【物理】2020届一轮复习人教版第十二章第3节原子核学案 13页

第 3 节 原子核 考点 1 ► 原子核的衰变 【p214】 夯实基础 1．天然放射现象 (1)放射性元素__自发地__发出射线的现象，叫做天然放射现象，1896 年由法国物理学家__贝克勒尔 __首先发现． (2)三种放射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质量 4mp mp 1840 静止质量为零 符号 4 2He 0 －1e γ 速度 0.1c 0.99c c 贯穿本领 最弱 较强 最强 贯穿实例 用纸能挡住 穿透几毫 米的铝板 穿透几厘米 的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2.原子核的组成 (1)1919 年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了__质子__，并猜想原子核内还存在__中子__，1932 年，他的学生查德威克通过实验证实了__中子__的存在． (2)原子核是由质子和中子组成的．常用符号 A ZX 表示，X 为元素符号，A 表示核的__质量数__，Z 表示 核的__电荷数__． 3．原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类 α衰变，放射出α粒子 β衰变，放射出β粒子 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 A ZX→A－4 Z－2Y＋4 2He A ZX→A Z＋1Y＋0 －1e 衰变实质 核内的2个质子和2个中子结合成 一个整体射出 核内的一个中子转化为一个质子 和一个电子 21 1H＋21 0n→ 4 2He 1 0n→1 1H＋0 －1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守 恒 (3)半衰期：放射性元素的原子核有__半数__发生衰变所需的时间．半衰期由__核内部本身__的 因素决定，跟原子所处的__物理或化学状态__无关．如果放射性元素初始时刻的质量为 m0，它的半衰期是 T，则经过时间 t，剩下的放射性元素的质量 m＝ 1 2 t Tm0.半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或 少数原子核，无半衰期可言． 4．放射性同位素及应用 (1)同位素 具有相同__质子数__而__中子数__不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，互称__同位素__． 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．天然放射性同位素不过四十多种，而人工制造的放射性 同位素已达 1 000 多种． (2)放射性同位素的应用和防护 ①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等． ②作示踪原子． ③防护：阻止放射性对人体组织的伤害 考点突破 例 1232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成 208 82Pb(铅)，以下说法正确的是( ) A．铅核比钍核少 10 个质子 B．铅核比钍核少 8 个中子 C．共经过 4 次α衰变和 6 次β衰变 D．共经过 6 次α衰变和 4 次β衰变 【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少 8 个质子，少 16 个中子，故 A、B 错误；发生 α衰变是放出 4 2He，发生β衰变是放出电子 0 －1 e，设发生了 x 次α衰变和 y 次β衰变，则根据质量数和电 荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得 x＝6，y＝4，故衰变过程中共有 6 次α衰变和 4 次β 衰变，故 C 错误，D 正确． 【答案】D 例 230 15P 是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为 2.5 min，能衰变为 30 14Si 和一个未知粒子．则 该衰变的方程为______________________．已知容器中原有纯的 30 15P 质量为 m，则 5 min 后容器中剩余 30 15P 的质量为________． 【解析】衰变的方程为：30 15P→30 14Si＋0 1e；半衰期为 2.5 min，则 5 min 经过 2 个半衰期，则容器中剩余 30 15P 的质量为：m 余＝1 22m＝m 4 . 【答案】30 15P→30 14Si＋0 1e m 4 【小结】确定衰变次数的方法 (1)设放射性元素 A ZX 经过 n 次α衰变和 m 次β衰变后，变成稳定的新元素 A′ Z′Y，则表示该核反应的方程 为 A ZX→A′ Z′Y＋n4 2He＋m 0 －1 e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m (2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据 β衰变规律确定β衰变的次数． 针对训练 1.235 92U 通过 m 次α衰变和 n 次β衰变，变成 207 82Pb，则(A) A．m＝7，n＝4 B．m＝7，n＝3 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 【解析】原子核每发生一次α衰变，质量数减少 4，电荷数减少 2；每发生一次β衰变，质量数不变， 电荷数增加 1.比较两种原子核，质量数减少 28，即发生了α衰变次数：m＝28 4 ＝7；电荷数应减少 14，而 电荷数减少 10，说明发生了β衰变次数：n＝m×2－(92－82)＝4，所以 A 项正确． 2．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是(BCD) A．