1、第5章 原子核与核能 主题1四类核反应及其核反应方程1书写原则：核反应遵循质量数和电荷数守恒。2常见的核反应方程及相关内容核反应式与其相关的重要内容UThHe衰变实质2H2nHeThPae衰变实质nHeNHeOH质子的发现(1919年)卢瑟福BeHeCn中子的发现(1932年)查德威克AlHePn人工放射性同位素的发现约里奥居里夫妇PSie正电子的发现(1934年)约里奥居里夫妇UnSrXe10nUnBaKr3n重核裂变HHHen轻核聚变3.关于核反应的四点说明(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不
2、能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒。(4)四类核反应的判断技巧：衰变方程的箭头左侧只有一项且箭头右侧必有He或e；人工转变的箭头左侧都含有一个用来轰击的小粒子，多为质子、中子、粒子或粒子，且被轰击核多为中等质量核；重核裂变的箭头左侧多为铀235，且有中子；聚变方程的箭头左侧的原子序数都很小，多为前4号元素。【典例1】(多选)下列说法正确的是()A21HHHen是聚变BUnXeSr2n是裂变CRaRnHe是衰变DNaMge是裂变思路点拨：(1)裂变是重核分裂为两个中等质量的核；聚变是两个轻核结合成质量较大的核。(2)核方程
3、遵循电荷数守恒、质量数守恒。ABC聚变是两个轻核结合成质量较大的核，A正确；裂变反应指的是质量较大的核分解成几块中等质量的核，B正确，D错误；放射性元素自发地放射出粒子的现象是衰变，C正确。1(2021重庆高三零模)下列核反应方程正确的是()A U nBaKr3nB Un RbCs2nC U n BrLa3HD U nSrXe9nB由于左边质量数2371238，右边质量数142913236，质量数不守恒，925636电荷数守恒，故A错误；B中方程左右两边质量数2351142913，质量数守恒；B中方程左右两边电荷数923755，电荷数守恒，故B正确；C中方程左右两边质量数2351871463，
4、质量数守恒；C中方程左右两边电荷数9257353，电荷数不守恒，故C错误；D中方程左右两边质量数2351901369，质量数不守恒；D中方程左右两边电荷数923854，电荷数守恒，故D错误。故选B。 主题2核反应中的“守恒规律”原子核物理中，常提及核反应的“守恒规律”与“核能的计算”问题。事实上，在核反应过程中，由于核力对核子做功，会引起“核反应系统”(以下简称“系统”)的能量变化。我们就把系统释放或吸收的这部分能量，叫做核能。从而，核反应即可分为质量亏损、释放核能和质量增加、吸收核能两大类型。其中，又以研究发生质量亏损、释放核能的一类核反应为学习的重点。欲解决核反应中有关“守恒规律”与“核能
5、的计算”问题，可利用以下几条“依据”：1五个守恒(1)质量数守恒。(2)质子数(电荷数)守恒。(3)质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)。(4)能量守恒。(5)动量守恒。2两个方程(1)质能方程：Emc2，m指物体的质量。(2)核能：Emc2。3一个半衰期(T)(1)剩余核数：NN0。(2)剩余质量：mm0。【典例2】如图所示，有界匀强磁场磁感应强度大小为B0.05 T，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Ra(镭)，Ra放出某种放射线后衰变成Rn(氡)。试写出Ra衰变的方程。若A距磁场的左边界MN的距离OA1.0 m时，放在MN左侧的粒子接收器收
6、到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m，则此时可以推断出一静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少(保留两位有效数字，取1 u1.61027 kg，电子电荷量e1.61019 C)?思路点拨：(1)据质量数和电荷数守恒写出核反应方程。(2)据动量守恒定律、动能定义可求能量。解析RaRnHe。镭衰变放出粒子和氡核，在磁场中做匀速圆周运动，粒子垂直于MN边界射出被接收器接收，粒子在磁场中的轨迹为圆周，得圆半径为R1.0 m粒子的动量mvqBR1.61020 kgm/s粒子的动能为E1mv22.01014 J衰变过程中动量守恒，有mvMRnv1氡核反冲的动能为E2MR
7、nv衰变过程释放出的能量为E1E2E12.041014 J。答案RaRnHe2.041014 J一语通关如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能。在这种情况下计算核能的主要依据是：(1)核反应过程中只有内力作用，故系统动量守恒。(2)反应前后总能量守恒。2常言道，万物生长靠太阳。据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为HeXBe，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，这个核反应释放出的能量为E，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是()A若使Be的温度降低，其半衰期会减小B方程中的X为电子(e)C该核反应过程产生的质量亏损为mD“核燃烧”的核反应是裂变反应C半衰期的大小与温度等外界因素无关，若使Be的温度降低，其半衰期不变，故A错误；根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为2，质量数为4，即X粒子是He，故B错误；由爱因斯坦质能方程可知，该核反应过程产生的质量亏损为m，故C正确；“核燃烧”的核反应是聚变反应，故D错误。故选C。
