高考物理核反应核能裂变
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
高三新课：
第四节 核反应、核能 第五节 裂变
二. 知识要点：
（一）核反应、核能 1. 核反应
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。 2. 原子核的人工转变
（1）原子核的人工转变：用人工的方法使原子核发生变化的过程称为原子核的人工转变。
（2）质子的发现：用α粒子轰击氮，获得氧和质子，核反应方程为H O He N 1
117
84
214
7+→+ 3. 中子的发现
（1）查德威克用α粒子轰击铍，得到中子射线，核反应方程为：n C He Be 1
012
64
29
4+→+ （2）中子：质量跟质子几乎相等的不带电的中性粒子。
4. 核能：由于核子间有强大的核力，核子结合成核（或核分解成核子）时，要放出（吸收）巨大的能量，称为核能（结合能）。
5. 质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损。
6. 质能方程 （1）爱因斯坦质能方程2
mc E =
注意：一定质量m 总是跟一定的能量2
mc 相对应，m 增大，E 也增大，m 减小，E 也减小。
（2）核能的计算：先求出质量亏损，再由质能方程2
mc E ?=?计算出对应放出（或吸收）的能。
（二）裂变、聚变
1. 裂变：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应叫裂变。
2. 核子的平均质量：原子核的质量除以核子数即为核子的平均质量。
3. 铀核的裂变：铀核俘获一个中子后分裂为两个中等质量的核的反应过程称为核裂变。核裂变伴随释放大量的核能。
（1）链式反应：铀核裂变时放出几个中子，再引起其它铀核裂变而使裂变反应不断进行称为链式反应。
（2）临界体积：能发生链式反应的最小铀块体积。
（3）注意：为了使裂变的链式反应容易发生，最好是利用纯铀235，且体积大于临界体积。
4. 核电站：利用核能发电，其核心是核反应堆。核反应堆包括： （1）核燃料：浓缩铀制成的铀棒。
（2）减速剂：使快中子变为慢中子，易被铀235俘获引起裂变。 （3）控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度。 （4）水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种射线。 5. 轻核的聚变：
（1）聚变：轻核结合成质量较大的核的反应过程称为聚变，伴随释放大量的核能。 （2）热核反应：在极高温下轻核产生的聚变反应。（氢弹原理）
（三）求核能的几种方法
在重核的裂变、轻核的聚变、放射性衰变以及某些人工核反应中，都伴随着巨大的核能
释放，如何计算这些核能呢？下边介绍几种方法，供同学们参考。
1. 直接用2
mc E ?=?计算，须注意的是，运用此公式时，质量亏损m ?应以kg 为单位，
c 应取s m /1038?，E ?的单位则为J 。
[例1]（94全国高考题）一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为
kg 2510853131.3-?，钍核的质量为kg 2510786567.3-?，α粒子的质量为
kg 271064672.6-?。在这个衰变过程中释放出的能量等于 J 。（保留两位有效数字）
解：αm m m m Th u --=?
2525
10786567.310
853131.3--?-?=271064672.6-?-kg 30
10
7.9-?=
故
J mc E 2
8302)103(107.9???=?=?-J 13107.8-?= 2. 用u 1的质量相当于MeV 931的能量进行计算
运用此法时只须求出质量亏损m ?即可，但m ?的单位必须用u ，然后把u 1相当于
MeV 931代入即可求出核能。
[例2]（89全国高考）中子的质量为u 0087.1，质子的质量为u 0073.1，氘核的质量为
u 0136.2。中子和质子结合成氘核时释放的能量为 J （计算结果取两位有效数字）。
解析：321m m m m -+=?u u u u 0024.00136.20073.10087.1=-+=
由于u 1相当于MeV 931，故得19
6
106.1109310024.0-????=?E 13
107.3-?=J 必须注意，质量亏损指的是原子核的质量亏损而不是原子的质量亏损，由于很多习题（包括课本上的练习题）都是用原子的质量或原子量来代替原子核的质量来计算质量亏损的，因此很多同学在解题过程中就错认为原子的质量就是原子核的质量而导致计算错误。实际上课本上的这种代替是由于电子的质量在相减中可以消去。若是在相减过程中电子的质量不能消去，则计算原子核的质量亏损时用原子质量减原子核（或核子）质量时，还须减去相应电子的质量才能得出正确的结果。当然，由于原子的质量与原子核的质量差别不大，如果题目交代了用原子的质量近似地代替原子核的质量，那我们也可以不考虑电子的质量。 3. 根据每个核反应方程式中所标明的核能予以计算
运用此法时，首先要找出参加反应的核的个数，这就要应用阿伏伽德罗常数A N 。 [例3] g 1铀235在裂变后所释放的核能，相当于多少kg 煤完全燃烧所释放的化学能？煤的
燃烧值是
kg J q /1036.37
?=，每一个铀核裂变时释放的核能约为MeV 200。 解析：因一个铀核裂变所放出的能量
J E 19
61106.110200-???=，g 1铀235为mol 235/1，它所包含的铀核个数为235/11002.623??=n 个，所以g 1铀235释放的总能
量为1nE E =，与此相当的热量为J nE Q 1=，故相当所燃烧的煤的质量为
q nE q Q m /1== kg 24601036.3235106.1102001002.6719623=???????=- 4. 由动量守恒，根据反应后部分粒子的速度或能量，求出整个反应所释放的能量。
[例4]
已知静止的某核
X A
Z 单纯释放（不伴随γ射线）出速度为0v 的α粒子，写出核反应
方程并求出释放的核能和0v 的关系。
解析：设Y
A Z 4
2
--是反冲核，核反应方程可写为X A
Z
+
→He 4
2Y
A Z 4
2
--，若每个核子的质子
量为m ，则原子核的质量为Am ，α粒子的质量为m 4，反冲核的质量为m A )4(-。因反冲核的速度为v ，则由动量守恒有：mv A mv )4(400-+=
解之得
)4(40
--
=A v v
故释放的总能量为：Y
X E E E +=20220424)4(21421mv A mv A mv -=-+?=
【典型例题】
[例1] U 23892衰变为Rn 22286共发生了 次α衰变和 次β衰变。
分析和解答：根据衰变规律，Rn 的质量数比U 的质量数减少了：16222238=-，而
天然放射只有α衰变才能使质量数减少，且每次α衰变减少质量数为4，故发生了
4416=÷次α衰变。因每次α衰变核的电荷数减少2，故由于α衰变核的电荷数应减少824=?。而Rn 核的电荷数仅减少68692=-，故说明发生了2次β衰变（即862892=+-）。
所以在分析有关α、β衰变的问题时，应抓住每次α衰变质量数减4，电荷数减2和每次β衰变时质量数不变，电荷数加1这一衰变规律进行分析。 [例2]
B 105
核俘获一个中子后转变为Li 7
3
核，并放出一个α粒子，则在这一反应过程中放出的核能为
。（已知B 10
5的质量为u 012938.10，Li 7
3
核的质量为u 016004.7，中子的质量为u 008665.1，氦核的质量为u 002603.4）
分析和解答：这一反应的方程为：B 10
5n 1
0+Li 7
3→He 4
2+
要计算这一反应过程的能量变化，只要能找出反应前后的质量亏损，就能根据质能方程计算出对应的能量变化。
∴ )(He Li n B m m m m m +-+=?
