核反应核能质能方程
15.3 核反应核能质能方程
考点聚焦
核能.质量亏损.爱因斯坦的质能方程n要求
核反应堆.核电站I要求
重核的裂变.链式反应.轻核的聚变I要求
可控热核反应. I要求
、知识扫描
1、核反应
在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.
典型的原子核人工转变
_1：N+：H 1：0+；H 质子1 H的发现方程卢瑟福
4 Be+：He —> ；C+0 n 中子0 n的发现方程查德威克
2、核能
(1 )核反应中放出的能量称为核能
(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和.质量亏损.
(3)质能方程：质能关系为E = mc 2
原子核的结合能AE =Amc 2
3、裂变
把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变
典型的裂变反应是：
235 1 90 厂136 1
92 U + 0 n ---- ?38 S r+ 54 X e+10 0 n
4 .轻核的聚变
把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变.聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为：
2 3 4 1
1 H + 1 H ---- ■-
2 H e+ o n
5. 链式反应
一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这
些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应三、好题精析
例1 .雷蒙德?戴维斯因研究来自太阳的电子中微子( V。而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2C14)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转
变为一个氢核，其核反应方程式为
v + ；；CI T 18Ar 十°1e
已知37CI核的质量为36.95658 u , 38Ar核的质量为36.95691 u , °>的质量为0.00055 u , 1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为
(A)0.82 Me V ( B) 0.31 MeV (C) 1.33 MeV ( D) 0.51 MeV
［解析］由题意可得：电子中微子的能量EKAE=mC- (mk+m-m cl)?931.5MeV
=(36.95691+0.00055-36.95658) X 931.5MeV
=0.82MeV
则电子中微子的最小能量为
E min =0.82MeV
［点评］应用爱因斯坦质能方程时，注意单位的使用。当 :m 用kg 单位，c 用m/s 时，.)E
单位是J ，也可像本题利用 1 u 质量对应的能量为 931.5MeV. 例2、质子、中子和氘核的质量分别为m
i
>m 2>m 3,质子和中子结合成氘核时，发出
丫射线，已知普朗
克恒量为h,真空中光速为c,则 丫射线的频率u = _______________ .
［解析］ 核反应中释放的能量 AE= A mc 2以释放光子的形式释放出来，由于光子的能量为
h u,依能
2
量守恒定律可知：h u =A mc 据此便可求出光子的频率。
质子和中子结合成氘核：1 H +0
2
H + Y 这个核反应的质量亏损为：
A m = m i +m 2—m 3
根据爱因斯坦质能方程 A E= A me 2
此核反应放出的能量 AE=(m i +m 2 — m) c 以丫射线形式放出，由E= h u
_ (m i m 2 _ m 3)c 2
u =-
h
［点评］此题考查计算质量亏损，根据爱因斯坦质能方程确定核能?关键是对质量亏损的理解和确定. 例3、如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为
B ,区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系
xoy
衰变过程中动量守恒 mv = m o V o ，④
则氡核反冲的动能为 E 2 = lm o v ： = ——1⑤
2
m o
的y 轴为磁场的左边界，A 为固定在x 轴上的一个放射源，内装镭核( 226 f
、
沿着与+x 成d 角方向释放 一个:-粒子后衰变成氡核( Rn )。a 粒子在y 轴上的N 点沿-x 方向飞离磁场,
N 点到0点的距离为I ,
已知0A 间距离为—,_：匚粒子质量为m ,电荷量为q ，氡核的质量为 m 0。
2
(1) 写出镭核的衰变方程； (2)如果镭
核衰变时释放的能量全部变为 :-粒子和
氡核的动能求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。 ［解析］(1)镭核衰变方程为：87 Ra — 8了 R n 4 He
(2)
镭核衰变放出:-粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动， :-粒子
艸x x x
■.
X X
%
% I
X X
4 X
如图中0 ?点，有
(I -R)2 (牙二 R 2，则 R 詣 I ①
2
v
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
gvB 二m ，即mv 二qBR ，②
R
:粒子的动能为E^^mv 2
2 2 2
(mv ) _ (qBR)
2m 2m
2
(5qBI) 128m
fy
［点评］要熟练掌握核反应方程，动量守恒定律，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动规律的综合运用。
例4.核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核
聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变
反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的
质量为2.0141U,氚原子的质量为 3.0160U，氦原子的质量为 4.0026U，中子的质量为 1.0087u, 1u=1.66 X 10-
27kg。
⑴写出氘和氚聚合的反应方程。
⑵试计算这个核反应释放出来的能量。
⑶若建一座功率为 3.0X 105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消
耗多少氘的质量？
（一年按3.2 X 107s计算，光速c=3.00X 108m/s，结果取二位有效数字）
［解析］(1)
AE= A mc2= (2. 0141+3 . 0160-4. 0026-1 . 0087)XI. 66 X 1(J7X32X l0J=2.8 X 1O-12J
［点评］
例5 ?众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照大地，万物生长?根据学过的知识试论述说明随着岁月的流逝，地球公转的周期，日、地的平均距离及地球表面的温度的变化趋势.
［解析］太阳内部进行着剧烈的热核反应，在反应过程中向外释放着巨大的能量，这些能量以光子
形式放出?根据爱因斯坦质能关系：AE = 地球绕太阳
旋转是靠太阳对地球的万有引力来提供向心力减小，不能满
足所需的向心力，地球将慢慢向外做离心运动，
由上式可知，左边的引力G啤减小，半径R增大，引
起地球公转的角速度变
化，从而使公转周期变R2
一方面，因太阳质量变小，发光功率变小；另一方面，日地距离变大，弓I起辐射到地球表面的能量减导致地球
表面温度变低.
