1、第 12 点 核反应的三大题型举例一、认识“核反应”对点例题 1 下列核反应方程中，表示核聚变过程的是( )A. P Si e B. H H He n3015 3014 0 1 21 31 42 10C. C N e D. U Th He146 147 0 1 23892 23490 42解题指导 轻核结合成质量较大的核叫聚变此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有 B 选项符合要求答案 B方法点评 掌握聚变的两个特点：(1)“聚”：反应前至少有两种核； (2)“轻”：“聚变”为“轻”核聚变，是两个质量数较小的原子核聚合在一起产生的核反应，聚变反应的“燃料”一般为氢(
2、 H)和氢的同位素 氘( H)、氚( H)1 21 31二、核反应中核能的计算对点例题 2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量 mH1.0073u，中子质量mn1.0087u，氚核质量 m3.0180u，1u 相当于 931.5MeV.(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？解题指导 (1)聚变方程为 H2 n H1 10 31(2)质量亏损 mm H2m n m(1.007321.00873.0180) u0.0067u释放的核能 E0.0067931.5MeV6.24MeV(3)平均每个核子释放的能量为 MeV2.08MeV.6.243答
3、案 (1) H 2 n H (2)6.24MeV (3)2.08MeV1 10 31点拨提升 从数据上看本题中聚变释放的能量并不很大，但如果考虑到轻核的摩尔质量很小，可知聚变出 1kg 氚核放出的核能远大于核裂变，因此，聚变能释放出比重核裂变更多的能量(聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量大34 倍)三、核反应过程中动量和能量守恒对 点 例 题 3 两 个 氘 核 聚 变 产 生 一 个 中 子 和 一 个 氦 核 (氦 的 同 位 素 ) 已 知 氘 核 质 量 mD 2.013 6 u，氦核质量 mHe3.0150u，中子质量 mn1.0087u.(1)写出聚
4、变方程并计算出释放的核能( 已知 1u 相当于 931.5MeV)；(2)若反应前两氘核的动能均为 EkD0.35MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应后产生的氦核和中子的动能各为多大？解题指导 (1)聚变的核反应方程为 2 H He n21 32 10这个核反应中的质量亏损为m2m D(m Hem n)(22.01363.01501.0087) u0.0035u释放的核能为 E0.0035931.5MeV3.26MeV(2)把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒由于反应前两氘核动能相同，相向正碰，它们的动量等大反向，因此反应前后系统的总动量恒为零，即 0m
5、 HevHem nvn又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为mHevHe2 mnvn2E2E kD12 12因为 mHem n31，所以由得氦核和中子的速率之比 vHevn 13把这两个关系代入式得E2E kD4 mHevHe24E kHe12即(3.2620.35) MeV 4E kHe得氦核的动能和中子的动能分别为EkHe (3.2620.35) MeV0.99MeV14Ekn3E kHe2.97MeV答案 (1)2 H He n 3.26MeV21 32 10(2)0.99MeV 2.97MeV易错警示 该题常犯的错误在于运用能量守恒定律解题时没有将核反应过程中与原子核质
6、量增减对应的能量考虑进去，而认为作用后的总动能等于作用前的总动能1某光源能发出波长为 0.6m的可见光，用它照射某金属能发生光电效应，产生光电子的最大初动能为 0.25eV，已知普朗克常量 h6.6310 34 Js，光速 c3.010 8m/s.该可见光中每个光子的能量为_( 单位用 eV 表示)；该金属的逸出功为_(单位用 eV表示，计算结果保留三位有效数字)答案 2.07eV 1.82eV解析 光子的能量 Eh 6.6310 34 J2.07eV.c 31080.610 6根据光电效应方程 Ekh W 0 得，金属的逸出功W0h E k2.07eV 0.25eV1.82eV.21919
7、年，卢瑟福用 粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应过程是 粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核，设 粒子质量为 m1，初速度为 v0，氮核质量为 m2，质子质量为 m0，氧核的质量为 m3，不考虑相对论效应(1)粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(2)求此过程中释放的核能答案 (1) v0 (2)( m1m 2m 0m 3)c2m1m1 m2解析 (1)设复核速度为 v，由动量守恒得m1v0(m 1m 2)v解得 v v0.m1m1 m2(2)整个过程中质量亏损 mm 1m 2m 0m 3由爱因斯坦质能方程 Emc 2 得E(m 1m 2 m0m 3)c2.