u u u u 002603.4016004.7008665.1012938.10--+=u 002996.0=
∴
2mc E ?=?J 2827)109979.2(106606.1002996.0????=-)(1047.413J -?= 可见，要计算核能的变化，应先找出质量亏损，再由质能方程计算相应的能量变化。由
于计算中的数字较为繁锁，常取u 1对应于MeV 5.931，J eV 19
106.11-?=的换算方式进
行计算。即上述计算可写成MeV E 79.25.931002996.0=?=?。
【模拟试题一】
一. 选择题：（以下各题中有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的答案全部选出来。）（每小题3分，共54分） 1. 下列哪些现象属于光的衍射现象（ ） A. 雨后天空美丽的彩虹 B. 阳光下肥皂膜的彩色条纹
C. 光通过三棱镜产生的彩色条纹
D. 对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
2. 光线从空气射入某介质，入射光线和界面的夹角为45o，反射光线和折射光线之间的夹角为105o，由此可知（ ）
A. 这种介质的折射率为3
B. 光在这种介质中的传播速度为3×108m/s
C. 光线从空气射入介质时，入射角大于45o会发生全反射
D. 光线从空气入介质时，最大的折射角不超过45o
3. 如图所示，真空中有一个半径为R ，质量分布均匀的玻璃球，频率为υ的细激光束在真空中沿直线BC 传播，并于玻璃球表面的C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D 点又经折射进入真空中，已知∠COD=120o，玻璃球对该激光的折射率3，则下列说法中正确的是（ ）
A. 一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐变小
B. 此激光束在玻璃中穿越的时间为
c R
t 3
（其中c 为真空中的光速）
C. 改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
D. 激光束的入射角α=45o
4. 如图所示，一束白光通过玻璃三棱镜色散，在光屏上形成光谱，由图可知（ ） A. 单色光a 在棱镜中的传播速度大于单色光b 在棱镜中的传播速度 B. 单色光a 中光子的能量大于单色光b 中光子的能量 C. 逐渐减小入射角i ，光屏上最先消失的是单色光a
D. 若单色光a 照射光电管恰能发生光电效应，则单色光b 照射该光电管时也一定能发生光电效应
5. 下列叙述正确的是（ ）
A. 任何一个运动着的物体，都有一种波和它对应，这种波叫德布罗意波
B. 光子在空间各点出现的可能性的大小，可以用波动规律描述，光波叫做概率波
C. 激光是一种人工产生的相干光源，利用强激光产生的高压可以引起核聚变
D. 泊松亮斑说明光具有粒子性
6. 如图所示为杨氏双缝干涉实验的示意图，下列说法中正确的是（ ） A. 用普通光做实验，不需加缝S 即可在屏上观察到干涉条纹
B. 在屏上距双缝S 1、S 2的光程差等于半波长的整数倍处一定出现暗条纹
C. 照射单缝S 的单色光的频率越大，光屏上出现的条纹间距越小
D. 若将单缝S 去掉，现将缝S 1封住，只留下S 2，则单色光通过S 2只能在屏上形成一片光亮，不会有任何条纹
7. 假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（ ）
A. 频率变大
B. 速度变小
C. 光子能量变大
D. 波长变长
8. 如图所示，a 和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为φ，一细光束以入射角θ从P 点射入，θ>φ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b 板后（ ）
A. 传播方向相对于入射光方向向左偏转φ角
B. 传播方向相对于入射光方向向右偏转φ角
C. 红光在蓝光的左边
D. 红光在蓝光的右边
9. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示，干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）
A. 变疏
B. 变密
C. 不变
D. 消失
10. 下列说法中正确的是（ ）
A.
发现质子的核反应方程是：H O He N 111684214
7
+→+
B. 氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出光子的能量，高于从n=8能级跃迁到n=2能级所辐射出光子的能量
C. 由爱因斯坦质能方程E=mc 2可知，质量可以转变为能量
D. 天然放射现象说明原子核内部有电子
11. 氢原子中的电子绕原子核旋转和人造卫星绕地球旋转比较（空气阻力不计）（ ） A. 电子可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动，卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动
B. 轨道半径越大，线速度都越大
C. 轨道半径越大，周期都越大
D. 电子从内层轨道向外层轨道跃迁时，总能量（动能和电势能）不变，人造卫星从近地点向远地点运动时，总能量（动能和重力势能）也不变
12. 某原子核的衰变过程是C B A ?→??→?αβ，符号?→?
β
表示放出一个β粒子、?→
?α表示放出一个α粒子，下述说法中正确的是（ ） A. 核C 比核B 的中子数少2 B. 核C 比核A 的质量数少5
C. 原子核为A 的中性原子的电子数比原子核为B 的中性原子的电子数多2
D. 核C 比核A 的质子数少1
13. 有些大楼的外墙采用玻璃幕墙，这些玻璃由于涂膜使得照到它上面的某种频率的光较多的被反射，透过的较少，大楼里面的人可以更清楚的看到外面的景物，而外面的人向里看，只能看到由反射光形成的蓝天白云，对大楼内部的情况却难窥一斑，这种镀膜技术的物理学依据是（ ）
A. 光能发生干涉
B. 光的直线传播
C. 光具有粒子性
D. 光能反射、衍射
14. 如图所示为光电管的原理图，O 是中点，开始时P 与O 点正对，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则（ ）
A. 若换用波长为λ1（λ1>λ0）的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流
B. 若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K 时，电路中光电流一定增大
C. 若将变阻器活动端P 从图中位置向右滑一些，仍用波长为λ0的光照射，则电路中光电流一定比P 放在中点时增大
D. 若将变阻器滑动端P 从图中位置向左滑过中心O 的过程中，其他条件不变，则电路中可能会出现没有光电流
15. 验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器等，对于它们发出的“光”，下列判断中正确的是（ ）
① 验钞机发出的“光”是红外线 ② 遥控器发出的“光”是红外线
③ 红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的 ④ 红外线是由原子的外层电子受到刺激发后产生的 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③
16. 如图所示，在房间内靠近墙角的天花板上有一面平面镜，在房间地板上的B 点放一点光源S ，通过平面镜的反射在竖直墙壁上出现一个光斑。若要使墙壁上光斑的面积增大一些，下面的方法中可行的是（ ）
A. 保持光源的位置不变，将平面镜绕过平面镜O 点且垂直纸面的轴，沿顺时针方向转动一个小角度
B. 将光源沿地面向左移动一小段距离
C. 将光源竖直向上移动一小段距离
D. 在B 点的位置放一盆清水，将光源放在水底（忽略盆底的厚度）
17. 原来静止的原子核
X a b 衰变放出α粒子的动能为E 0，假设衰变时产生的能量全部以动
能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是（ ）
A. 2
0c E
B. 20)4(c a E -
C. 20
)4(c E a - D. 20)4(c a aE -
18. 静止在匀强磁场中的U 238
92核，发生α衰变后生成Th 核，衰变后的α粒子速度方向垂