点评］该题集原子物理与力学为一体，立意新颖，将这一周而复始的自然用所学知识一步一步说明, 道考查能力、体现素质的好题.
四、变式迁移
2；2 U核，发生。衰变后生成T h核，衰变后的0粒子速度方向垂直于磁场方
向，则以下结论中正确的是（）
①衰变方程可表示为: 238 234 4 .
92 U>90 Th+2 He
2
... 誥⑥
m°
(3) M=^ 2.0141 1.66 10亠2 3 10
8
3
?2 ￡ 20
141 "6Wkg
_12
2.8 10
知太阳质量在不断减小.
6 啤=盹2R,现因M减小，即提供的向心力R2
使轨道半径变大，日地平均距离变大.
2
mM 4
化G - =m -
R2T2
2 3
.2 4 二R
R, T= ，即T增大.
GM
小,
［
曰-
疋
1、静止在匀强磁场中的
②衰变后的Th核和：?粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45
③Th核和〉粒子的动能之比为2:17
④若〉粒子转了117圈，则Th核转了90圈
A .①③
B .②④
C ①②
D .③④
2. 卜列核反应或核衰变方程中，符号“X表小中了的是
(A)：Be+：HeT +X(B)；N :He」8o X
(C)204 1 202 1
80
H g ' 0n—78 Pt 21 H X239 239
(D) 92 —93
Np X
五、能力训练
一、选择题
1、下列关于原子结构和原子核的说法正确的是（）
A卢瑟福在:-粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构
B天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是
射线
C据图15.3-3可知，原子核A裂变变成原子核B和C要放出核能
D据图15.3-3可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收核能
2、当两个中子和两个质子结合成一个:-粒子时，放出28.30MeV的能量，当三
个：?粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成
一个碳核时，释放的
能量约为（）
A 21.04MeV
B 35.56MeV
C 77.64MeV
D 92.16MeV
3、下列说法正确的是
A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B、卢瑟福的a粒子散射实验可以估算原子核的大小
C、玻尔理论是依据a粒子散射实验分析得出的
D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总
能量增大
4. 中微子失踪之迷是一直困扰着科学家的问题。原来中微子在离子开太阳向地球运动的过程中，发生“中
微子振荡”，转化为一个」子和一个?子。科学家通过对中微子观察和理论分析，终于弄清了中微子失踪的原因，成为“ 2001年世界十大科技突破”之一。若中微子在运动中只转化为一个J子和一个?子，并已
知」子的运动方向与中微子原来的方向一致，则.子的运动方向（）
A 一定与中微子方向一致
B 一定与中微子方向相反C可能与中微子方向不在同一直线上D只能中
微子方向在同一直线上
5?在一定条件下，让质子获得足够大的速度，当两个质子p以相等的速率对心正碰，将发生下列反应：P+P
T P+P+P+ p其中p是P反质子（反质子与质子质量相等，均为m p,且带一个单位负电荷），则以下关于该
反应的说法正确的是
A .反应前后系统总动量皆为0
B .反应过程系统能量守恒
C .根据爱因斯坦质能方程可知，反应前每个质子的能量最小为2m p c2:
D .根据爱因斯坦质能方程可知，反应后单个质子的能量可能小于m p c2
15.5-3
6. 用：?粒子轰击铍核（9 Be），生成一个碳核（；C）和一个粒子，则该粒子（）
（A）带正电，能在磁场中发生偏转
（B）在任意方向的磁场中都不会发生偏转
（C）电离本领特别强，是原子核的组成部分之一
（D）用来轰击铀235可引起铀榱的裂变
7. 假设钚的同位素离子239 Pu静止在匀强磁场中，设离子沿与磁场垂直的方向放出a粒子后，变成铀的一
个同位素离子，同时放出能量为E=0.09Mev的光子。（1）试写出这一核反应过程的方程式。（2）光子的波长为多少？（3）若不计光子的动量，则铀核与 :粒子在匀强磁场中的回旋半径之比是多少？
8. 如下图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装226Ra （镭），28|Ra放出某种射线后衰变成Rn （氡）。试写出：
2fg Ra衰变的方程，若A距磁场的左边界MN的距离OA=1.0m，放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN 方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距经过0A的直线1.0m,由此可以推断出一个静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少？保留两位有效数字（取1u=1.6 x 10-27kg，电子电量e=1.6 x 10-19c）
M : x X X X
I
I
:X X X X
O : ?A
'X X X X
II
I
■ X X X X
N '
9、自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐
射。热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间内从
物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同。
处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P°= b T4,其中常量d =5 .67 X 10-8w/（m水4）在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。
有关数据及数学公式：太阳半径Rs = 696000Km，太阳表面温度T = 5770K，火星半径r = 3395Km。
已知球面积S = 4 n R2,其中R为球半径。
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2X 10-7?1X 10-5m范围内，求相应的频率范围。
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为n r2（r为火星半径）的圆盘上。已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度。
10、核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的
科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是
由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的质量为
27 2.0141u，氚原子的质量为3.0160U，氦原子的质量为4.0026U，中子的质量为1.0087u, 1u=1.66 X 10- kg。⑴写
出氘和氚聚合的反应方程。
⑵试计算这个核反应释放出来的能量。
⑶若建一座功率为 3.0X 105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消
耗多少氘的质量？
（一年按3.2 x 107s计算，光速c=3.00X 108m/s，结果取二位有效数字）
参考答案
能力变迁1 D 2 AC
能力训练 1 ABC 2 D 3 BD4D 5 A 6 BCD
239 4 235..