所有元素都可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强 【解析】有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故 A 错误；放射性 元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故 B 正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放 射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故 C 正确；α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强， 电离能力最弱，故 D 正确． 3．下列说法中正确的是(A) A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强 C．氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就只剩下一个氡原子核了 D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4 【解析】β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，选项 A 正确；γ射线一 般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，选项 B 错误；半衰 期是大量原子的统计结果，对少数原子不适用，选项 C 错误；发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比， 中子数减少了 2，选项 D 错误． 考点 2 ► 核反应方程与核能的计算 【p215】 夯实基础 1．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 238 92U→ 234 90Th＋4 2He β衰变 自发 234 90Th→234 91Pa＋ 0 －1 e 人工转变 人工控制 14 7N＋4 2He→17 8O＋1 1H(卢瑟福发现 质子) 4 2He＋9 4Be→12 6C＋1 0n(查德威克 发现中子) 27 13Al＋4 2He→30 15P＋1 0n 30 15P→30 14Si＋0 ＋1e (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 比较容易 进行人工 控制 235 92U＋1 0n→144 56Ba＋89 36Kr＋31 0n 235 92U＋1 0n→136 54Xe＋90 38Sr＋101 0n 轻核聚变 除氢弹外 可控核聚 变正在研 究中 2 1H＋3 1H→4 2He＋1 0n 2.核反应方程式的书写 (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(1 1H)、中子(__1 0n__)、α粒子 (__4 2He__)、β粒子(__ 0 －1e__)、正电子(0 1e)、氘核(2 1H)、氚核(__3 1H__)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某个核反应方程是否正确的依据．由于 核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向． (3)核反应过程中质量数守恒，核电荷数守恒． 3．核力和核能 (1)核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起， 这种力称为核力．其特点为： ①核力是__强相互__作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多． ②核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内． ③每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性． (2)核能：核子结合成原子核时释放的能量或把原子核分解成核子时需要供给的能量，这就是原子核 的__结合能__，简称核能．__结合能除以核子数__等于比结合能，比结合能越大，原子核越__稳定__． (3)质量亏损：原子核的质量__小于__组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损． (4)爱因斯坦质能方程为__E＝mc2__，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE＝Δmc2. (5)释放核能的两条途径：重核__裂变__和轻核__聚变__． ①裂变：重核分裂成质量较小的核的反应．如： __235 92U＋1 0n→136 54Xe＋90 38Sr＋101 0n__． ②聚变：两个轻核结合成质量较大的核的反应．如： __2 1H＋3 1H→4 2He＋1 0n__． 考点突破 例 3 用中子(1 0n)轰击铀核(235 92U)产生裂变反应，会产生钡核(144 56Ba)和氪核(89 36Kr)并释放出中子(1 0n)，当达 到某些条件时可发生链式反应．一个铀核(235 92U)裂变时释放的能量约为 200 MeV(1 eV＝1.6×10－19 J)．真 空中的光速为 3×108 m/s，下列说法正确的是( ) A.235 92U 的裂变方程为 235 92U→144 56Ba＋89 36Kr＋1 0n B.235 92U 的裂变方程为 235 92U＋1 0n→144 56Ba＋89 36Kr＋31 0n C．一个 235 92U 裂变时，质量亏损约为 7.1×10－28 kg D．