直于磁场方向，则以下结论中正确的是（ ）
①
衰变方程可表示为：He Th U 4
223490238
92
+=
② 衰变后的Th 核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:45 ③ Th 核和α粒子的动能之比为2:117
④ 若α粒子转了117圈，则Th 核转了90圈 A. ①③ B. ②④ C. ①② D. ③④
二. 填空题：（每小题3分，共12分）
19. 卢瑟福通过____________________实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，如图所示，图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。
20. 已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0eV，入射光波长应为__________m。（h=6.63×10－34J·s保留两位有效数字）21. 某种单色光在真空中的波长为 ，速度为c，普朗克恒量为h，现将此单色光以入射
角i由真空射入水中，折射角为r，则此光在水中的波长为_______，每个光子在水中的能量为______。
22. 图（a）是一条长为L的透明棒，其折射率为n（n>2），紧贴棒的一端有一光源S，发出一个延续时间为T的光脉冲如图（b），则紧贴棒的另一端的一个接受器R最早接收到的光线和最迟接收的光线的时间差是___________________。
图（a）图（b）
三. 实验题：（每空1分，共6分）
23. （1）如图所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC；在垂直AC面的直线MN 上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线，直到P1的像__________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3__________P4__________，记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45o；则该透光物质的折射率n为__________。
（2）在用“插针法”测定玻璃砖的折射率的实验中，如图所示，甲同学做实验时所画的MN线（入射界面）虽与玻璃砖ab面重合，但PQ线却略向外平移；乙同学的M’N’和P’Q’之间距离虽等于a’c’，但实验时玻璃砖的a’b’、c’d’都相对M’N’、P’Q’平移了一些。取走玻璃砖后，分别按MN、PQ及M’N’、P’Q’画图求折射率。那么，甲测出的折射率将__________，乙测出的折射率将__________。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
四. 计算题：（共28分）
24. 一瓶含有某种放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6000次，将它注射到一个病人的血液中，经15小时后，从病人身上取出10cm3的血样，测得每分钟衰变2次，已知这种放
射性同位素的半衰期为5小时，求：该人血液的总体积？
25. 按照玻尔理论氢原子中电子轨道的最小半径是r 1，求氢原子中沿这一可能轨道运动的电子的德布罗意波长？（已知：电子电量e ，质量m ）
26. 一直角三棱镜截面积如图所示：∠A=30o，∠C=90o，BC 边长为L 32，一个很大的光屏MN 平行于BC ，离BC 距离为2L 处竖直放置，棱镜材料折射率n=3，一束平行光平行AC 射到AB 面上，
求：
（1）屏上被照亮部分的竖直长度 （2）屏在什么位置时可消除中间阴影
27. 如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度B=0.5T ，磁场方向垂直于纸面向里，在磁场中A
处放一个放射源，内装Ra 226
88
（镭）Ra 22688放出某种射线后衰变成Rn 222
86（氡）。试写
出Ra 22688
衰变的方程。若A 距磁场的左边界MN 的距离OA=1m 时，放在MN 左侧的粒子接
收器接收到垂直于边界MN 方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距OA 直线1m 。
由此可以推断出一个静止镭核Ra 222
86
衰变时放出的能量是多少？m 质子=1.67×10－27kg （保留2
位有效数字）
【模拟试题二】
1. 卢瑟福的α粒子散射实验首次表明了（ ）
A. 可以用人为的方法产生放射现象
B. 电子是原子的组成部分
C. 原子中的正电荷集中在一个很小的范围内，原子的质量几乎全部集中在这一范围内
D. α粒子带正电
2. 下面哪个事实能证明原子核具有复杂的结构（ ）
A. α粒子的散射实验
B. 天然放射性现象的发现
C. 阴极射线的发现
D. 伦琴射线的发现 3. 下面几个衰变方程中，不正确的是（ ） A.
e He Pb Ra 0
142206822268825-++-→ B. e H H 0121112-+-→ C.
e He Pb U 01422068223892
68-++-→
D.
e Pa Th 0
12349123490-+-→ 4. 静止在磁场中的某种放射性原子核放出一个α粒子，
α粒子的运动方向与磁场垂直，α粒子和反冲核的轨道半径之比是1:30，则（ ）
A. α粒子与反冲核的动量相同
B. 反冲核的原子序数为62
C. 原子放射性原子核的原子序数为62
D. 反冲核与α粒子的速率之比为60:1
5.
有关放射性元素磷P 3015的说法，正确的是（ ）
A. P 30
15
与X 30
14互为同位素 B. P 3015制成化合物后半衰期变长 C. P 3015与其同位素有相同的化学性质 D. 含有P 3015的磷肥能释放正电子
6. 用加速后的氘核)(2
1H 去轰击)(94Be ，变成硼)(105B 同时产生的粒子是（ ）
A. 中子
B. 质子
C. α粒子
D. γ光子
7. 关于裂变和聚变，下列说法中正确的有（ ） A. 裂变又叫链式反应 B. 恒星上经常发生着热核反应
C. 大亚湾核电站是利用裂变释放能量发电的
D. 秦山核电站是利用聚变释放能量发电的
8. 我们用半衰期表示放射性元素衰变的快慢，则关于半衰期的正确说法是（ ） A. 放射性元素质量减少一半所需的时间 B. 放射性元素全部衰变所需时间的一半
C. 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
D. 一个放射性元素的原子核衰变到稳定核所经历的时间 9. 质子的质量为p
m ，中子的质量为n m ，氦核的质量为a m ，下列关系式正确的是（ ） A. n p a m m m 22+= B.
)
22(n p a m m m +<
C.
)
22(n p a m m m +>
D. 以上关系式都不正确
10. 一种放射性元素，放出一个α粒子，变为另一种放射性元素，随即又放出一个β粒子，
于是原来的原子核减少了 个中子。
11. 质子、中子和氘核的质量分别为1m 、2m 、3m ，质子和中子结合成氘核时，发出γ射线，已知普朗克恒量为h ，真空中的光速为c ，则γ射线的频率 。 12.
U 23592
衰变Pb 20782时，要经过 次的α衰变和 次β衰变，在整个过程中，发生
衰变的原子核总共损失了 个中子。
13. 秦山核电站的功率为kW 5
100.3?。如果g 1铀235完全裂变时释放的能量为
J 10102.8?，并且假定所释放的能量完全变成了电能，那么，秦山核电站每年需要消耗多
少“核燃料”铀235？（一年可按365天计算）
14. 四个氢核在某种条件下，可以聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。 （1）写出聚变方程； （2）计算释放的能量；
（3）使g 1氢完全聚变成氦，能放出多少焦耳能量？（氢核的质量u
m p 008142.1=，
氦核的质量u m a 001509.4=，电子的质量
p
e m m 18401
=
J eV 19106.11-?=）
【试题答案一】
二. 填空题：
19. α粒子散射；图略 20. 4.3×10－
7 21.
i r sin sin λ
；λc
h
22.
c nL c L n T -
+2
三. 实验题：
23. （1）被P 2的像挡住；挡住P 1、P 2的像；挡住P 1、P 2的像和P 3；2 （2）偏小；不变
四. 计算题：
24. 3750 cm 3 25.