7 94 PU J 2 H^ ' 92 U
11
：—.38 10 m18.-12
2.0 X10 j
3 15
9、3 x 10 ~1.5 x 10 Hz、
46
30
1.38 X10 J,204K 10⑴略⑵
2.8 x 10-12J⑶ 23kg
狭义相对论的基本原理
基础知识 1．下列说法中正确的是( ) A电和磁在以太这种介质中传播 B相对不同的参考系，光的传播速度不同 C.牛顿定律仅在惯性系中才能成立 D.时间会因相对速度的不同而改变 2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他( ) A.否定了xx的力学原理 B.提示了时间、空间并非绝对不变的属性 C.认为时间和空间是绝对不变的 D.承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质 3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设： (1)爱因斯坦的相对性原理： _______________． (2)光速不变原理： ___________________． 4．下列哪些说法符合狭义相对论的假设( ) A在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的 B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的 C.在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的
D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的 5．在一惯性系中观测，两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观测，它们( ) A．一定同时 B．可能同时 C.不可能同时，但可能同地 D．不可能同时，也不可能同地 6．假设有一列很长的火车沿平直轨道飞快匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据狭义相对论原理，下列说法中正确的是( ) A地面上的人认为闪光是同时到达两壁的 B车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的 C．地面上的人认为闪光先到达前壁 D．车厢里的人认为闪光先到达前壁 能力测试 7．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )
A.适用于宏观物体 B.适用于微观物体 C.适用于高速运动的物体 D.适用于低速运动的物体 8．下列说法中正确的是( ) A.相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题 B.在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c-v C在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c+v D．迈xx一xx实验得出的结果是： 不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的 9．地面上的 A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线，从A 到B方向飞行的人来说哪个事件先发生( ) A．两个事件同时发生 B．A事件先发生 C．B事件先发生 D．无法判断 10．关于电磁波，下列说法正确的是( )
爱因斯坦质能方程的理解
爱因斯坦的质能方程的理解 爱因斯坦质能方程E=mc2揭示了物质的质量和能量之间的关系：能量与物体的质量成正比，质量和能量不可分割地联系在一起。质能方程 E=mc^2或ΔE=Δmc^2是否反映了质量和能量之间的定量转化关系？质量和能量是否是不守恒的，而是质能守恒？与其相关的“质量亏损”又怎么理解呢？ 要搞清这些问题，就要理解爱因斯坦质能方程的含义。质能方程 E=mc2说明，当一个物体的运动质量为m时，它运动时蕴含的总能量为E。总能量E包括物体的动能和静能。在物体的运动速度不是很大时，动能Ek =(1/2) m0v2，m0是静止质量。静能E0即物体静止时具有的总内能，包括分子动能、分子间的势能，使原子与原子结合在一起的化学能，使原子核与电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能，等等，E0=m0c2。所以E= mc2= E0+E k。E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。 ΔE=Δmc2说明当一个系统的质量变化了Δm时，相应变化的能量为ΔE。一个系统的能量减少时，其质量也相应减少；当另一个系统接受因而增加了能量时，质量也有相应增加。ΔE=Δmc2说明了一个物体质量改变，总能量也随之改变。 两式含义表明，质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量和能量在量值上的关系，二者不能相互转化。对一个封闭系统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的。在物质反应和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质，质量描述惯性和引力性，能量描述系统的状态。 那么，质量亏损又是怎么回事呢？ 我们可以看到，质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下，系统能量减少，质量自然就减少了。当系统的质量减少Δm时，系统的能量
43核反应 核能 质能方程__
核反应核能质能方程 一、知识点梳理 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变： 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 （1）核反应中放出的能量称为核能 （2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+1 ｎ90 38 Ｓr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+3 1 Ｈ4 2 Ｈe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 二、典型例题 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为
流体动力学基本方程
