那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子？实际上，发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的。α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的。所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的。

2、质量数守恒和核电荷数守恒是我们书写核反应方程的重要依据，但要以核反应的事实为基础，不能仅仅根据该两条守恒定律随意书写事实上不存在的核反应方程。另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头：“→”连接并指示反应方向，而不能用等号“＝”连接。 【典型例题】

类型一、配平和书写核反应方程

例1、下面列出的是一些核反应方程

3030

15

14P Si X

→+

9

210

4

1

5

B e H e B Y

+

→

+

4

47

2

2

3

H e H e L i Z

+

→

+ 其中（ ）

A ．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子

B ．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子

C ．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子

D ．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子

【思路点拨】根据质量数守恒和电荷数守恒配平核反应方程，再确定XYZ 是何种物质。 【答案】D

【解析】将三个核反应方程写明确，为

30300

15

14

1P S i X

+

→

+

9210

1

4

1

5

0B e H e B Y

+

→

+

447

1

2

2

3

1H e H e L i

Z

+

→

+

可知X 为正电子，可知Y 为中子，可知Z 为质子

【总结升华】根据质量数守恒和电荷数守恒配平核反应方程，是解决此类问题的关键。 举一反三

【变式1】原子核A

Z X 与氘核2

1H 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知

A ．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2 【答案】D

【解析】H He H X A Z 1

14221+→+，应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ，解得2,3==Z A ，答案D 。

【变式2】2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过48

20Ca （钙48）轰击

249

98

Cf （锎

249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素。实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子X ，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子X 是（ ）

A. 中子

B. 质子

C. 电子

D. α粒子 【答案】A

【解析】因为在衰变的过程中质量数守恒，电荷数守恒． 根据电荷守恒定律可得，118-3×2-112=0，所以X 粒子的电荷量为零．