21
mke r h
26. ① L 34 ② L 27.
分析：He Rn Ra 4
222286226
88
+→
19
19106.15.0106.1211--?=????==??????
=
=rqB mv qB mv r m r 粒子的半径为α
又 ∵ 0=-MV mv ∴ 272
1921067.142)106.1(2--????=
=m P E k α
，
272
1921067.1222)106.1(2--???==M P E kRn ∴J E 12
100.2-?=?放
【试题答案二】
1. C
2. B
3. AB
4. C
5. CD
6. A
7. BC
8. AC
9. B
10. 3个 11.
h c m m m /)(2
321-+ 12. 7；4；18 13. kg 38.115 14.（1）
e He H 01421124+→ （2）Mev 28 （3）J 111074.6?
高考物理动态电路分析完整
电路的动态分析 直流电流 分析思路 长沙四校联考)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片 1 (多选)(2015· P向右端移动时，下面说法中正确的是() A．电压表V1的读数减小，电流表A1的读数增大 B．电压表V1的读数增大，电流表A1的读数减小 C．电压表V2的读数减小，电流表A2的读数增大 D．电压表V2的读数增大，电流表A2的读数减小 2．(多选) (2015·湖北省公安县模拟考试)如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表 均为理想电表。当滑动变阻器R2的滑动触头P移动时，关于两个电压表V1与V2的示数，下列判断正确的是() A．P向a移动，V1示数增大、V2的示数减小 B．P向b移动，V1示数增大、V2的示数减小 C．P向a移动，V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变量的绝对值 D．P向b移动，V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值 3．(多选)如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，R0＝r，滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动，则在此过程中(
A．电压表V1的示数一直增大 B．电压表V2的示数先增大后减小 C．电源的总功率先减小后增大 D．电源的输出功率先减小后增大 含电容器的电路 解决含电容器的直流电路问题的一般方法 (1)通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。 (2)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电 路的作用是断路。 (3)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻 不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻两端 的电压。 (4)在计算电容器的带电荷量变化时，如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所 连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。 东北三校二模)如图所示，C1＝6 μＦ，C2＝3 μＦ，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动1 (多选)(2015· 势E＝18 V，内阻不计。下列说法正确的是( ) A．开关S断开时，a、b两点电势相等 B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是 2 A C．开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大 D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能
第3节 核反应和核能 知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系 ①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数． (3)X 元素的原子核的符号为A Z X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象 (1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． (2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素． (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护 (1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核． (2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． (3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变 (1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类： α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋4 2He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0 －1e γ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射． (3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：238 92U→234 90Th ＋4 2He ； ②β衰变：234 90Th→234 91Pa ＋0 －1e.
(推荐)上海高考物理专题电路
上海高考物理专题电路 【高考考点梳理】 一．多用电表 将电压表、电流表、欧姆表组合在一起就成了多用电表。目前常用的多用电表主要有指针式和数字式多用电表。 2 ．多用电表的原理 多用电表是一种多用仪表，一般可用来测量直流和交流电流、直流和交流电压以及电阻等，并且每种测量都有几个量程。 (l)测量直流电流、直流电压的原理和直流电流表、直流电压表的原理相同。 (2)测量电阻：内部电路原理如上右图所示，其原理是根据闭合回路的欧姆定律测量，即I=E/(R+r+R g+R x). 式中R、r、R，均为定值电阻，不同的R x对应不同的电流I（当然电流I和被测电阻R x不是正比的关系，所以电阻值的刻度是不均匀的）。如果在刻度盘直接标出与电流I对应的电阻R x值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值。 (3) “调零”原理：当两表笔接触时，R x=0，此时电流调到满偏值I g=E/(R+r+R g)（最大值），对应电阻值为零. (4）中值电阻：(R+r+R g)是多用电表欧姆挡的内阻，当被测电阻R=R+r+R g时，通过表头的电流I=I g/2,即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以一般叫欧姆挡的内阻称为中值电阻. 3 ．多用电表的使用方法 ( 1 ）测量电流时，跟电流表一样，应把多用电表串联在被测电路中，对于直流电，必须使电流从红表笔流进多用电表从黑表笔流出来。 ( 2 ）测量电压时，跟电压表一样，应把多用电表并联在被测电路两端，对于直流电，必须用红表笔接电势较高的点，用黑表笔接电势较低的点。 ( 3 ）测量电阻时，在选择好挡位后，要先把两表笔相接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置，然后再把两表笔分别与待测电阻的两端相连。应当注意：换用欧姆挡的另一个量程时，需要重新调整欧姆挡的调零旋钮，才能进行测量。 4 ．实验：练习使用多用电表 ( 1 ）观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。 ( 2 ）检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零。 ( 3 ）将红、黑表笔分别插入“十”、“一”插孔。 测电压 ( 4 ）将选择开关置于直流电压2.5V挡，测1.5V干电池的电压。
高中物理专练：电容器和直流电路的动态分析
高中物理专练：电容器和直流电路的动态分析 (限时：45分钟) 1． (安徽·19)用图1所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x是待测电阻,R0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP＝l1,PN＝l2,则R x的阻值为( ) 图1 A.l 1 l 2 R B. l 1 l 1 ＋l2 R C.l 2 l 1 R D. l 2 l 1 ＋l2 R 答案 C 解析设R0、R x与三者的结点为Q,当通过电流表的电流为零时,说明φP＝φQ,则UR0＝ UR MP ,U Rx＝UR PN,IR0＝IR x＝I0,IR MP＝IR PN＝I,故I0R0＝IR MP,I0R x＝IR PN.两式相除有 R R x ＝ R MP R PN ,所以 R x ＝ R PN R MP R ＝ l 2 l 1 R ,正确选项为C. 2．某同学将一直流电源的总功率P E、输出功率P R和电源内部的发热功率P r随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图2中的a、b、c所示,以下判断正确的是( ) 图2 A．直线a表示电源的总功率P E—I图线 B．曲线c表示电源的输出功率P R—I图线 C．电源的电动势E＝3 V,内电阻r＝1 Ω D．电源的最大输出功率P m＝2 W 答案AD
