核反应有两个过程，第1个是经过回旋加速器加速的 Ca轰击 Cf，产生第118号元素，设第118号元素代号为Z，核反应方程为 Ca ＋Cf → Z 。 第2个过程是第118号元素的原子核放出粒子成为新的原子核，设第112号元素代号为N，核反应方程式为 Z →N ＋3He ＋3n 。 从核反应方程中可看出，先放出3个相同的粒子是中子, 故选项A正确。
核反应
核反应是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。反应前后的能量、动量、角动量、质量、电荷与宇称都必须守恒。
定义1：
我们来分析一下“原文”中对“核反应”的定义:“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”这个定义明显是有一定局限性的,实际上描述的是另外一种原子核反应类型——原子核的人工转变(包括重核裂变等)。
定义2：
像铀、牡和镭这些放射性元素,原子核内的质子和中子可以连续地由高能排列变成低能排列,这就称为“核反应”,释放出来的多余能量叫做“原子核能”。
定义3：
当用一定能量的人射核子去轰击原子核时,由于两者之间的相互作用而引起原子核的变化,这个过程称为核反应历史上第一个人工核反应是1919年卢瑟福用天然放射源(扩Po)产生的7
定义4：
所谓核反应,是指原子核受一个粒子撞击而放出一个或几个粒子的过程[1]在对其研究的过程中,实验工作者常采用静止的实验室坐标系,进行数据的实际测量。
定义5：
原子核反应及方程式原子核发生转变的过程称为核反应书写核反应方程的依据是反应前、后电荷数不变,质量数也不变。
核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同。化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变。因此，在化学反应里，一种原子不能变成另一种原子。核反应乃是原子核间质点的转移，致使一种原子转化为它种原子，原子发生了质变。核反应的能量效应要比化学反应的大得多。核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏。例如：核反应不是通过一般化学方法所能实现的，而是用到很多近代物理学的实验技术和理论。首先要用人工方法产生高能量的核“炮弹”，如氦原子核、氢原子核、氘原子核等，利用这些“炮弹”猛烈撞击别的原子核，从而引起核反应。各种各样的加速器，都是为了人工产生带电的高能粒子用做核“炮弹”来进行核反应的。当1932年人们发现中子后，不但对原子核的结构有了正确的认识，而且发现中子是一种新型的核“炮弹”。由于中子不带电荷，它和原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用带电的其他高能粒子效果好得多。一些工厂有核反应堆。
153 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 N+ He O+ H 质子 H的发现方程 卢瑟福 Be+ He C+ n 中子 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=Δmc23、 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： U+ n Sr+ Xe+10 n4．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： H+ H He+ n5．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．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核,其核反应方程式为
νe＋3717Cl→3718Ar十 0－1e
已知3717Cl核的质量为3695658 u,3718Ar核的质量为3695691 u, 0－1e的质量为000055 u,1 u质量对应的能量为9315MeV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
（A）082 Me V （B）031 MeV （C）133 MeV （D）051 MeV[解析] 由题意可得：电子中微子的能量E =mc2-（mAr+me-mCl）·9315MeV=(3695691+000055-3695658)×9315MeV=082MeV则电子中微子的最小能量为 Emin=082MeV [点评] 应用爱因斯坦质能方程时,注意单位的使用当 用kg单位,c用m/s时, 单位是J,也可像本题利用1 u质量对应的能量为9315MeV
例2、质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3,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,真空中光速为c,则γ射线的频率υ＝ ______ ．[解析] 核反应中释放的能量ΔE＝Δmc2以释放光子的形式释放出来,由于光子的能量为hυ,依能量守恒定律可知：hυ=Δmc2据此便可求出光子的频率 质子和中子结合成氘核： H+ n H+γ这个核反应的质量亏损为： Δm＝m1＋m2－m3根据爱因斯坦质能方程 ΔE＝Δmc2 此核反应放出的能量 ΔE＝（m1＋m2－m）c2 以γ射线形式放出,由E＝hυ υ= [点评] 此题考查计算质量亏损,根据爱因斯坦质能方程确定核能．关键是对质量亏损的理解和确定．