Chapter 3 流体动力学基本方程 例如求解定常均匀来流绕流桥墩时的桥墩受力问题：流场和桥墩表面受力由（边界条件+控制方程组）决定。本章任务建立控制方程组，确定边界条件的近似描述和数学表达。 I 质量连续性方程（质量守恒方程） I-1方程的导出 物质体（或系统）的质量恒定不变——质量守恒假设。质量守恒假设对于很多流动问题是良好近似，分子热运动引起的系统与外界的物质交换可忽略不计。在此假设下，对物质体τ有0d d dt τρτ=?。根据输运定理，设t 时刻该系统所占控制体为CV ，对应控制面CS ，则有 0v v òCV CS d v ds t ρτρ?+?=?? ??——质量守恒方程积分形式。 上式亦表明，CV 内单位时间内的质量减少=CS 上的质量通量。 由奥高公式得 ()v v v òCS CV v ds v d ρρτ?= ????? ，于是有 ()0v CV v d t ρρτ???+??=???? ??。 考虑到τ的任意性，故有 ()0v v t ρρ?+??=?，即 0v d v dt ρρ+??= ——质量守恒方程微分形式 I-2各项意义分析： 1） dt d ρ——流体微团密度随时间的变化率；定常流动0=??t ρ；不可压缩流动0=dt d ρ；均质流体的不可压缩流动.const ρ=。 2）由 0=dt m d δ（m δ为微团的质量）知 11d d dt dt ρδτρδτ=-（δτ为该微团t 时刻体积），从而知v ??r =流体微团体积随时间的相对变化率，即体膨胀率。 3）不可压缩流体 0d dt ρ=，故有 0v ??=v 。 由奥高公式有v v v òCV CS v ds vd τ?=?????，可见对于不可压缩流动，任意闭合曲面上有0v v òCS v ds ?=??。 不可压缩流动满足的0v ??=v 或 0v v òCS v ds ?=??是对速度场的一个约束。 例1、1）定常流场中取一段流管，则由 0v v òCS v ds ?=??易知： 222111S V S V ρρ=；如为均质不可压缩流动，则1122V S V S =。 2）对于不可压缩球对称流动（如三维空间中的点源产生的流动）则有2 4(,)()r V r t m t π=， 即2 ()V r r -∝，其中()m t 代表点源强度（单位时间发出的流体体积）。 例2、均质不可压缩流体（密度为ρ）从圆管（半径为R ）入口端以
爱因斯坦的质能方程式说明
爱因斯坦的质能方程式说明： 物质就是能量 物理学家已经证明，我们这个世界上所有的固体都是由旋转的粒子组成的。 这些粒子有着不同的振动频率，粒子的振动使我们的世界表现成目前的样子。我们的人身也是如此。科学家已经测量过： 人在不同的体格和精神状态下身体的振动频率不同 美国著名的精神科医师大卫·霍金斯(Dr.David R.Hawkins)博士，哲学博士，运用人体运动学的基本原理，经过二十年长期的临床实验，其随机选择的测试对象横跨美国，加拿大，墨西哥，南美，北欧等地，包括各种不同种族，文化，行业，年龄的区别，累积了几千人次和几百万笔数据资料，经过精密的统计分析之后发现： 人类各种不同的意识层次都有其相对应的能量指数， 人的身体会随着精神状况而有强弱的起伏。 根据美国心理学家大卫·霍金斯博士(Dr.David R.Hawkins)的“意识地图”（Consciousness Map）理论，人的意识亮度（以Lux为单位）由低至高可分为17个层级。 以200 的“勇气”为基准，居于其上的8个层级的意识状态可称之为“能力（Power）”，居于其下的8个层级的意识状态则被称为“压力（Force）”。 意识层次的振动频率与能量指数 ? 1. 开悟正觉：700~1000 2. 安详极乐(平和)：600 ? 3. 寧静喜悦：540 ? 4. 爱与崇敬：500 ? 5. 理性谅解(明智)：400 ? 6. 宽容原谅：350 ?7. 希望乐观(主动)：310 ?8. 中性信赖(淡定)：250 ?9. 勇气肯定：200 ?10. 骄傲轻蔑：175 ?11. 愤怒仇恨：150 ?12. 渴爱欲望：125 ?13. 恐惧焦虑：100 ?14. 忧伤懊悔：75 ?15. 冷漠绝望：50 ?16. 罪恶谴责：30 ?17. 羞愧耻辱：20 ?宇宙中造化的能量永远是正性的，负面能量来自人类自己的意念。 ?所以相比之下正性能量比负性能量强千万倍。因此得出：越使用正面的能量与信念，能量越强大。遇到困难也就越容易解决，也拥有强大的力量可以修復自己与帮助自己; ?念力信念的力量无穷大，心存善念、相信自己的信念，我们都可以改变自己的人生，因为“念”转“运”就转。
高三物理第一轮复习24核反应 核能 质能方程学案 新人教版
高三物理第一轮复习24核反应核能质能方程学案新 人教版 一、知识点梳理 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变： 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 （1）核反应中放出的能量称为核能 （2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 二、典型例题 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小
关于核能的计算(含答案)
关于核能的计算 一、基础知识 1、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． 2、质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2. 3、核能的计算 ⑴.应用质能方程解题的流程图 ①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是 “J”． ②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所 以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”． ⑵利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 二、练习 1、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－m2 D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2 答案 D 解析由质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为01e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对． 2、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．已知质子质量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．
质能方程的本质
质能方程的理解 爱因斯坦著名的质能方程式E=mc^2，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速。相对论的一个重要结果是质量与能量的关系。质量和能量是不可互换的，是建立在狭义相对论基础上，1915年他提出了广义相对论。因为在经典力学中，质量和能量之间是相互独立、没有关系的，但在相对论力学中，能量和质量是可互换的。爱因斯坦1905年6月发表的论文《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，解释了光的本质，这也使他于1921年荣获了诺贝尔物理学奖。 这里先直接给出式子E=mc2， E是能量，单位是焦耳（J）； m是质量，单位是千克（Kg）； c 是光速，c=3×108 我们可以通过这种方式来理解爱因斯坦质能方程式。在相对论中，动能定理依然成立，但动能的形式将不同。在力F的作用下，外力做功等于质点动能变化： 这就是爱因斯坦著名的质能关系式，并把moc2称为物体的静能，是总能量的一部分，任何具有静止质量的质点都具有静能。 物体的静止能量是它的总内能，包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能……物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一，它指出，静止粒子内部仍然存在着运动。一定质量的粒子具有一定的内部运动能量，反过来，带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量。在