解析电源的总功率P E＝EI,直线a表示电源的总功率P E—I图线,选项A正确．电源的输出功率P R＝UI＝(E－Ir)I＝EI－I2r,曲线b表示电源的输出功率P R—I图线,曲线c表示电源内部的发热功率P r－I图线,选项B错误．由直线a的斜率可得电源的电动势E＝4 V．选项C错误．当I＝1 A时,电源的最大输出功率P m＝2 W,选项D正确． 3．如图3所示,为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压U和电流I.图线上点A 的坐标为(U1,I1),过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2.小灯泡两端电压为U1时,电阻等于( ) 图3 A.I 1 U 1 B. U 1 I 1 C. U 1 I 2 D. U 1 I 1 －I2 答案 B 解析由于小灯泡的伏安特性曲线上,每一点的电压坐标与电流坐标的比值,对应这一状 态下的电阻,所以小灯泡两端电压为U1时,电阻等于U 1 I 1 ,B正确． 4．如图4为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线,用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻组成如下四个电路．则外电路功率相等的是( ) 图4 A．图a和图d B．图b和图c C．图a和图b D．图c和图d
核反应、核能与裂变.doc
核反应、核能与裂变 --示例教学重点：核的人工转变和核能的计算 教学难点：核能的计算 教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现 卢瑟福 2、中子的发现 查德威克 二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损 为 0.0040 X 10-27kg，则此过程中释放的能量为多少? 解：根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核 在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8mev
的能量.（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损 （2）根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫 裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程 释放的能量3、链式反应动画演示此过程 五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆 六、作业v/p
--示例教学重点：核的人工转变和核能的计算 教学难点：核能的计算 教学示例: 、人工核转变 1、质子的发现 卢瑟福 2、中子的发现 查德威克 二、核能 1、核能 2、质量亏损 3、质能方程 4、核能的计算例题1:已知质子和中子结合成氘核时的质量亏损 为 0.0040 X 10-27kg，则此过程中释放的能量为多少? 解：根据爱因斯坦的质能方程知 =ev =2.2 mev 例题2:静止的锂核
在俘获一个中子后，生成一个氘核和一个粒子，并释放4.8mev 的能量.（1）写出核反应方程式（2）计算反应过程中的质量亏损 （2）根据爱因斯坦的质能方程知: 三、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫 裂变. 四、铀核的裂变 1、裂变方程具有多样性 2、核能的释放举例计算铀核裂变过程 释放的能量3、链式反应动画演示此过程 五、裂变的应用 1、原子弹 2、核反应堆 六、作业v/p
反应堆材料辐照损伤概述
反应堆材料辐照损伤概述 【摘要】随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。反应堆材料的辐照损伤问题直接关系到反应堆的安全性和经济性。本文对反应堆燃料芯块、包壳、压力容器的辐照损伤机理进行了概述，并提出一些减小辐照效应的措施。 【关键字】辐照损伤燃料芯块包壳压力容器材料 一、引言 随着能源问题日益严峻，发展核电成为人类缓解能源紧缺问题的重要手段之一。当今核电站反应堆的技术已经比较成熟，但仍存在很多难以解决的技术问题。其中，反应堆材料的辐照损伤问题尤为重要。材料的辐照损伤问题与反应堆的安全性和经济性有密切的关系。甚至直接关系到未来反应堆能否安全稳定运行。 关于反应堆的材料辐照损伤问题，主要包括三个方面：燃料芯块的辐照损伤，包壳的辐照损伤，压力容器的辐照损伤。深入认识和了解这三方面的问题，并讨论有关缓解措施具有极大地研究价值。 二、水冷堆燃料芯块的辐照损伤 1.燃料芯块的结构与辐照损伤 水冷堆燃料芯块为实心圆柱体，由低富集度UO2粉末经混合、压制、烧结、磨削等工序制成。为了减小轴向膨胀和PCI（芯块-包壳相互作用），芯块两端做成浅碟形并倒角。芯块制造工艺必须稳定，以保证成品芯块的化学成分、密度、尺寸、热稳定性及显微组织等满足要求。 燃料芯块中的铀在辐照过程中会发生肿胀，造成尺寸的不稳定性和导热性能的下降。随着燃耗的增加，铀的力学性能和物理性能将发生变化，铀将变得更硬、更脆，热导率减小，燃料包壳的腐蚀作用也在加剧。对燃料芯块辐照损伤的认识和研究，一方面有助于了解在役燃料元件的运行状态和使用寿命，及时地发现并解决问题；另一方面根据辐照特性，可以采取适当的措施增强燃料元件的性能，进一步提高核电的经济效益。 2.辐照条件下燃料芯块微观结构的演化 燃料芯块在辐照过程中，辐射与物质相互作用的方式可以分为原子过程和电子过程两大类。原子过程主要产生位移效应，位移效应的主要产物是间隙-空位对。而电子过程主要产生电离效应，其主要产物是电子-离子对。 燃料芯块在辐照过程中，将产生能量很高的裂变碎片，造成严重的辐照损伤，并伴有大量的原子重新分布，尤其是裂变产物中的氙和氪，产额高，又不溶于固体，在辐照缺陷的协同作用下形成气泡，造成肿胀。另外，固体裂变产物具有很强侵蚀作用，将使芯块发生应力腐蚀而开裂。 3.燃料芯块辐照损伤机理和宏观性能变化 （1）辐照肿胀 辐照会引起体膨胀，称辐照肿胀。燃料芯块中所使用的重要金属铀，其单晶体会显示出特殊的辐照生长现象。在辐照过程中，铀的晶体线度发生异常变化。引起燃料辐照肿胀的根本原因是裂变产物的积累。发生肿胀一方面是由于铀原子的固体裂变产物以金属、氧化物、盐类等形态与燃料相形成固溶体或作为夹杂物存在于燃料相中，裂变产物的总体积超过了裂变前裂变原子所占的体积（一般在2-3%），另一方面是由于在金属中形成了大量的裂变气泡
高中物理专题练习电路的动态分析
电路的动态分析 例1.在如图所示的电路中，R 1，R2和R3皆为定值电阻，R4为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为 r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R4的滑动触头向图中a端移动时() A．I变大，U变小B．I变大，U变大C．I变小，U变大D．I变小，U变小 【答案】D 例2.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电路中O点接地，当滑动变阻器的滑片P 向右滑动时，M、N两点电势变化情况是（） A．都升高B．都降低C．M点电势升高，N点电势降低D．M点电势降低，N点电势升高 【答案】B 例3.在如图所示的电路中，开关S闭合后，和未闭合开关S前相比较三个电表的读数变化情况是：（） A．V变大、A1变大、A2变小B．V变大、A1变小、A2变大 C．V变小、A1变大、A2变小D．V变小、A1变小、A2变大 【答案】C 例4.为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在．如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中RB是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，A，B接报警器，当传感器RB所在处出现断针时， 电流表的电流I，A，B两端的电压U将() A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变大，U变小D．I变小，U变大 【答案】C 例5.（多选）在如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是() A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大 C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变吗D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变 【答案】ACD 同步练习： 1.在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则() A．A灯变亮，B灯变亮，C灯变亮B．A灯变亮，B灯变亮，C灯变暗 C．A灯变亮，B灯变暗，C灯变暗D．A灯变亮，B灯变暗，C灯变亮 【答案】D 2.在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1，R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器，当R2的滑动触头
高考物理动态电路分析(20200815054749)