例3、如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度为B,区域足够大,方向垂直于纸面向里,直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界,A为固定在x轴上的一个放射源,内装镭核（ ）沿着与+x成 角方向释放一个 粒子后衰变成氡核（ ） 粒子在y轴上的N点沿 方向飞离磁场,N点到O点的距离为l,已知OA间距离为 , 粒子质量为m,电荷量为q,氡核的质量为 （1）写出镭核的衰变方程；（2）如果镭核衰变时释放的能量全部变为 粒子和氡核的动能求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量[解析]（1）镭核衰变方程为： （2）镭核衰变放出 粒子和氡核,分别在磁场中做匀速圆周运动, 粒子射出 轴时被粒子接收器接收,设 粒子在磁场中的轨道半径为R,其圆心位置如图中 点,有,则 ①粒子在磁场中做匀速圆周运动,有 ,即 ,②粒子的动能为 ∴ 衰变过程中动量守恒 ,④则氡核反冲的动能为 ⑤∴ ⑥[点评] 要熟练掌握核反应方程,动量守恒定律,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动规律的综合运用例4 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦,并释放一个中子了若已知氘原子的质量为20141u,氚原子的质量为30160u,氦原子的质量为40026u,中子的质量为10087u,1u=166×10-27kg⑴写出氘和氚聚合的反应方程⑵试计算这个核反应释放出来的能量⑶若建一座功率为30×105kW的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量（一年按32×107s计算,光速c=300×108m/s,结果取二位有效数字）[解析] （1） （2）ΔE=Δmc2=（2．0141+3．0160-4．0026-1．0087）×1．66×10-27×32×1016J=28×10-12J （3）M= = =23kg[点评]例 5．众所周知,地球围绕着太阳做椭圆运动,阳光普照大地,万物生长．根据学过的知识试论述说明随着岁月的流逝,地球公转的周期,日、地的平均距离及地球表面的温度的变化趋势．[解析] 太阳内部进行着剧烈的热核反应,在反应过程中向外释放着巨大的能量,这些能量以光子形式放出．根据爱因斯坦质能关系： ΔE＝Δm·c2 , 知太阳质量在不断减小．地球绕太阳旋转是靠太阳对地球的万有引力来提供向心力 G =mω2R, 现因M减小,即提供的向心力减小,不能满足所需的向心力,地球将慢慢向外做离心运动,使轨道半径变大,日地平均距离变大．由上式可知,左边的引力G 减小,半径R增大,引起地球公转的角速度变化,从而使公转周期变化 G =m R,T2= ,即 T增大． 一方面,因太阳质量变小,发光功率变小；另一方面,日地距离变大,引起辐射到地球表面的能量减小,导致地球表面温度变低． [点评] 该题集原子物理与力学为一体,立意新颖,将这一周而复始的自然用所学知识一步一步说明,是一道考查能力、体现素质的好题． 四、变式迁移1、静止在匀强磁场中的 U核,发生衰变后生成Th核,衰变后的 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： U Th+ He ②衰变后的Th核和 粒子的轨迹是两个内切圆,轨道半径之比为1:45 ③Th核和 粒子的动能之比为2:17 ④若 粒子转了117圈,则Th核转了90圈 A．①③ B．②④ C①② D．③④2．下列核反应或核衰变方程中,符号“X”表示中子的是(A) (B) (C) (D) 五、能力训练一、
155-3选择题1、下列关于原子结构和原子核的说法正确的是（ ）A 卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构B 天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是 射线C 据图153-3可知,原子核A裂变变成原子核B和C要放出核能 D 据图153-3可知,原子核D和E聚变成原子核F要吸收核能 2、当两个中子和两个质子结合成一个 粒子时,放出2830MeV的能量,当三个 粒子结合成一个碳核时,放出726MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放的能量约为( ) A 2104MeV B 3556MeV C 7764MeV D 9216MeV3、下列说法正确的是 A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应 B、卢瑟福的a粒子散射实验可以估算原子核的大小 C、玻尔理论是依据a粒子散射实验分析得出的 D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,总能量增大4．中微子失踪之迷是一直困扰着科学家的问题原来中微子在离子开太阳向地球运动的过程中,发生“中微子振荡”,转化为一个 子和一个 子科学家通过对中微子观察和理论分析,终于弄清了中微子失踪的原因,成为“2001年世界十大科技突破”之一若中微子在运动中只转化为一个 子和一个 子,并已知 子的运动方向与中微子原来的方向一致,则 子的运动方向（ ）A 一定与中微子方向一致 B一定与中微子方向相反 C 可能与中微子方向不在同一直线上 D 只能中微子方向在同一直线上5在一定条件下,让质子获得足够大的速度,当两个质子p以相等的速率对心正碰,将发生下列反应：P+P→P+P+P+ 其中 是P反质子(反质子与质子质量相等,均为mp,且带一个单位负电荷),则以下关于该反应的说法正确的是 A．