基本粒子转化过程中，有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来，变为可以利用的动能。 质量和能量都是物质的重要属性，质量可以通过物体的惯性和万有引力现象而显示出来，能量则通过物质系统状态变化时对外做功、传递热量等形式而显示出来。质能关系式揭示了质量和能量是不可分割的，这个公式表明物质是物质所含有的能量的量度，它只表示具有一定质量的物质客体也必具有和这质量相当的巨大能量。通常所说的物体的动能仅是m2 c和moc2的差额。 质能方程的三种表达形式 表达形式1 E0=m0c2 上式中的mo为物体的静止质量，m0c2为物体的静止能量。中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同，通常简写为 E=mc2。 表达形式2：Ev=Mvc2 随运动速度增大而增大的量。mc为物体运动时的能量，即物体的静止能量和动能之和。 表达形式3：ΔE=Δmc2 上式中的Δm通常为物体静止质量的变化，即质量亏损。ΔE为物体静止能量的变化。实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式。这种表达形式最常用，也是学生最容易产生误解的表达形式。 质量和能量的联系 在经典力学中，质量和能量之间是相互独立、没有关系的，但在
核反应核能质能方程
核反应核能质能方程 一、考点聚焦 核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求 核反应堆．核电站Ⅰ要求 重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求 可控热核反应．Ⅰ要求 二、知识扫描 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发觉方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发觉方程查德威克 2、核能 〔1〕核反应中放出的能量称为核能 〔2〕质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．〔3〕质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，开释出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，开释出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应开释能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸取一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时开释假设干个中子，假如这些中子再引起其它重核的裂变，就能够使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 三、好题精析 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子〔v。〕而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯〔C2Cl4〕溶液的巨桶．电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量 为931.5MeV.依照以上数据，能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为〔A〕0.82 Me V 〔B〕0.31 MeV 〔C〕1.33 MeV 〔D〕0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E ?=mc2-〔m Ar+m e-m Cl〕·931.5MeV
质能方程的理解
质能方程的理解 龙润 爱因斯坦质能方程E=mc2揭示了物质的质量和能量之间的关系：能量与物体的质量成正比，质量和能量不可分割地联系在一起。 误区一：由质能方程E= mc2，可推得ΔE=Δmc2，这说明质量就是能量、质量可以转化为能量 误区二：关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒 误区三：在核反应时常有γ光子释放，根据E= mc2可知γ光子有一定的质量，这与γ光子的质量数为零相矛盾 要搞清这些问题，就要理解爱因斯坦质能方程的含义。质能方程E=mc2说明，当一个物体的运动质量为m时，它运动时蕴含的总能量为E。总能量E包括物体的动能和静能。在物体的运动速度不是很大时，动能E k =(1/2) m0v2，m0是静止质量。静能E0即物体静止时具有的总内能，包括分子动能、分子间的势能，使原子与原子结合在一起的化学能，使原子核与电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能，等等，E0=m0c2。所以E= mc2= E0+E k。E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。 ΔE=Δmc2说明当一个系统的质量变化了Δm时，相应变化的能量为ΔE。一个系统的能量减少时，其质量也相应减少；当另一个系统接受因而增加了能量时，质量也有相应增加。ΔE=Δmc2说明了一个物体质量改变，总能量也随之改变。 两式含义表明，质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量和能量在量值上的关系，二者不能相互转化。对一个封闭系统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的。在物质反应和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质，质量描述惯性和引力性，能量描述系统的状态。 那么，质量亏损又是怎么回事呢？
解释相对论
数学仅仅涉及概念间的相互关系，而不考虑它们与经验之间的关系。物理学也涉及到数学概念，但是，只有当清楚地确定了它们与经验对象的关系之后，这些概念才获得物理内涵。这一点在运动、空间、时间概念上表现得尤为明显。 相对论正是建立在对以上这三个概念前后一贯的解释基础之上。“相对论”这个名称是与如下事实相关的，即：从可能的经验观点来看，运动总是表现为一个物体对于另一个物体的相对运动（比如汽车相对于地面的运动，地球相对于太阳和恒星的运动）。运动绝不会作为“相对于空间的运动”——或者，像有人所表述的——“绝对运动”而被加以观察。“相对性原理”在其最广泛的意义上为如下一句论断所蕴含：所有的物理现象都有这样一个特点，它们未给“绝对运动”概念的引进提供任何依据；或较为简洁却不怎么精确的表述：不存在绝对运动。 从这样一个否定的论断中，我们似乎看不到什么洞见。但事实上，它却是对（可以想象的）自然规律的一个严格限制。在这种意义上，相对论与热力学有着某种类似之处。后者也是基于“不存在永动机”这一否定性论断之上。 相对论的发展历经了“狭义相对论”和“广义相对论”两个阶段。后者假定了前者作为一种极限情形的有效性，它是前者的连贯一致的延续。 A.狭义相对论 经典力学中对空间和时间的物理解释 从物理的观点来看，几何学是一些定律的总和，由这些定律能把相互静止的刚体置于彼此相对的位置上（比如，一个三角形由三条端点永远连接的杆组成）。人们设定用这种解释，欧几里得定律是有效的。在这种解释中，“空间”原则上是一个无限的刚体（或框架），其他的物体是与之相关联的（参照系）。解析几何（笛卡尔）用三个相互正交的刚性杆作为参照体表现空间，在这些刚性杆上通过垂直投影这一熟悉的办法（利用刚体的单位尺度），便测得空间点的“坐标”(x,y,z)。 物理学研究空间和时间中的“事件”。每一个事件不仅有自己的空间坐标x，y，z，还有一个时间值t。后者被认为可利用一个其空间大小可以忽略（作理想周期循环）的钟来测得，这个钟C被看作在坐标系中一点，例如在坐标原点(x=y=z=0)处是静止的，在空间点P(x,y,z)上发生的事件的时刻便被规定为与事件同时的钟C所显示的时刻。在这里，假定“同时”的概念无需专门的定义就有物理上的意义。这种精确性的缺乏似乎是无害的，只因光（其速度在我们日常经验看来几乎是无限的）使得空间上分开的事件的同时性看起来能被立即加以确定。 通过利用光信号来从物理上定义同时性，狭义相对论消除了这个精确性的缺乏。在P点发生事件的时间t就是从该事件发出的光信号到达时钟C时从C上读的时间。考虑到光信号通过这一距离所需事件，对这一时刻进行了修正。在做这种修正时，（假定）光速为常数。 这个定义把空间上分开的两个事件的同时性概念归化为在同一地点发生的两个事件（即光信