一个 235 92U 裂变时，质量亏损约为 3.6×10－28 kg 【解析】235 92U 的裂变方程为 235 92U＋1 0n→144 56Ba＋89 36Kr＋3 1 0n，方程两边的中子不能相约，故 A 错误，B 正确； 一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为 200 MeV，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm＝ΔE c2 ＝ 200×106×1.6×10－19 9×1016 kg＝3.6×10－28 kg，故 C 错误，D 正确． 【答案】BD 例 43 1H 的质量为 3.016 050 u，质子的质量为 1.007 277 u，中子的质量为 1.008 665 u．1 u 相当于 931.5 MeV.则：(计算结果保留两位有效数字) (1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收能量，还是放出能量？吸收或放出的能量又为多少？ (2)氚核的结合能和比结合能各为多少？ 【解析】(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是 1 1H＋21 0n→3 1H， 反应前各核子总质量为 mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u 反应后新核的质量为 mH＝3.0160 50 u 质量亏损为Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应． 释放的核能为ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.008 557×931.5 MeV＝8.0 MeV. (2)氚核的结合能即为此核反应放出的能量，ΔE＝8.0 MeV. 它的比结合能为ΔE 3 ≈2.7 MeV. 【小结】(1)核能的计算方法 ①根据ΔE＝Δmc2 计算，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．因 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 的能量，所以计算时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． (2)利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 针对训练 4．完成下列核反应方程： ①查德威克发现中子 9 4Be＋4 2He→__12 6C＋1 0n__； ②卢瑟福发现质子 14 7N＋4 2He→__17 8O＋1 1H__； ③居里夫妇发现放射性同位素 27 13Al＋4 2He→__30 15P＋1 0n__． 【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，可得发现中子的核反应方程为 9 4Be＋4 2He→12 6C＋1 0n；发现质子的 核反应方程为 14 7N＋4 2He→17 8C＋1 1H；发现放射性同位素的核反应方程为 27 13Al＋4 2He→30 15C＋1 0n. 5．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(BD) A．比结合能越大，原子核越不稳定 B．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 C．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 D．一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 【解析】比结合能越大，原子核越稳定，故 A 错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所 需的最小能量，故 B 正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能，故 C 错误；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的 结合能，故 D 正确． 6．一放射性元素的原子核 A 静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为 m1 的新原子核 B，释放出 来的α粒子的质量为 m2.己知此核反应中的质量亏损为Δm，且释放的能量全部变为原子核 B 和α粒子的动 能，光在真空中的传播速度为 c.求： (1)原子核 A 的质量大小； (2)新原子核 B 的动能． 【解析】(1)核反应中的质量亏损：Δm＝mA－(m1＋m2) 解得：mA＝Δm＋m1＋m2 (2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量ΔE＝Δmc2 由动量守恒：m1v1＝m2v2 因为核反应中释放的能量全部变为新原子核和α粒子的动能 则ΔE＝1 2 m1v2 1＋1 2 m2v2 2 解得：EkB＝1 2 m1v2 1＝ m2 m1＋m2 ·Δmc2. 考 点 集 训 【p348】 A 组 1．一个氡核 222 86Rn 衰变成钋核 218 84Po，其核反应方程为 222 86Rn→218 84Po＋X，氡核的半衰期为 3.8 天．下列 说法正确的是(C) A．方程式中的 X 是氚核 B．该核反应前后的质量数和质量都守恒 C．钋核 218 84Po 的比结合能大于氡核 222 86Rn 的比结合能 D．十个氡核 222 86Rn 经过 3.8 天一定还剩五个氡核 222 86Rn 【解析】方程式中的 X 质量数为 4，电荷数为 2，是氦核，选项 A 错误；该核反应前后的质量数守恒， 因伴随能量产生，故有质量亏损，选项 B 错误；因钋核 218 84Po 比氡核 222 86Rn 更稳定，故钋核 218 84Po 的比结合能 大于氡核 222 86Rn 的比结合能，选项 C 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适 用，故选项 D 错误． 