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高中三年级物理

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    【选修3-5选做题】
    下列说法正确的是
    [     ]

    A. 在核电站中利用石墨、重水和普通水来控制链式反应速度
    B. 中等大小的核的比结合能最大,因此这些核是最稳定的
    C. 原子的能量是不连续的,只能取一系列不连续的数值
    D. 天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构
    本题信息:2011年模拟题物理不定项选择难度一般 来源:马凤侠
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本试题 “【选修3-5选做题】下列说法正确的是[ ]A. 在核电站中利用石墨、重水和普通水来控制链式反应速度B. 中等大小的核的比结合能最大,因此这些核是最稳定的C. 原子...” 主要考查您对

天然放射现象

核能,爱因斯坦质能方程

核能的利用:核电站、核武器

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  • 天然放射现象
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  • 核能的利用:核电站、核武器

天然放射现象:




分离三种射线的方法及辨别三种射线的方法:

(1)根据三种射线的性质和特点,可利用匀强电场或匀强磁场来分离三种射线。
定性地来讲:用匀强电场分离时,α射线偏离较小,β射线偏离较大,γ射线不偏离;用匀强磁场分离时,α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,γ射线不偏转
定量地来讲:(1)不论在电场还是磁场中,γ射线总是做匀速直线运动,不发生偏转。(2)在匀强电场中,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,β粒子的偏移大。

(2)如图所示,粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,位移x可表示为所以,在同样条件下β粒子与α粒子偏移之比


(3)在匀强磁场中,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小,偏转大。
如图所示,粒子的轨道半径可表示为 所以,在同样条件下β粒子与α粒子轨道半径之比

要辨别三种射线时,根据上述径迹特点,即使电场和磁场方向未知,也可以一下就看出射线的种类。在电场或磁场的方向已知时,可由轨迹的弯曲方向判定电场力或洛伦兹力的方向,进而判定粒子的电性,从而确定射线的种类。


核力:

概念 组成原子核的相邻核子间的一种特殊作用力
特点 (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现。在它的作用范围内,核力比库仑力大得多
(2)核力是短程力,作用范围在之内。核力在大于时表现为吸引力,且随距离增大而减小,超过核力急剧下降几乎消失;而在距离小于时,核力表现为斥力,因此核子不会融合在一起
(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
备注 ①因为核子间存在非常强的核力,所以原子核内蕴藏着巨大的能量
②在原子核内,除核力外还存在一种弱力,弱力是引起原子核发生β衰变的原因,弱力也是短程力。其力程比强力更短,为10-18m,作用强度则比电磁力小

爱因斯坦智能方程:

1、核能:核反应中放出的能叫核能。
2、当r<10-15 m时,核子间相互作用力(核力)起作用。原子核是原子凭借核力结合在一起构成的,而把核子分开所需要的能量,就是原子核的结合能。结合能与核子数之比,称做比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
3、质量亏损:核子结合生成原子核,所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些,这种现象叫做质量亏损。
4、质能方程:爱因斯坦的相对论指出,物体的能量和质量之间存在着密切的联系,它们的关系是:E=mc2,这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是:ΔE=Δmc2

核反应方程的书写方法:

某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应,常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型,无论写哪种类型的核反应方程,都应注意以下几点: (1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律。有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律(例如裂变和聚变方程常含能量项)。
(2)核反应方程的箭头(→)表示核反应进行的方向。不能把箭头写成等号。
(3)写核反应方程必须要有实验依据,绝不能毫无根据地编造。
(4)在写核反应方程时,应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上,然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核 (或未知粒子)的电荷数和质量数,最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子),并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。


核能的利用:

1、核电站
裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制,因此现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量。核电站具有污染小、可采储量大、比较经济的优点,但是一旦核泄漏会造成严重的核污染,核废料处理也很困难。
2、核武器
核能首先用于军事上,原子弹、氢弹等核武器就是将核反应瞬间释放的巨大能量作为武器的。原子弹是利用核裂变反应,瞬间释放巨大能量的核武器。利用氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应,瞬时释放出巨大能量的核武器成为氢弹。


核电站工作流程示意图(如图所示):

 
第一回路中的水被泵压入反应堆,通过堆芯时利用核反应放出的热来增加水的内能,水的温度升高。第一回路的水进入热交换器,把热量传给第二回路的水.然后又被泵压回到反应堆里。在热交换器内,第二回路中的水被加热生成高温高压蒸汽,驱动汽轮机运转。


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