直流电流 分析思路 1 （多选）（2015长沙四校联考）如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片 P 向右端移动时，下面说法中正确的是 （ ） 3.（多选）如图所示，电源的电动势和内阻分别为 E 、r , R o = r ，滑动变阻器的滑片 P 由a 向 b 缓慢移动，则在此过程中（ 电路的动态分析 总的 折 趾化 分 IU 变 A .电压表V 的读数减小, B. 电压表V i 的读数增大, C. 电压表 V 的读数减小, D .电压表V 2的读数增大, 电流表 A i 的读数增大 电流表 A i 的读数减小 电流表 A 2的读数增大 电流表 A 2的读数减小 2.（多选）（2015湖北省公安县模拟考试 ）如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表 均为理想电表。当滑动变阻器 R 2的滑动触头P 移动时，关于两个电压表 V i 与 V 的示数, F 列判断正确的是（ ） A . P 向a 移动，V i 示数增大、 B . P 向b 移动，V i 示数增大、 C . P 向a 移动, D . P 向b 移动, V 2的示数减小 V 2的示数减小 V i 示数改变量的绝对值小于 V i 示数改变量的绝对值大于 V 2示数改变量的绝对值 V 示数改变量的绝对值 % &
--------- 1 } ----------------- , h P R ------ '1 A .电压表V1的示数一直增大 B .电压表V2的示数先增大后减小 C.电源的总功率先减小后增大 D ?电源的输出功率先减小后增大 含电容器的电路 解决含电容器的直流电路问题的一般方法 (1) 通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。 (2) 只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路。 (3) 电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻 不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻两端 的电压。 (4) 在计算电容器的带电荷量变化时，如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所 连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。 1 (多选)(2015东北三校二模)如图所示，C i= 6 C 2 = 3 R i = 3 Q, R2= 6 Q,电源电动 A ?开关S断开时，a、b两点电势相等 B?开关S闭合后，a、b两点间的电流是2 A C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
高中物理三种电路黑盒子问题专题辅导.doc
高中物理三种电路黑盒子问题 万洪禄 黑盒子问题是让判断盒内有什么元件及其这些元件如何连接或放置的问题。它分为电路黑盒子问题和光学黑盒子问题。本文所要探讨的是电路黑盒子问题。 在高中阶段，电路黑盒子内的元件一般涉及的是电池、电阻、二极管。探测电池用电压表，探测电阻和二极管都用欧姆表。在不知黑盒子中有无电池时，要先用电压表探测，在确定无电池时，才能使用欧姆表探测。 说明：二极管具有单向导电性。当欧姆表的黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，此时二极管加的是正向电压，它的电阻值很小，就像一个接通的开关一样；当黑表笔接二极管的负极，红表笔接二极管的正极，此时二极管加的是反向电压，它的电阻值很大，就像断开的开关一样。 高中阶段的电路黑盒子问题，一般有纯电阻黑盒子问题、纯电池黑盒子问题和电池、电阻、二极管三者混合或两者混合黑盒子问题。下面对这三类电路黑盒子问题的探索思路加以例说。 一. 纯电阻黑盒子问题 例1. 一个盒子内装有由导线和几个相同阻值的电阻组成的电路，盒外的1、2、3、4是该电路的四个接线柱，如图1，若1、2间的电阻是3、4间电阻的3倍，1、3间电阻等于2、4间的电阻，试画出盒内的较简单电路。 图1 解析：从电阻值最大接线柱入手：1、2点间电阻值最大（是3、4间电阻的3倍）画出如图2所示的电路，3、4间只能是一个电阻，1、3间和2、4间有电阻且相等，在图2的基础上找到3、4两点，如图2所示。考虑原题黑盒中接线柱的位置，把图3放入图1中所成的电路图4即为本题所要求的较简单的电路。 图2 图3 图4 二. 纯电池黑盒子问题 例2. 盒内有由导线和三节干电池组成的电池组，A 、B 、C 、B 是四个接线柱，如图5，用伏特表测量任意两点间的电压，测量如果如下，U U U U V U U V AC BD AB CB AD CD ======0153,.,，试画出盒内电池是怎样连接的？
第十一章原子核的裂变和聚变123
第五章 核裂变与核聚变 5.1核裂变反应 1.自发裂变与诱发裂变 1).自发裂变－原子核没有外来粒子轰击自行发生裂变 一般表达式 212211Y Y X A Z A Z A Z +→ 21A A A +=；21Z Z Z +=。 (1)裂变能s f Q , 由能量守恒可以导出自发裂变的裂变能s f Q , ()()222111,,,A Z Y A Z Y s f T T Q += ()()()[]222112,,,c A Z M A Z M c A Z M ?+-= ()()()A Z B A Z B A Z B ,,,2211-+= ()[()()]2211,,A Z A Z A Z -?+?-?= 自发裂变发生的条件：0,>s f Q 。 从比结合能曲线看，90>A 即可满足此条件。 (2)裂变势垒与穿透势垒概率 从上面讨论可见，90>A 原子核就可能发生自发裂变。但实验发现很重的核才能发生，有能量放出只是原子核自发裂变的必要条件，具有一定大小的裂变概率，才能在实验上观察到裂变事件。 和α衰变的势垒穿透类似，原子核自发裂变也要穿透一个势垒，这种裂变穿透的势垒称为裂变势垒。势垒穿透概率的大小和自发裂变半衰期密切相关，穿透概率大，半衰期就短，穿透概率小，半衰期就长。而且，自发裂变半衰期对于裂变势垒的高度非常敏感，例如，垒高相差MeV 1，自发裂变半衰期可以差到5 10倍。根据核的液滴模型可得裂变势垒的近似公式 sp s b E A Z E ,3 2 219 .0183.0??? ? ? ?-= 式中sp s E ,球形核的表面能。 随着A Z 2的加大，裂变势垒高度降低。因而自发裂变的概率增加。A Z 2较小的核，尽管满足0 ,>s f Q ， 但因裂变势垒太高，很难穿透势垒，所以，这些核对自发裂变是稳定的。。 (3)裂变份额f R 重核大多数具有α放射性，自发裂变与α衰变是相互竞争的过程，它们是重核蜕变的两种形式。发生自发裂变过程的衰变常数记为f λ，发生α衰变过程的衰变常数记为αλ。 对 U 23592 ： a 101039.9-α?=λ，a f 181085.3-?=λ； 故裂变份额 0≈λ+λ λ= α f f f R 对Cf 25298 ：a 725.0=λα，a f 3 10 10.8-?=λ； 故裂变份额 %8.2=λ+λ λ= α f f f R 对 Cf 254 98 ：则裂变份额:%7.99=f R 。 裂变碎片是很不稳定的原子核，一方面碎片处于较高的激发态，另一方面它们是远离β稳定线的丰中子核而发射中子，所以自发裂变核又是一种很强的中源。 ２)诱发裂变－在外来粒子的轰击下，靶核与入射粒子形成复合核，复合核一般处于激发态，会进而发生裂变。入射粒子可以是带电粒子或中子，主要研究是中子，它是链式核反应的主要过程。 其一般表达式为 Y Y X X n A Z A Z A Z A Z 2211*1+→→ ++
反应堆材料实验报告
中国科学技术大学 核科学技术学院 反应堆材料实验课程 实验报告 实验名称：铁碳合金金相组织观察及硬度测试学生姓名： 学号： 专业班级： 指导老师：李远杰
一．实验目的 1.掌握金相样品的制备流程，可独立完成金相样品的制备； 2.了解淬火和回火热处理过程，并掌握RAFM钢回火态和淬火态的判断方法； 3.理解热处理对金属材料结构和性能的影响； 4.观察经淬火和回火的样品的表面晶格结构，并比较两者的不同。二．实验原理（主要阐述实验中相关过程的基本原理，如预磨和抛光的原理，腐蚀剂的选择，金相的判断，热处理原理，硬度测试原理等） 1.热处理原理 ⑴淬火：将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到马氏体以下（或马氏体附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 ⑵回火：将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下，保温1到2小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴，并且是热处理的最后一道工序。经过回火，钢的组织趋于稳定，淬火钢的脆性降低，韧性与塑性提高，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。 ⑶过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）
图1 过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 过冷奥氏体（指加热保温后形成的奥氏体冷却到临界点Ar1以下时，尚未转变的奥氏体）等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。C曲线是过冷奥氏体转变的动力学图。从图中可以看出过冷奥氏体转变的组织和性能可以分为3个区：珠光体（由铁素体和渗碳体相间而成的片状或粒状混合物）型转变区(A1-550℃)、贝氏体（由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，但不是层片状）型转变区(在240-550℃之间，其中又以350℃左右为界为上、下贝氏体两个转变区) 、马氏体（马氏体是碳在体心立方α-Fe 中的过饱和固溶体）型转变区(Ms-Mf) 。 2.预磨和抛光 预磨是指通关过表面预处理清除部件上的污物，消除严重氧化、