爱因斯坦质能方程的物理含义以及其应用
试讨论爱因斯坦质能方程E=mc^2的物理含义以及其应用 物理含义： E=mc^2，其中E 代表完全释放出来的能量，m 代表质量，C 代表真空中光速 。 1、质量和能量是物质的两个重要属性，质能方程2mc E =揭示了这两个物理量之间在量值上存在着简单的正比关系，即一定的质量总是和一定的能量相对应，或者理解为物体所蕴藏 的能量与物体的质量成正比； 2、物质的质量增加了，与之相对应的能量就会增加，反之，物质的质量减少了，与之相对应的能量也随之减小； 3、当物体静止时，物体所蕴藏的能量200c m E = ，称为物体的静止能量或静质能； 4、对于一个以速率v 运动的物体，其总能量为动能和静质能之和：20mc E E E k =+= （m 为动质量） 5、原子核反应时，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量(γ光子的动质量)，减少的静质能以 γ 射线的形式辐射出来，并不是这部分质量消失或质量转化为能量。在核反应中，分别遵循能量转化与守恒和质量守恒这两大基本规律。 应用： 爱因斯坦质能方程对于核能的利用及基本粒子的研究，有重要的意义。 在核反应中，核子结合成原子核时，原子核内的每个核子质量都比该核子独立状态下的质量小，所以原子核的质量比组成该核的全部粒子在独立状态下的质量之和要小，减少的那部分物质所蕴藏的总能量都释放出来了。这就是在核子结合成原子核的过程中之所以释放结合能的原因。 我们把组成原子核的全部核子在独立状态下的质量之和与该原子核的质量之差叫做核的质量亏损。如果知道了核的质量亏损，根据质能方程就可以求出该核的结合能。 这里还需强调，虽然在核子结合成原子核时，发生了质量亏损现象，但是核反应前后核子数是守恒的，只是核反应后的核子比较反应前的核子“瘦”了一些。同时核反应前后的质量也守恒，核子亏损的那部分质量并没有消失，就是“携带着”释放出来的能量的物质的质量。
第4章第1节核力与核能
第4章第1节核力与核能 第1节核力与核能 学习目标知识脉络 1.认识核素图，知道核力的概念及特点．(重点) 2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小．(重点) 3.理解结合能及平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损．(难点) 4.掌握爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能应用质能方程进行计算．(重点) 核力与核的稳定性 [先填空] 1．核力 把原子核中的核子维系在一起的力． 2．核力特点 (1)核力是短程力，作用范围在2 f(1 f＝10－15 )左右，它不能延伸到3 f以外． (2)当两核子间距离减小时，核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力． (3)核力是一种强相互作用，若两质子之间的距离为1 f，库仑力是200 N左右，核力必须非常强才能抵消所有质子库
仑力的作用． 3．核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子． 4．核素图 用横坐标表示质子数，纵坐标表示中子数，每一种核素用一小方块表示，所得到的图象． 5．核的稳定性 (1)核素的稳定区：几乎全落在一条曲线上，或紧靠曲线的两侧区域． (2)稳定核素的中子数与质子数的关系：随着Z的增加，稳定核素的中子数越越大于质子数． [再判断] 1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．(×) 2．稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×) 3．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√) [后思考] 原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？ 【提示】组成原子核的相邻的核子间存在核力． [核心点击] 1．原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，
理解质能方程应注意的几个误区
理解质能方程应注意的几个误区 质能方程是原子物理中的一个重点，也是一个高考热点。由于教材对质能方程的介绍并不多，许多同学试图从物质世界的传统认识角度来理解质能方程，结果造成对其理解上的一些错误。本文简单归纳并解释一些学生容易产生的误区，供大家参考。 误区一：由质能方程，可推得，这说明质量就是能量、质量可以转化为能量 爱因斯坦于1905年在题为《物体的惯性同它所含有的能量有关吗》的论文中提出了质能方程，它阐明了质量为m的物体蕴藏着的能量，即一定的质量总是与一定的能量对应着；则表明了物体的质量变化了时，相应地其具有的能量也要变化。但这不能因此理解为“质量就是能量、质量可以转化为能量”。因为质量是物质的属性，是物体惯性的量度和物体间万有引力产生的原因；尽管能量也是物质的属性，但一种能量对应着物体的一种运动状态，并且是这种运动的量度。 当发生轻核聚变或重核裂变时，核的总质量会减少（即质量亏损），同时释放一部分核能。这些释放的核能来自核子间的结合能，是物质运动形式转化的体现，而不是由亏损部分的质量转化过来。 所以说质量和能量是两个完全不同的概念，它们表征的对象不同，相互之间也不可能转化；而质能方程则体现了两者的联系，深刻地揭示了物质与运动的关系。 误区二：关系式中的质量亏损表明在核反应时质量不守恒 按照牛顿经典力学的观点，物体的质量是不变的，但根据爱因斯坦狭义相对论所建立的质量观认为，物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量有如下 关系，可知物质的质量和物体的运动有着密切的联系，若微观粒 子的运动速度很大时，其质量m明显会大于静止质量，这个现象在核反应中必须加以考虑。所以在发生核反应时，就其静止质量而言是不守恒的；但反应时所释放的核能会使新核及释放的粒子获得很大的动能（即速度明显增大），这样 因速度增大而增加的质量与亏损的静止质量相等。关系式中的△m既可以理解为静止质量的亏损，也可以理解为释放核能（）所对应的运动质量 的增加。例如在核反应中，以辐射的形式释放能量，光子
狭义相对论的基本原理