2．关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法正确的是(D) A．原子核的结合能越大，原子核越稳定 B．任何两个原子核都可以发生核聚变 C.238 92U 衰变成 206 82Pb 要经过 8 次β衰变和 6 次α衰变 D．发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了 2 【解析】原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项 A 错误；只有质量较小的原子核才会发生聚变， 故 B 错误；铀核 238 92U 衰变成铅核 206 82Pb 的过程中，α衰变次数 n＝238－206 4 ＝8，β衰变的次数为 n＝88×2 ＋82－92＝6，要经过 8 次α衰变和 6 次β衰变，故 C 错误；α粒子为氦核，由两个质子和两种中子组成， 所以发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了 2，故 D 正确． 3．(多选)下列有关核反应的方程中，表述正确的是(AD) A.3 1H＋2 1H→4 2He＋1 0n 是核聚变反应 B.3 1H＋2 1H→4 2He＋1 0n 是α衰变 C.4 2He→2 1H＋2 1H 是核裂变反应 D.235 92U＋1 0n→144 56Ba＋89 36Kr＋31 0n 是核裂变反应 【解析】A 反应是轻核聚变反应，选项 A 正确，B 错误；核裂变是重核在中子轰击下分裂成中等核， 并放出大量核能的反应，则 C 反应不是核裂变反应，D 反应是重核裂变反应，选项 C 错误，D 正确． 4．(多选)关于原子和原子核，以下说法正确的是(BD) A．汤姆孙首先发现了电子，并提出了原子的核式结构模型 B．一个氢原子从 n＝3 的能级发生跃迁，可能只辐射 1 种频率的的光子 C．10 个 235 92U 原子核经过一个半衰期后，一定还剩 5 个 235 92U 原子核没发生衰变 D．核电站利用的核能主要来源于重核的裂变 【解析】汤姆孙首先发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项 A 错误；一个处于 n＝3 能级的氢原子直接跃迁到 n＝1 能级时，只辐射一种频率的光子，选项 B 正确；半衰期是大量原子核衰变 的统计规律，对少量的原子核不适用，选项 C 错误；核电站利用的核能主要来源于重核的裂变，选项 D 正 确． 5．(多选)地球的年龄到底有多大？科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的最古 老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一 半．铀 238 衰变后形成铅 206，铀 238 的原子数的相对含量随时间变化规律如图所示，图中 N 为铀 238 的 原子数，N0 为铀和铅的总原子数．由此可以判断出(BD) A．铀 238 的半衰期为 90 亿年 B．地球的年龄大致为 45 亿年 C．被测定的古老岩石样品在 90 亿年时的铀、铅原子数之比约为 1∶4 D．被测定的古老岩石样品在 90 亿年时铀、铅原子数之比约为 1∶3 【解析】设 t＝0 时刻，纯铀 238 的原子数为 N0，t 时刻铀 238 的原子数为 N，则 N＝N0 1 2 t T，∴N N0 ＝ 1 2 t T， 铀、铅原子数之和为 N0，当N N0 ＝1 2 时，t＝T＝45 亿年，B 对.90 亿年时，N N0 ＝1 4 ，此时，铅原子数为 N0－N， ∴ N N0－N ＝1 3 ，D 对，选 B、D. 6．(多选)下列说法正确的是(AB) A．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同 时电子的动能增大，电势能减小 B．对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关 C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核内部由核子构成 D.232 90Th 核发生β衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数不变，质量数不变 【解析】由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子， 同时半径减小，电场力做正功，电势能减小；由库仑力提供向心力得：ke2 r2 ＝mv2 r 可知电子的动能增大，故 A 正确；金属的极限频率是由金属本身决定的，对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及 光的强度均无关，故 B 正确；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原 子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与核十分接近时，才会受到 很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，因此只有少数α粒子发生较大偏转，卢 瑟福正是对这些现象的认真研究提出了原子核式结构模型，故 C 错误；根据β衰变的实质可知，在β衰变 的过程中，原子核内的其中一个中子转化为一个质子和一个电子，所以新核的质量数不变，中子数减少一 个，故 D 错误． 7．(多选)如图所示，是国家国防科技工业局首次发布的“嫦娥二号”月面虹湾局部影像图，科学家 发现在月球上含有丰富的 3 2He(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 3 2He＋3 2He→21 1H＋4 2He.