高三物理核反应和核能
核反应核能质能方程 一、知识点梳理 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变： 14 7N+4 2 He 17 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发现方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 12 6 C+1 n 中子1 n的发现方程查德威克 2、核能 （1）核反应中放出的能量称为核能 （2）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．（3）质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，释放出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+1 ｎ90 38 Ｓr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，释放出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应释放能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+3 1 Ｈ4 2 Ｈe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸收一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时释放若干个中子，如果这些中子再引起其它重核的裂变，就可以使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 二、典型例题 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（v。）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 已知37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u 质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为
反应堆结构与核燃料
第四章反应堆结构与核燃料 反应堆是核电站中的热源，其内部装有可以进行可控链式核反应的核燃料，源源不断地释放出能量。核反应产生的热能通过载热剂传给汽轮机作功，汽轮机带动发电机，产生的电能被输送到电网。 反应堆由堆芯、压力容器、上部堆内构件和下部堆内构件等几部分组成。反应堆安置在反应堆厂房（也称为安全壳）的正中，它的六条进出口接管管嘴支撑在作为一次屏蔽的混凝土坑（即堆坑）内，而堆坑位于一个大约10米深的反应堆换料水池的底部。参见图4.1。 图4.1 反应堆位置 - 35 -
- 36 - 图4.2 反应堆剖面图
- 37 - 图4.2是压水堆的结构简图，它可分为以下四部分： ● 反应堆堆芯 ● 堆内构件 ● 反应堆压力容器和顶盖 ● 控制棒驱动机构 4.1 反应堆堆芯 4.1.1 堆芯布置 核反应堆的堆芯位于压力容器中心，由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成，核反应区高3.65m ，等效直径3.04m 。燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热能，并由冷却剂导出。 在典型的燃料管理方案中，初始堆芯按燃料组件浓缩度分成三个区。所谓燃料浓缩度也称富集度或丰度，是指燃料中235U 同位素在铀的总量中所占比例。在堆芯外区放置浓缩度高的燃料组件，浓缩度较低的燃料组件则以棋盘状排列在堆芯的内区，如图4.3所示。 通常每年进行一次换料，更换约三分之一燃料组件，称为一个燃料循环。换料原则是将燃耗最深的燃料组件取走，在外区加入新燃料组件，而其余组件在堆芯中央重新布置，使功率分布尽可能均匀。在第六循环之前新加入燃料的浓缩度均为3.25％。为满足不断增长的发电需求，从第七循环开始新换燃料的富集度改为3.7% 。按照规划，今后还将采用长燃耗循环，即18个月换料方式，届时新换燃料的富集度将提高到4.45% 。 图4.3 堆芯分区布置（第一循环）
高考物理回归教材绝对考点突破十电磁感应中的电路问题
高考物理回归教材之绝对考点突破十 电磁感应中的电路问题 重点难点 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，则导体或回路就相当于电源．将它们接上电阻或用电器可以对用电器供电，接上电容器可以使电容器充电． 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路．感应电动势的大小相当于电源电动势．其余部分相当于外电路，并画出等效电路图． 规律方法 【例1】如图（a ）所示的螺线管的匝数n =1500，横截面 积S =20cm 2 ，电阻r =1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R 1=10Ω，R 2=3.5Ω．若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图（b ）所 示的规律变化，计算R 1上消耗的电功率． 【解析】由磁感应强度变化规律图象可知，螺线管中磁场磁感强度的变化率为2B t ?=?T/s 通电螺线管产生的感应电动势为6B E n nS t t Φ??===??V 电路中感应电流大小为12610 3.5 1.5 E I R R r ==++++A=1A 所以R 1上消耗的电功率为2110P I R W ==． 训练题如图所示，是用于观察自感现象的电路，设线圈的自感系数 较大，线圈的直流电阻R L 与小灯泡的电阻R 满足R L ＜R ．则在电键S 由 闭合到断开瞬间，可以观察到 （ C ） A ．灯泡立即熄灭 B ．灯泡逐渐熄灭，不会闪烁 C ．灯泡有明显的闪烁现象 D ．灯泡会逐渐熄灭，但不一定有闪烁现象 【例2】如图所示，MN 、PQ 为两平行金属导轨，M 、P 间连有一阻值为R 的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B ，磁场方向与导轨所在平面垂直，图中磁场垂直纸面向里．有一金属圆环沿两导轨滑动，速度为υ，与导轨接触良好，圆环的直径d 与两导轨间的距离相等．设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右做匀速运动时 （ B ） A ．有感应电流通过电阻R ，大小为d B R πυ
高三物理裂变和聚变
裂变和聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。 2．知道什么是链式反应。 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。 4．知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 5．了解聚变反应的特点及其条件. 6．了解可控热核反应及其研究和发展. 7．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用 教学图像处理物理问题的能力。 2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。 2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。 3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 3. 聚变核反应的特点。 ★教学难点 1、通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2、聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 重核裂变 （一）引入新课 教师：大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。
核反应核能质能方程
核反应核能质能方程 一、考点聚焦 核能．质量亏损．爱因斯坦的质能方程Ⅱ要求 核反应堆．核电站Ⅰ要求 重核的裂变．链式反应．轻核的聚变Ⅰ要求 可控热核反应．Ⅰ要求 二、知识扫描 1、核反应 在核物理学中，原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．典型的原子核人工转变 14 7N+4 2 He 8 O+1 1 H 质子1 1 H的发觉方程卢瑟福 9 4Be+4 2 He 6 C+1 n 中子1 n的发觉方程查德威克 2、核能 〔1〕核反应中放出的能量称为核能 〔2〕质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子质量之和．质量亏损．〔3〕质能方程：质能关系为Ｅ＝ｍｃ2 原子核的结合能ΔＥ=Δｍｃ2 3、裂变 把重核分裂成质量较小的核，开释出的核能的反应，叫裂变 典型的裂变反应是： 235 92Ｕ+ｎＳr+136 54 Ｘe+101 ｎ 4．轻核的聚变 把轻核结合成质量较大的核，开释出的核能的反应叫轻核的聚变．聚变反应开释能量较多，典型的轻核聚变为： 2 1Ｈ+ＨＨe+1 ｎ 5．链式反应 一个重核吸取一个中子后发生裂变时，分裂成两个中等质量核，同时开释假设干个中子，假如这些中子再引起其它重核的裂变，就能够使这种裂变反应不断的进行下去，这种反应叫重核裂变的链式反应 三、好题精析 例1．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子〔v。〕而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯〔C2Cl4〕溶液的巨桶．电子中微子能够将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为 νe＋37 17Cl→37 18 Ar十 0 －1 e 37 17Cl核的质量为36.95658 u，37 18 Ar核的质量为36.95691 u， 0 －1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量 为931.5MeV.依照以上数据，能够判定参与上述反应的电子中微子的最小能量为〔A〕0.82 Me V 〔B〕0.31 MeV 〔C〕1.33 MeV 〔D〕0.51 MeV [解析] 由题意可得：电子中微子的能量E≥E ?=mc2-〔m Ar+m e-m Cl〕·931.5MeV