第五章相对论 第一节狭义相对论的基本原理 基础知识 1．下列说法中正确的是( ) A电和磁在以太这种介质中传播 B相对不同的参考系，光的传播速度不同 C.牛顿定律仅在惯性系中才能成立 D.时间会因相对速度的不同而改变 2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他( ) A.否定了牛顿的力学原理 B.提示了时间、空间并非绝对不变的属性 C.认为时间和空间是绝对不变的 D.承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质 3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设： (1)爱因斯坦的相对性原理：_____________________________． (2)光速不变原理：_____________________________________． 4．下列哪些说法符合狭义相对论的假设( ) A在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的 B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的 C.在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的 D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的 5．在一惯性系中观测，两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观测，它们( ) A．一定同时 B．可能同时 C.不可能同时，但可能同地 D．不可能同时，也不可能同地 6．假设有一列很长的火车沿平直轨道飞快匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据狭义相对论原理，下列说法中正确的是( ) A地面上的人认为闪光是同时到达两壁的 B车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的 C．地面上的人认为闪光先到达前壁 D．车厢里的人认为闪光先到达前壁 能力测试 7．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) A.适用于宏观物体 B.适用于微观物体 C.适用于高速运动的物体 D.适用于低速运动的物体 8．下列说法中正确的是( ) A.相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题 B.在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c-v C在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c+v D．迈克耳逊一莫雷实验得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的 9．地面上的A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线，从A到B方向飞行的人来说哪个事件先发生( ) A．两个事件同时发生 B．A事件先发生 C．B事件先发生 D．无法判断 10．关于电磁波，下列说法正确的是( ) A.电磁波与机械波一样有衍射、干涉现象，所以它们没有本质的区别 B.在一个与光速方向相对运动速度为u的参考系中，电磁波的传播速度为c+u或c-u C电磁场是独立的实体，不依附在任何载体中 D．伽利略相对性原理包括电磁规律和一切其他物理规律 11．一列火车以速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁(如图5-1-1)．那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁?火车上的人怎样解释自己的测量结果? 12．如图5-1-2所示，在地面上M点，固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问 (1)在地面参考系中观察，谁先接收到光信号?
高三物理复习核反应 核能 质能方程
15.3 核反应核能质能方程 一、考点聚焦 核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求 核反应堆．核电站Ⅰ要求 重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求 可控热核反应．Ⅰ要求 二、知识扫描 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应． 典型的原子核人工转变 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 （1）核反应中放出的能量称为核能 （2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是：
235 92Ｕ+1 ｎ90 38 Ｓr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+3 1 Ｈ4 2 Ｈe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 三、好题精析 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋3717Cl→3718Ar十 0 －1e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 （A）0.82 Me V （B）0.31 MeV （C）1.33 MeV （D）0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E ?=mc2-（m Ar+m e-m Cl）·931.5MeV
科学—世上最伟大的十个公式,质能方程排名第五
世上最伟大的十个公式，薛定谔方程排名第六，质能方程排名第五 2011-09-08 08:49:56 135173 次阅读0条评论 英国科学期刊《物理世界》曾让读者投票评选了“最伟大的公式”，最终榜上有名的十个公式既有无人不知的1+1=2，又有著名的E=mc2；既有简单的-圆周公式，又有复杂的欧拉公式…… 从什么时候起我们开始厌恶数学？这些东西原本如此美丽，如此精妙。这个地球上有多少伟大的智慧曾耗尽一生，才最终写下一个等号。每当你解不开方程的时候，不妨换一个角度想，暂且放下对理科的厌恶和对考试的痛恨。因为你正在见证的，是科学的美丽与人类的尊严。 No.10 圆的周长公式（The Length of the Circumference of a Circle） 这公式贼牛逼了，初中学到现在。目前，人类已经能得到圆周率的2061亿位精度。还是挺无聊的。现代科技领域使用的-圆周率值，有十几位已经足够了。如果用 35位精度的-圆周率值，来计算一个能把太阳系包起来的一个圆的周长，误差还不到质子直径的百万分之一。现在的人计算圆周率，多数是为了验证计算机的计算能力，还有就是为了兴趣。 No.9 傅立叶变换（The Fourier Transform）
这个挺专业的，一般人完全不明白。不多作解释。简要地说没有这个式子没有今天的电子计算机，所以你能在这里上网除了感谢党感谢政府还要感谢这个完全看不懂的式子。另外傅立叶虽然姓傅，但是法国人。 No.8 德布罗意方程组（The de Broglie Relations） 这个东西也挺牛逼的，高中物理学到光学的话很多概念跟它是远亲。简要地说德布罗意这人觉得电子不仅是一个粒子，也是一种波，它还有“波长”。于是搞啊搞就有了这个物质波方程，表达了波长、能量等等之间的关系。同时他获得了1929年诺贝尔物理学奖。 No.7 1+1=2 这个公式不需要名称，不需要翻译，不需要解释。 No.6 薛定谔方程（The Schrödinger Equation） 也是一般人完全不明白的。因此我摘录官方评价：“薛定谔方程是世界原子物理学文献中应用最广泛、影响最大的公式。”由于对量子力学的杰出贡献，薛定谔获得1933年诺贝尔物理奖。 另外薛定谔虽然姓薛，但是奥地利人。 No.5 质能方程（Mass–energy Equivalence）
