2021高考物理二轮复习第一篇专题十：核能计算及核反应方程学案11页

核能计算及核反应方程
　(2020·全国Ⅱ卷)氘核 H 可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式 H
He+ H+ n+43.15 MeV表示。海水中富含氘,已知 1 kg海水中含有的氘核约为 1.0×1022
个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为 M 的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知 1
kg标准煤燃烧释放的热量约为 2.9×107 J,1 MeV= 1.6×10-13 J,则 M约为 (　　)
A.40 kg　　　B.100 kg　　　C.400 kg　　D.1 000 kg
(1)审题破题眼:
(2)命题点陷阱:
陷阱 1:不能准确计算出 1.0×1022个氘核发生聚变产生的能量
反应式中的 43.15 MeV 能量是 6 个氘核产生的,可先算出一个氘核产生的能量,也可计算
1.0×1022包含多少组 6。
陷阱 2:未将两种情况的能量单位换算成统一的
题中所给的聚变释放能量的单位是 MeV,煤燃烧释放能量的单位是 J,计算时应换算成统一的
单位。
核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 U Th He

β衰变 自发 Th Pa e
N He O H(卢瑟福发现质子)
He Be C n(查德威克发现中子)
Al He P n
人工转变 人工控制
P Si e
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素,
同时发现正电子
重核裂变 较容易控制 U n Ba Kr+ n实际应用:原子弹、核电站、核航母等
轻核聚变 很难控制 H H He n 实际应用:氢弹、某些恒星内核反应
核反应方程的书写及核能的计算方法
1.核反应方程的书写
(1)熟记常见基本粒子的符号——是正确书写核反应方程的基础。如质子 H)、中子 n)、α
粒子 He)、β粒子 e)、正电子 e)、氘核 H)、氚核 H)等。
(2)掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或判断核反应方程是否正确的依
据,所以要理解并会应用质量数守恒和电荷数守恒。
(3)核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接。
2.核能的计算方法
(1)根据ΔE=Δmc2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计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
1.(原子衰变)一个具有放射性的原子核 A 放射一个 β 粒子后变成原子核 B,原子核 B 再放射

一个α粒子后变成原子核 C,可以肯定的是 (　　)
A.原子核 A比原子核 B多 2个中子
B.原子核 A比原子核 C多 2个中子
C.原子核为 A的中性原子里的电子数比原子核为 B的中性原子里的电子数少 1
D.原子核为 A的中性原子里的电子数比原子核为 C的中性原子里的电子数少 1
2.(衰变的应用)2019 年 1 月 3 日,“嫦娥四号”探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆。
“嫦娥四号”的核电池利用放射性同位素 Pu衰变供电;静止的 Pu衰变为铀核 U
和 X 粒子,产生热能并放出频率为 ν 的 γ 光子。已知 Pu U 和 X 粒子的质量分别
为 mPu、mU和 mX,普朗克常数为 h,光速为 c。则下列说法正确的是 (　　)
A.X粒子是 He
B U的比结合能比 Pu的大
C.释放出的γ光子能量为(mPu-mU-mX)c2
D.若γ光子照射到某金属并发生光电效应,则光电子的最大初动能为 hν
3.(原子衰变)一个静止的铀核 U(质量为 232.037 2 u)放出一个α粒子(质量为 4.002 6 u)
后衰变成钍核 Th(质量为 228.028 7 u)。已知 1 u相当于 931 MeV 的能量。下列说法正确
的是 (　　)
A.该核衰变反应方程为 U Th He
B.该核衰变反应中释放出的核能为 0.059 MeV
C.该反应产生的钍核和α粒子的动量相同
D.假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和 α 粒子的动能,则钍核获得的动能约为 0.017
MeV

4.(原子核裂变在磁场中的运动)(多选)如图所示,人工元素原子核 Nh 开始静止在匀强磁
场 B1、B2的边界 MN 上,某时刻发生裂变生成一个氦原子核 He 和一个 Rg 原子核,裂变后的粒
子速度方向均垂直于 B1、B2的边界 MN。氦原子核通过 B1区域第一次经过 MN边界时,距出发点
的距离为 l,Rg 原子核第一次经过 MN 边界距出发点的距离也为 l。则下列有关说法正确的是
(　　)
A.两磁场的磁...