20核能的分析与计算高三复习难点分析及突破20.doc.pdf
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1、难点20核能的分析与计算 核能的开发与利川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 . ?难点磁场 1. ()(2000全国)裂变反应是II前核能利用中常用的反应. 以原子核雹U 为 燃料的反应堆中,当gu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 235 TT, 1 139 v , 94 c , Q 1 92 U +()n f 54 Xc + 38 Sr +3()n 235.0439 1.0087 138.9178 93.9154 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 1 u的质量对应的能
2、量为9.3X102MeV,此裂变反应释放出的能量是_ MeV. 2. () (2000全国,13)假设在蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子CT 靠静电相互作用构成的单个NaCl分子. 若取Nf与C相距无限远时其电势能为零, 一个NaCl 分子的电势能为?6eV.已知使一个屮性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离 子所需的能量(电离能)为5eV,使一个中性氯原子C7结合一个电子形成氯 离子C所放出的能量(亲和能)为3.8 eV.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C1的过程中,外界供给的总能量等于_ eV. ?案例探究 例1 () (2002理综广东广
3、西卷)如下一系列核反应是在恒星内部发生的, P+ : C- , N N- 6 C+e+4- r P+ : C- 7 N P+第N-殳O 殳0J;N+c+$ 其中P为质了,Q为 G粒了,e*为正电了,F为一种中微了 . 已知质了的质量为zwp= 1.672648X IO27 kg, Q粒子的质量为八=6.644929X IO27 kg,疋电子的质量为m e=9.11 X 10 31 kg, 中微子的质量可忽略不计. 真空中的光速c=3.00X 10 8 m/s. 试计算该系列核反应完成后帑放 的能量 . 命题意图:考杳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
4、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:为求出系列反应后禅放的能量,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-* u +2e*+2 Y 设反应后释放的能量为0,根据质能关系和能量守恒得 4/77pt ,2=/?7 ac2+2m cc 2+Q 代入数值可得 (2=3.95 X1012J 例2 ( )静止的核衰变为瓷Tn核时, 放出一。粒子, 已知瓷U 和?Tn、 ; He的原了量分别为M(), M, M2,求放出的a粒了的初动能 . 命题意图:以原子结构、 质能方程、动量导恒定律、 动能和动
5、最关系为依托, 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 : 设雹U、2誥Th、:He的质量分别为加、“和加2,由质能关系可得 在核反应中释放出來的核能转化为反应后瓷Th和;He核的总动能: Ek=(“广 2T”2 )C2 - 个镭U原了质量为: M ” ()+92叫(N为阿伏加德罗常数) N - =/ni+90/ne, - =/Ho+2/we N N - 所以 2(M()-MrM2) C2/N 反应前后动量守恒,设反应后Th、He核的动量分别为“I、卩 2,则
6、有:PFP2 由动量和 动能Z间的关系,则有: 2 2 卩2 H11V1 = - 2叫 2 2 2, 则总动能:阳亠沁生) 2 加| 2m 2m?m 所以a粒了的初动能 : 垒- 90叫 “E 二 N 已 k_ + _ k N N 若忽略电了质量叫,则a粒了的初动能 : 同理: 2 2m, 2 2 P2 2m 2 Ek尸- !- c2 (A7, +M2)N ?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F
7、I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?爱因斯坦质能方程是核能计算的依据 . 在核反应屮,反应前后若存质最亏损 加,则可放出民 me 2 的核能 . 2.A =Ac 2 是核能计算的常用方法,在具体应用中耍序意单位制的统一及不同单位的 换算. 若质虽单位取原了质量单位u,则1 u=1.66X IO?邂迫丈931.5 MeV.该结论在计算中直 接可以应用 . 3.在无光子辐射的情况下, 核反应屮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來计算核能及其分配关系. ?歼灭难点训练 1. ()
8、笊核(:H)和氟核(:H)聚合成氨核(:He)的反应方程如下: :H + ;H-;He+:n. 设:M核质量为 ?, 毎核质量为22,氨核质量为73,中子质量为加4,则反应过程 中释 放的能量为 2 2 A. (7+加2加3)C B.(耳 +“耳加4)C 2 2 C.(加|+ 加2 加3加4)CD .(加3 + 加4加1加2)C 2. ()两个中子和两个质子结合成一个。粒子吋,可放出28.30 MeV的能量, 三个。粒子结合成一个碳核时,可放出7.26 MeV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Q衰变
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