专题突破与题型专练 结合能、质能方程的应用
专题突破与题型专练结合能、质能方程的应用 题型一:质能方程的理解与结合能的分析计算 核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程:计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm. ②根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能. (2)利用原子质量单位u和电子伏特计算 根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量. (3)根据能量守恒和动量守恒来计算核能 参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的,因此,利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化. (4)利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数,核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放(或吸收)的核能. 【例1】 (2018·辽宁鞍山期末)“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空,而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站,它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量,进而发电,在合肥科学岛,我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA,时间近3 s的高温等离子放电,人造太阳能来自下面的反应:4个质子(氢核)聚变成1个α粒子,同时发射2个正电子和2个没有静止质量
的中微子,“人造太阳”的总功率为P,质子、氦核、正电子的质量分 别为m p,m α,m e,真空中的光速为c. (1)写出核反应方程; (2)求核反应所释放的能量ΔE. 解析:(1)核反应方程为H He+ e. 2,核(2)质量亏损为Δm=4m p-m α-2m e,根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc 2. 反应所释放的能量为ΔE=(4m p-m α-2m e)c 2 答案:(1)H He+ e (2)(4m p-m α-2m e)c 【针对训练1】 (2018·广东清远期末)一个静止的氡核Rn,放出一个α粒子后衰变为钋核Po,同时放出能量为E=0.09 MeV的γ光子. 已知M氡=222.086 63 u,m α=4.002 6 u,M钋=218.076 6 u,1 u相当于 931.5 MeV的能量. (1)写出上述核反应方程; (2)求出发生上述核反应放出的能量. 解析:(1)根据电荷数守恒,质量数守恒可得 Rn Po He+γ. (2)质量亏损Δm=222.086 63 u-4.002 6 u-218.076 6 u=0.007 43 u 根据质能方程,核反应放出的能量ΔE=Δmc2=6.92 MeV. 答案:(1Rn Po He+γ(2)6.92 MeV 题型二:质能方程结合衰变规律、动量守恒定律的应用
质能方程的推导
质能方程的推导 质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律? E=mc^2，其中E代表完全释放出来的能量，m代表质量，C代表光速。 质能方程的推导 首先要认可狭义相对论的两个假设：1、任一光源所发之球状光在一切惯性参照系中的速度都各向同性总为c 2、所有惯性参考系内的物理定律都是相同的。 如果你的行走速度是v，你在一辆以速度u行驶的公车上，那么你当你与车同向走时，你对地的速度为u+v，反向时为u-v，你在车上过了1分钟，别人在地上也过了1分钟——这就是我们脑袋里的常识。也是物理学中著名的伽利略变换，整个经典力学的支柱。该理论认为空间是独立的，与在其中运动的各种物体无关，而时间是均匀流逝的，线性的，在任何观察者来看都是相同的。 而以上这个变换恰恰与狭义相对论的假设相矛盾。 事实上，在爱因斯坦提出狭义相对论之前，人们就观察到许多与常识不符的现象。物理学家洛伦兹为了修正将要倾倒的经典物理学大厦，提出了洛伦兹变换，但他并不能解释这种现象为何发生，只是根据当时的观察事实写出的经验公式——洛伦兹变换——而它却可以通过相对论的纯理论推导出来。 然后根据这个公式又可以推倒出质速关系，也就是时间会随速度增加而变慢，质量变大，长度减小。 一个物体的实际质量与其运动状态的关系可表示为：M=m/{1-√[(v/c)^2]} (M为实际质量，m为静止时质量) 当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时，质点每经历位移ds，其动能的增量是 dEk=F·ds，如果外力与位移同方向，则上式成为 dEk=Fds，设外力作用于质点的时间为dt，则质点在外力冲量Fdt作用下，其动量增量是dp=Fdt，考虑到v=ds/dt，有上两式相除，即得质点的速度表达式为v=dEk/dp，亦即 dEk=vd(mv)=(V^2)dm+mvdv，把爱因斯坦的质量随物体速度改变的公式平方,得(m^2)(c2-v2)=m0^2*c^2,对它微分求出：mvdv=(c^2-v^2)dm，代入上式得dEk=c^2*dm。上式说明，当质点的速度v增大时，其质量m和动能Ek都在增加，质量的增量dm和动能的增量dEk之间始终保持dEk=c^2*dm所示的量值上的正比关系。当v=0时，质量m=m0，动能Ek=0，据此，将上式积分，即得∫Ek0dEk=∫m0m c^2*dm（从m0积到m）Ek=mc^2-m0c^2 上式是相对论中的动能表达式。爱因斯坦在这里引入了经典力学中从未有过的独特见解，他把m0c^2叫做物体的静止能量，把mc^2叫做运动时的能量，我们分别用E0和E表示： E=mc^2 , E0=m0c^2 一、质能方程的三种表达形式 表达形式1：E0=m0c2 上式中的m0为物体的静止质量，m0c2为物体的静止能量.中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同，通常简写为 E=mc2. 表达形式2：E=mc2 随运动速度增大而增大的量.mc2为物体运动时的能量，即物体的静止能量和动能之和. 表达形式3：ΔE=Δmc2 上式中的Δm通常为物体静止质量的变化，即质量亏损.ΔE为物体静止能量的变化.实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式.这种表达形式最常用，也是学生最容易产生误解的表达形式. 二、物体的静止能量 物体的静止能量是它的总内能，包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能，以及原子核内质子、中子的结合能…….物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一，它指出，静止粒子内部仍然存在着运动.一定质量的粒子具有一定的内部运动能量，反过来，带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量.在基本粒子转化过程中，有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来，变为可以利用的动能.例如，当π0介子衰变为两个光子时，由于光子的静止质量为零而没有静止能量，所以，π0介子内部蕴藏着的全部静止能量.