04原子核2导学案

92019届高三物理一轮复习导学案十八、原子和原子核（3）【课题】原子核的组成、核力和核能【目标】1、知道原子核的组成和核力的概念2、理解核能的概念，知道获得核能的两种途径【导入】一、原子核的组成：原子核由质子和中子（统称为核子）组成．原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数；原子核质量数A=质子数Z十中子数N。二、核反应某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．三、核力：核子之间的引力．1、核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间，中子与中子间都可以有核力作用．2、是一种强相互作用．3、是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．四、核能（原子核的结合能）1、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．例如11H+10n→21H+△E（△E=2.22MeV）2．核能的计算根据爱因斯坦的质能方程E=mc2或△E=△mc2；其单位有两种选择方法：（1）m或△m用“kg”，c用“m／s，”则E（或△E）的单位为“J”（2）m或△m用“u”（原子质量单位），则E（或△E）的单位用uc2，根据1u相当于931.5MeV能量公式变为E＝m×931.5MeV或△E=△m×931.5MeV；E（或△E）的单位为“MeV”．3．获得核能的两种途径：（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．铀核裂变的反应为：23592U+10n→13954Xe+9538Sr+210n+217MeV10在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．例如氘核和氚核聚合成氦核．21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV条件：在极高温度下（几百万度）使核外电子脱离，核具有足够大的动能接近到10-15mm以下距离内，聚变称为热核反应．氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤性武器，太阳内部进行着激烈的热核反应。【导研】[例1]已知π+介子、π—介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克u或反夸克d）组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷。下列说法正确的是（）粒子π+π—udud带电量+e－e+e32e31e32e31A．π+由u和d组成B．π+由d和u组成C．π—由u和d组成D．π—由d和u组成[例2]在原子物理的研究中经常用到核子平均结合能的概念，核子平均结合能是指质子、中子结合成某原子核时每个核子放出核能的平均值。下图为核子平均结合能与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（）A．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量小B．某原子核的核子平均结合能大，则其核子的平均质量大C．若D、E能结合成F，结合过程一定放出能量D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定吸收能量[例3]目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。U夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为基元电荷。下列论断可能正确的是（）A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成11[例4]（09·重庆·16）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H+126C137N+1Q，11H+157N126C+X+2Q。方程式中Q1、2Q表示释放的能量，相关的原子核质量见下表（）A．X是32He，21QQB．X是42He，21QQC．X是32He，21QQD．X是42He，21QQ[例5]月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（He32）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（He32）”与氘核聚变，下列说法中正确的是（）A．核反应方程为HHeHHe11422132B．核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量C．氨3（He32）一个核子的结合能大于氦4（He42）一个核子的结合能D．氦3（He32）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量【导练】1、对下列四个方程理解正确的是()①24241112NaMgX；②23511419292056363UnBaKrX③321211HeHXH④192219101FXNeHA．方程①是衰变方程，其中X是β粒子B．方程②是裂变方程，其中X是质子，且释放出核能C．方程③是聚变方程，其中X是α粒子，且要吸收能量D．方程④是人工核转变方程，其中X是α粒子122、科学家发现在月球上含有丰富的32He（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为331422122HeHeHHe。关于32He聚变下列表述正确的是（）A．聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用32He聚变反应发电3、（08全国卷Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2MeV是氘核的结合能，下列说法正确的是（）A．用能量小于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和中子B．用能量等于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和中子，它们的动能之和为零C．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和中子，它们的动能之和为零D．用能量大于2.2MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和中子，它们的动能之和不为零4、（08北京卷）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（）A．核反应方程是11H+10n31H+B．反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2D．光子的波长2123()hmmmc5、（1）在氘核和氚核结合成氦核的核反应方程如下：MeVnHeHH6.1710423121①这个核反应称为②要发生这样的核反应，需要将反映物质的温度加热到几百万开尔文。式中17.6MeV是核反应中（选填“放出”或“吸收”）的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量（选填“增加”或“减少”）了。