2024-2025学年高中物理教案（人教版2019）选修第三册09人工核反.docx

人工核反

一、人工核反

1．核反应

⑴原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。

⑵重要的人工核反应

第一次实现原子核的人工转变：（发现质子的核反应）

第一次人工制造放射性同位素：

发现中子的核反应：

2．核裂变与核聚变

⑴重核的裂变

①重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。

②铀核的裂变：（是氪）

③在一定条件下，由重核裂变产生的中子，再引起新的裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去。这种由重核裂变产生的中子使核裂变一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。裂变物质的体积是链式反应能否进行的重要因素。只有当体积足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中新原子核，使链式反应进行下去。通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。

⑵核聚变

①两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变。

②典型的聚变反应：

③要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。有一种办法是把它们加热到很高的温度。当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫热核反应。

④聚变与裂变相比有很多优点。第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上聚变燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全清洁。

典例精讲

【例2.1】（2019春?滨州月考）近代物理的知识，在现代科学技术研究中，有非常广泛的应用。下列有关应用说法正确的是（）

A．工业上常用α射线来控制轧钢厂生产的钢板的厚度

B．核电站能量来源是氢核聚变反应

C．体检时常做X射线透视，故X射线不可能伤害人体

D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害

【分析】X射线，它是由原子中的内层电子发射的，有较强的穿透性，可以了透视人体等，对人体有一定的伤害。

γ射线是波长从10﹣10～10﹣14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出；γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。

【解答】解：A、γ射线的穿透性较强，工业上常用γ射线来控制轧钢厂生产的钢板的厚度。故A错误；

B、核电站的能量来源于重核的裂变。故B错误；

C、X射线对人体有一定的伤害。故C错误；

D、γ射线对人体有一定的伤害，用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害。故D正确

故选：D。

【例2.2】（2019?包河区校级模拟）2018年8月23日，位于广东省东莞市大朗镇的国家重大科技基础设施﹣﹣中国散裂中子源通过国家验收，正式投入使用。对于有关中子的研究，下面说法正确的是（）

A．.中子和其他微观粒子都具有波粒二象性

B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氮核和中子是裂变反应

C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子

D．核反应方程84210P→X+

【分析】中子和其他微观粒子都具有波粒二象性；一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氮核和中子是聚变反应而非裂变反应；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了原子的核式结构；核反应方程84210P→X+

【解答】解：A、中子与光子等其他微观粒子都具有波粒二象性，A项正确；

B、一个氘核与一个氚核经过核反应后生成一个氮核与一个中子为聚变反应，故B错误；

C、卢瑟福通过阿尔法粒子散射实验提出了原子核式结构模型，卢瑟福通过氦核轰击氮核得到氧核和质子发现了质子，查德威克发现了中子，故C错误；

D、由核反应规律中质量数守恒和物质守恒知中子数为124，故D错误；

故选：A。

【例2.3】（2019春?虹口区校级期中）链式反应发生的条件是（）

A．中子的再生率要小于1

B．中子的再生率要不大于1

C．燃料块的体积不能小于临界体积

D．燃料块的体积不能大于临界体积

【分析】链式反应发生的条件是：（1）中子的再生率要大于1，（2）燃料块的体积不能小于临界体积。

【解答】解：链式反应发生的条件是：（1）中子的再生率要大于1，（2）燃料块的体积不能小于临界体积。故ABD错误，C正确。

故选：C。

【例2.4】（2019?攸县模拟）2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托克马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要核反应方程为：①12H+12H→23He+X②

A．X是质子

B．Y是氚核

C．X与Y是同位素

D．①②两个核反应都属于裂变反应

【分析】根据质量数守恒、电荷数守恒判断X和和Y的种类，这两个方程都是聚变。

【解答】解：A、根