高中物理-核聚变、核裂变练习
高中物理-核聚变、核裂变练习 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．(江苏徐州市高二下学期期末)一典型的铀核裂变方程是23592U＋X→14456Ba＋8936Kr＋310n，关于该反应，下列说法正确的是( C ) A．X是质子 B．该反应是核聚变反应 C．23592U的比结合能小于14456Ba的比结合能 D．释放出的中子对于链式反应的发生没有作用 解析：该反应是裂变反应，X是中子，释放的中子引起链式反应，故A、B、D错误；23592 U的比结合能小于14456Ba的比结合能，C正确。 2．2010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是( B ) A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成 B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成 C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成 D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成 解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由1－1H核和01e构成的。 3．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法，正确的是( B ) ①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反 ②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致 ③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致 ④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能
高中物理专题复习——电路分析与计算
专题七电路分析与计算 高考形势分析及历年部分省市高考试题分布： 本专题是高考的热点，历年都有高考试题，本专题的高考热点是部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律，串并联电路和实验题，以及电路在电磁感应和交流电中的应用，万用表的使用多次成为高考的热点，掌握各种仪表的操作规程和使用方法是高考考查的重点。对于选择题，通过某一新颖的物理情景，考查考生的理解能力和逻辑推理能力；对于填空题，多是通过对电路的分析和计算，对电压、电流、电阻等物理量的测量，来考查考生的分析综合能力和不太复杂的运算能力；对于实验题，通过对教材能容的翻新设疑，考查考生对基本实验方法的迁移和灵活运用能力，特别是电阻的测定，题目虽然新颖独特，但原理均来源于课本的加工和深化，它是一种高层次能力的考核，真正的题在书外而理在书中，它将实验考查推向了更新的高度。 对于电磁感应中的闭合回路问题：电磁感应过程中要产生感应电流，从而使产生感应电动势的导体受到磁场力作用，继而影响其切割磁感线的加速度和速度，而速度的变化又影响导体中产生的感应电动势和感应电流，于是就形成了一个复杂的动态循环过程，且在这一复杂的动态循环过程中，要涉及闭合电路中各用电器的消耗功率的变化，存在多种形式能量的转化。对此类问题的处理，既要弄清楚变化的物理过程中各物理量的相互依存又相互制约的关系，又要弄清楚变化的物理过程中参与转化的能量种类及能量转化的方向。这对提高学生综合分析问题的能力，养成对物理过程和物理情景分析的习惯，是大有帮助的。因此，此类问题历来备受高考命题人关注。在近几年的高考中，涉及此类问题的题目中，既有难度中等的选择题，也有难度中等偏上的计算题，特别在倡导考查学生综合能力的当今高考形势下，此类问题会更加受到青睐，在今后高考中考查的频率和力度，都将有所提高，例如2007年天津卷计算题24题就考查了这方面的问题。 历年高考中电路分析和计算题分布情况：2005年高考电学考察情况：北京理综，选择题18题考查交流电路中的欧姆定律；22题考查多用表探测黑盒子问题；全国理综III，实验题22题利用所给元件测量电压表内阻；全国理综II，实验题是测量毫安表的内阻和实物连线题；全国理综I实验题考查测量电源电动势和内阻问题，25题考查含容电路和粒子在电场中偏转的问题。广东高考实验题考查了电路中传感器的应用，一选择题还考查了示波器的按钮使用。2006年高考电学考察情况：江苏高考计算题考查了电学与生活的应用（电热毯、电饭锅），四川高考理综，计算题考查含容电路和带电粒子在平行板电容器中的匀变速运动。重庆高考理综计算题考查闭合电路欧姆定律及其电路节能问题。浙江高考一选择题考查了电路故障，实验题22（2）考查了螺旋测微器的读数、电路元件的选择以及实物连图题。广东高考实验题考查测定电源电动势和内阻，其中考查到产生误差的原因，要求写出实验步骤，根据1/I—R图像求电动势和内阻。云南高考实验考查了力电传感器。2007年高考电学考察情况：全国卷I、湖北卷和湖南高考实验题考查示波器面板按钮的使用，北京卷选择题17题，考查交流电路中的欧姆定律及交流电的有效值，山东卷实验题23题考查电路和元件的选择，还考查电阻丝的电阻率的测定和实物连图，全国卷II实验题22题考查元件的选择和实验偏差。上海高考A类题3题考查部分电路欧姆定律，B类题的3题考查交流电路电压电流的有效值，实验题15题考查电阻的测量，16题考查闭合电路中输出功率随外电阻的变化情况。天津高考选择题16题考查交流电路中欧姆定律的应用，实验题22题（3）考查的是示波器按钮的使用，计算题24题考查的是电磁感应和含容电路相结合的问题。海南省高考选择题5题考查用电器消耗的电功率，实验题13题考查电阻的测量和实物连图。
《核反应堆物理分析》名词解释及重要概念整理
第一章—核反应堆的核物理基础 直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。 中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。 非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。 弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。 111001 100[]A A A Z Z Z A A Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+ 微观截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率，或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。 宏观截面：表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。 平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。 核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。 中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。 多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。 第二章—中子慢化和慢化能谱 慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。 扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。 平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。 慢化密度：在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。 分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c 以下的中子称为热中子， E c 称为分界能或缝合能。 第三章—中子扩散理论 中子角密度：在r 处单位体积内和能量为E 的单位能量间隔内，运动方向为Ω的单位立体角内的中子数目。 慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。 徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M 。 第四章—均匀反应堆的临界理论 反射层的作用： 减少芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节省一部分燃料； 提高反应堆的平均输出功率。