高考物理复习方法--核能的分析与计算及力电综合问题思路分析

更好的教育，更美好的人生第1页1高考物理复习方法一、明确重点，主干知识网络化，掌握分析问题解决问题的方法牛顿运动定律，功能关系，动量守恒定律，带电粒子在电磁场中的运动，电磁感应等是物理学的重点知识。从近年理综试题上看，重点知识的考察占分约80%，复习中要要认真搞好专题复习，对物理学的主干知识（考试说明中的Ⅱ层次内容），应做到深刻理解，并能灵活运用。要通过归纳、类比、图表、知识结构图等形式，将分布在各章节零散而又有内在联系的知识点联系起来，形成便于记忆和巩固的知识网络，从新的高度把握整个知识结构体系，为知识的迁移奠定坚实的基础。第二轮复习可以把高中物理划分成八个大的单元：①运动和力；②动量与能量；③热学；④带电粒子在电、磁场中的运动；⑤电磁感应与电路分析；⑥力、电和力、热的综合；⑦光学和原子物理；⑧物理实验。在第二轮复习中，应打破章节限制，抓住知识系统的主线，对基础知识进行集中提炼、梳理和串联，将隐藏在纷繁内容中的最主要的概念、规律、原理以及知识间的联系整理出来，形成自己完整的知识体系和结构，使知识在理解的基础上高度系统化、网络化，明确重点并且力争达到熟练记忆。熟练掌握物理基本分析方法：受力分析方法；运动分析方法；过程分析方法；状态分析方法；动量分析方法；能量分析方法；电路分析方法；光路分析方法；图像分析方法；数据处理方法。二、看题设问，查缺补漏在复习中，如何判断自己是否掌握了某一类知识或某一种方法呢？可拿出你以前做过的习题，尝试判断题目的类型，考点（知识背景），常用解法及特殊解法，解法的具体步骤、关键步、易错处，以及此题常见的变化物理情景及其解决办法，以上设问如果能在两分钟内回答出来，说明真正掌握了此类知识。在第二轮复习阶段，这样的“看题设问”训练远比单纯地做题来得重要。在复习时，应该把注意力放在基本物理知识和基本物理规律上，要注意同一知识点所考查角度的变化、转换。减少成套练习，多做一些自己薄弱点的练习题，有重点、有专题地做题。此外，复习应以知识点为线索、以解题方法为导向，将错题归类进行针对性矫正，根据错误类型进行针对性的变式训练。三、构造模型，以图像突破难点复习中有许多模型需要我们细心地揣摩。例如常见理想化模型：质点、匀速直线运动、平抛运动、单摆、弹簧振子、弹性碰撞、轻绳、轻杆、轻弹簧、理想气体、理想变压器……复习时，同学们应着重理解各种理想化模型的特点，掌握规律。图像在表述物理规律或现象时更是直接明了，而近年来高考对图像要求也越来越多，越来越高。对于图像，同学们应从四个方面去细心揣摩：（1）坐标轴的物理意义；（2）斜率的物理意义；（3）截距的物理意义；（4）曲线与坐标轴所围面积的物理意义。另外，图像也包括分析某个物理问题画出的过程分析草图。很多高考题若能画草图分析，方程就在图中。可以将原来散见于力学、热学、电学、光学等章节的图像，如v-t图、p-v图、U-I图、F-S图、Ek-v图等进行对比分析，再将这些零散的知识点综合起来，从图像的纵轴、横轴的含义，截距，斜率，曲直，所围面积等诸多方面全方位认识图像的物理意义，这样对难点知识的掌握程度和应用能力会有大幅度提高。四、高考试题内容比例（供复习内容和时间的计划安排时参考）力学约38％；电磁学约38％；热学约8％；光学约8％；原子物理学约8％实验(包括在以上各部分内容中)约13％；试卷中易、中、难试题的占分比例控制在3：5：2左选择题的分数约26.7％；实验题的分数约13.3％；更好的教育，更美好的人生第2页2论述、计算题的分数约60％(决定高考分值高低)五、友情提示复习应紧扣复习大纲，加强重点内容的复习，同时要查缺补漏，知识不留死角。注意难点3超纲，请注意合理选择复习内容。本资料内容来优盟教育中心，由优盟教育中心物理教育组整理编辑。更好的教育，更美好的人生第3页3难点20核能的分析与计算核能的开发与利用是一个社会热点问题，以此为背景的命题既是3+X高考的热点，亦是考生应考的难点.●难点展台（★★★★）裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核23592U为燃料的反应堆中，当23592U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为23592U+10n→13954Xe+9438Sr+310n235.04391.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）.已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV,此裂变反应释放出的能量是________MeV.2.（★★★★）假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na＋和氯离子Cl－靠静电相互作用构成的单个NaCl分子.若取Na＋与Cl－相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV.已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na＋所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8eV.由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于______eV.●案例探究［例1］（★★★★）如下一系列核反应是在恒星内部发生的，P+126C→137N137N→136C+e++γP+136C→147NP+147N→158O158O→157N+e++γP+157N→126C+α其中P为质子，α为α粒子，e+为正电子，γ为一种中微子.已知质子的质量为更好的教育，更美好的人生第4页4mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计.真空中的光速c=3.00×108m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量.命题意图：考查质能方程及能量守恒的理解应用能力.属B级要求.错解分析：（1）由于核反应较多，少数考生在合并反应方程时发生错误.（2）部分考生由于数字计算出错而失分.