关于 3 2He 聚变下列表述正确的是(BC) 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．聚变反应会有质量亏损 D．目前核电站都采用氦聚变反应发电 【解析】聚变反应和裂变反应是根据爱因斯坦质能方程所发现的两种亏损质量计算能量的核反应方 式，C 对，A 错；聚变反应是两个质量较小的核结合成一个中等质量的核，有新核产生，B 对；与裂变相比， 聚变反应目前还不能控制反应速度，使用的仅有氢弹，太阳内部发生聚变反应，都不可控，所以核电站所 利用的都是铀裂变反应，D 错． 8．(多选)下列说法正确的是(AB) A．天然放射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内 B．放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线 C．氡 222 经过衰变变成钋 218 的半衰期为 3.8 天，一个氡 222 原子核四天后一定衰变为钋 218 D．比结合能越大，原子越容易发生衰变 【解析】天然放射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内，故 A 正确；γ射线总是伴随α衰变 或β衰变而产生的，放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故 B 正确；因为半衰期是统计规律，对单个原子核没有意义，故 C 错误；比结合能描述原子核的稳定性，比 结合能越大，原子核越稳定，越不容易发生衰变，故 D 错误． B 组 9．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的 两个圆形径迹，两圆半径之比为 1∶16，下列说法正确的是(C) A．该原子核发生了α衰变 B．反冲核沿小圆作顺时针方向运动 C．原静止的原子核的原子序数为 15 D．沿大圆和小圆运动的粒子的周期相同 【解析】由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，依动量守恒知两者运动 方向相反，由洛伦兹力作用下的圆周运动的半径公式 r＝mv qB 得，反冲核必沿小圆周运动，由左手定则可知， 反冲核运动方向为逆时针，放出的粒子沿顺时针运动，带负电，故发生的是β衰变，A 错，故 B 错误；由 A 项分析结合公式 r＝mv qB ，且 r1∶r2＝1∶16 知，反冲核核电荷数为 16，故静止的原核的原子序数为 15， 故 C 正确；由周期公式 T＝2πm qB 得，周期与比荷有关，而β粒子与反冲核比荷不同，周期不同，故 D 错误； 故选 C. 10．(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 158O 注入人体，158O 在 人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处 理产生清晰图象，则根据 PET 原理判断下列表述正确的是(AC) A.158O 在人体内衰变的方程是 158O―→157N＋0 1e B．正、负电子湮灭的方程是 0 －1e＋0 1e→γ C．在 PET 中，158O 主要用途是作为示踪原子 D．在 PET 中，158O 主要用途是参与人体的新陈代谢 【解析】放射性同位素 158O 注入人体，158O 在人体内衰变放出正电子，衰变方程为 158O―→157N＋0 1e， 故 A 正确．放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，正、负电子湮灭方程是 0 －1e＋0 1e →2γ，故 B 错误.158O 具有放射性，在 PET 中主要用途可作为示踪原子，故 C 正确，D 错误． 11．原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了__重核裂变__(选填“原子核人工转变”“重核裂 变”“轻核聚变”或“原子核衰变”)；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着__轻核聚 变__(选填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”)．若用 4 2He 核轰击 14 7N 核发 生核反应，最终产生的是 17 8O 核和__1 1H__核(写出元素符号)，已知 4 2He、14 7N 核的质量分别为 m1、m2，产生新 核的质量分别为 m3、m4，则该核反应放出的核能为__(m1＋m2－m3－m4)c2__．(已知真空中的光速为 c) 【解析】原子弹爆炸是利用重核裂变释放的核能；太阳内部时刻发生轻核聚变(也叫热核反应)；根据 质量数与电荷数守恒知产生的核是 1 1H；由质能方程可求释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2. 12．用中子轰击 6 3Li 发生核反应生成 3 1H 和α粒子，并放出 4.8 MeV 的能量(1 u 相当于 931.5 MeV 的能 量)． (1)写出核反应方程； (2)质量亏损为多少 u； (3)1 0n 和 6 3Li 以等值反向的动量碰撞，求 3 1H 和α粒子的动能之比． 【解析】(1)根据核反应的质量数和电荷数守恒得： 6 3Li＋1 0n→3 1H＋4 2He (2)依据ΔE＝Δmc2，可得：Δm＝ΔE c2 由 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，换算得Δm＝ΔE c2 ＝ 4.8 931.5 ≈0.005 2 u (3)设氚核和α粒子的速度分别是 v1 和 v2，由于中子与锂核是以等值反向的动量相碰，碰撞的过程中 满足动量守恒定律，设氚核运动的方向为正方向，则：m 氚 v1－mαv2＝0 可得：v1 v2 ＝mα m 氚 ＝4 3 由动能 Ek＝1 2 mv2 可得它们的动能之比等于速度之比，Ek1 Ek2 ＝ 1 2 m 氚 v2 1 1 2 mαv2 2 ＝v1 v2 ＝4 3 .