专题122核能（原卷版）-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第二十章原子物理

专题 122 核能

第一部分知识点精讲

1.核力

原子核内部，核子间所特有的相互作用力。

【特别提醒】

（1）核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。

（2）核力是短程力，约在

10−15 m

数量级时起作用，距离大于

0.8 ×10−15 m

时为引力，距

离小于

0.8 ×10−15 m

时为斥力，距离为

1.5 ×10−15 m

时核力几乎消失。

（3）核力具有饱和性。核子只跟相邻的核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生

作用。

（4）核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核

力作用。

【特别提醒】.四种基本相互作用的理解

（1）引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星

转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状。万有引力是长程力。

（2）电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子

结合成分子，使分子结合成液体和固体，是长程力。

（3）强相互作用：在原子核内，将核子束缚在一起，是短程力。

（4）弱相互作用：弱相互作用是引起原子核

衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。

弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，为

10−18 m

，作用强度则比电磁力小。

2. 核能

① 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核

的结合能①。这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。

② 原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。

③原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损②。质量亏损表明，

的确存在着原子核的结合能。

【特别提醒】原子的核子数越多，结合能越大，但是比结合能不一定越大。

质能方程 E＝mc2表明质量和能量有着紧密联系，但二者不能相互转化。

④核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其对应的能量 ΔE＝Δ mc 2

。原子核分解成核

子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 Δm，吸收的能量为 ΔE＝Δmc2。

【温馨提示】质量亏损的理解

质量亏损并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出

去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由

外部供给。

质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。

Δm

是核反应前与核反应后的质量之

差。

3．裂变反应和聚变反应

(1)重核裂变

① 定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核

的过程。

② 典型的裂变反应方程：U＋n→Kr＋Ba＋3n。

【特别提醒】一些重核裂变的产物一般不是唯一的，可能有多种组合。

③ 链式反应：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。

④ 临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。

⑤ 裂变的应用：原子弹、核电站。

⑥ 反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。

(2)轻核聚变

① 定义：两个轻核结合成质量

较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。

② 典型的聚变反应方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。

4 .核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例产生条件意义应用

衰

变

衰

变

自发

❑92

238 U →❑90

234 Th+❑2

4He

所有原子序数大于

８３的元素及个别

小于或等于８３的

元素自发进行

揭开了人类研究

原子核结构的序

幕

利用放射性元

素的半衰期进

行文物年代鉴

定等

衰

变

自发

❑90

23 Th →❑81

224 Pa +

−1

人工

转变

人工控

制

❑7

14 N+❑2

4He→❑8

17 O+❑1

（卢瑟福发现质

子）

需要人工用高速粒

子进行诱发

发现了质子、中

子、正电子等基

本粒子和一些人

工放射性同位素

得到人工放射

性同位素、作

示踪原子

❑2

4He+❑4

8Be →❑6

12 C+❑0

（查德威克发现中子）

❑13

27 Al +❑2

4He→❑15

20 P+❑0

约里奥－居里夫

妇发现放射性同

位素，同时发现

正电子

❑15

20 P →❑14

20 Si+❑1

重核比较容

❑82

225 U+❑0

1n →❑56

144 Ba+❑26

8Kr +30

需要中子的轰击和人类获得新能源核电站、核潜

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