解题方法与技巧：为求出系列反应后释放的能量，可将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为4P→α+2e++2γ设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得4mpc2=mαc2+2mec2+Q代入数值可得Q=3.95×10-12J［例2］（★★★★★）一静止的23292U核衰变为22890Tn核时，放出一α粒子，已知23292U和22890Tn、42He的原子量分别为M0，M1，M2，求放出的α粒子的初动能.命题意图：以原子结构、质能方程、动量守恒定律、动能和动量关系为依托，考查考生理解能力分析综合能力，B级要求.错解分析：（1）混淆原子量与原子核的质量导致错解.（2）不能据动量和能量关系求解Th核与He核的核能分配.解题方法与技巧：设23292U、22890Th、42He的质量分别为m0、m1和m2，由质能关系可得在核反应中释放出来的核能转化为反应后22890Th和42He核的总动能：Ek=（m0-m1-m2）c2一个23292U原子质量为:NM0=m0+92me（N为阿伏加德罗常数）同理：NM1=m1+90me,NM2=m2+2me所以Ek=（M0-M1-M2）c2/N更好的教育，更美好的人生第5页5相当于反应前后动量守恒，设反应后Th、He核的动量分别为p1、p2，则有：p1=p2由动量和动能之间的关系，则有：21m1v12=1212mp;21m2v22=2222mp则总动能：Ek=)(222121222222121mmmmpmpmp所以α粒子的初动能:Eka=e21e1k21122292902mNMNMmNMEmmmmpEk若忽略电子质量me，则α粒子的初动能：Eka=NMMM)(211（M0-M1-M2）c2●锦囊妙计一、高考命题特点高考对核能知识点作为B级要求.其命题常集中于：核反应中核能释放与质能方程、动量守恒、能的转化与守恒的综合命题考查、或以核反应中核能转化为线索进行物理、化学、生物多学科的综合命题考查.在能源危机日益严重的今天，核能的利用是人们关注的社会热点，也是理科综合测试命题的重点.二、核能的计算指要1.爱因斯坦质能方程E=mc2,是核能计算的依据.在核反应中，反应前后若有质量亏损Δm,则可放出ΔE=Δmc2的核能.2.ΔE=Δmc2是核能计算的常用方法，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1u=1.66×10-27kg931.5MeV.该结论在计算中直接可以应用.3.在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核和新粒子的动能.在此情况下可依据力学规律——动量守恒和能量守恒来计算核能及其分配关系.●歼灭难点训练1.（★★★）氘核（21Ｈ）和氚核（31Ｈ）聚合成氦核（42He）的反应方程如下：21Ｈ＋31Ｈ→42He+10n.更好的教育，更美好的人生第6页6设氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4，则反应过程中释放的能量为A.（m1＋m2－m3）c2B.（m1＋m2－m4）c2C.（m1＋m2－m3-m4）c2Ｄ.（m3＋m4－m1－m2）c22.（★★★）两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，可放出28.30MeV的能量，三个α粒子结合成一个碳核时，可放出7.26MeV的能量，由此可以推断：6个中子和6个质子结合成一个碳核时，可释放出能量为________MeV.3.（★★★★）处于静止状态的X原子核，经历一次α衰变后变成质量为M的Y原子核.放出的α粒子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场，测得其做圆周运动的半径为r.已知α粒子的质量为m，电量为q，求此衰变过程亏损的质量.4.（★★★★）两个氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u.（1）写出核反应方程.（2）计算两个氘核聚变释放的能量.（3）计算1kg氘完全聚变为氦3所释放的能量，这能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？（煤的燃烧值q=3.344×107J/kg）5.（★★★★★）太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和11H、42He等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+411H→42He+释放的能量，这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成.（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m1.已知地球半径R=6.4×106m.地球质量m2=6.0×1024kg，日地中心的距离r=1.5×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2,1年约为3.2×107s.试估算目前太阳的质量m1.（2）已知质子质量mp=1.6726×10-27kg,42He质量mα=6.6458×10-27kg，电子质量me=0.9×10-30kg，光速c=3×108m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.更好的教育，更美好的人生第7页7（3）已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能ω=1.35×103W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.6.（★★★★★）在其他能源中，核能具有能量大、地区适应性强的优势.在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能.核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.（1）核反应方程式23592U+10n→14156Ba+9236Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a=________.以mu、mBa、mKr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE=________.（2）有一座发电能力为P=1.00×106kW