反应前后系统总动量皆为0B．反应过程系统能量守恒C．根据爱因斯坦质能方程可知,反应前每个质子的能量最小为2mpc2： D．根据爱因斯坦质能方程可知,反应后单个质子的能量可能小于mpc26．用 粒子轰击铍核( Be),生成一个碳核( C)和一个粒子,则该粒子 ( ) (A)带正电,能在磁场中发生偏转 （B)在任意方向的磁场中都不会发生偏转 (C)电离本领特别强,是原子核的组成部分之一(D)用来轰击铀235可引起铀榱的裂变 7假设钚的同位素离子 Pu静止在匀强磁场中,设离子沿与磁场垂直的方向放出 粒子后,变成铀的一个同位素离子,同时放出能量为E=009Mev的光子（1）试写出这一核反应过程的方程式（2）光子的波长为多少（3）若不计光子的动量,则铀核与 粒子在匀强磁场中的回旋半径之比是多少8如下图所示,一个有界的匀强磁场,磁感应强度B=050T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界在磁场中A处放一个放射源,内装 （镭）, 放出某种射线后衰变成Rn（氡）试写出： 衰变的方程,若A距磁场的左边界MN的距离OA=10m,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,此时接收器位置距经过OA的直线10m,由此可以推断出一个静止镭核Ra衰变时放出的能量是多少保留两位有效数字（取1u=16×10-27kg,电子电量e=16×10-19c）
× × × ×× × × ×× × × ×× × × ×
A
O
N
M
9、自然界中的物体由于具有一定的温度,会不断地向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高,单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,如果它处在平衡状态,则能量保持不变若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射,这样的物体称为黑体单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比,即P0=σT4,其中常量σ=5 67×10-8W/(mK4)在下面的问题中,把研究对象都简单地看作黑体有关数据及数学公式：太阳半径Rs = 696000Km,太阳表面温度T = 5770K,火星半径r = 3395Km已知球面积S = 4πR2,其中R为球半径（1） 太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7～1×10-5m范围内,求相应的频率范围（2） 每小时从太阳表面辐射的总能量为多少（3） 火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,忽略其他天体及宇宙空间的辐射,试估算火星的平均温度10、核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦,并释放一个中子了若已知氘原子的质量为20141u,氚原子的质量为30160u,氦原子的质量为40026u,中子的质量为10087u,1u=166×10-27kg⑴写出氘和氚聚合的反应方程⑵试计算这个核反应释放出来的能量⑶若建一座功率为30×105kW的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量（一年按32×107s计算,光速c=300×108m/s,结果取二位有效数字） 参考答案 能力变迁 1 D 2 AC 能力训练 1 ABC 2 D 3 BD 4 D 5 A 6 BCD7 8 20×10-12j 9 、3×103~15×1015Hz、138×1030J,204K 10 ⑴略 ⑵28×10-12J ⑶23kg
原则上是可以的
但没有意义，因为每一个核反应方程对应了一种几种元素衰变，裂变，聚变，是固定的，也不会像化学方程式一样有复杂的配平，和分步反应相加得总反应。核反应里讨论每一步衰变，裂变，聚变，而不会进行加和
核反应方程为：10n+11H→21H．氘核的结合能等于中子和质子结合成氘核释放的能量，根据质能方程知，△E=（mn+mp-mD）c2．
故答案为：10n+11H→21H （mn+mp-mD）c2
查德威克（James Chadwick，1891～1974），英国实验物理学家，1891年10月20日生于英国柴郡，毕业于曼彻斯特大学物理学院。1919年，入英国剑桥大学从事a粒子人工轰击各种元素的试验。1923年被任命为剑桥大学卡文迪什实验室主任助理。1935～1948任利物浦大学教授。1939～1943年参加“英国及美国曼哈顿工程地原子弹研究”，获得多种荣誉。1935年获诺贝尔物理学奖。1974年7月24日去世。
1931年，约里奥·居里夫妇——居里夫人的女儿和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。查德威克立刻意识到，这种射线很可能就是由中性粒子组成的，这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙！
查德威克很快重做了上面的实验。他用α粒子轰击铍，再用铍产生的射线轰击氢、氮，结果打出了氢核和氮核。由此，他断定这种射线不可能是γ射线。因为γ射线不具备将从原子中打出质子所需要的动量。他认为，只有假定从铍中放出的射线是一种质量跟质子差不多的中性粒子，才能解释。
他用仪器测量了被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出了这种新粒子的质量。查得威克还用别的物质进行实验，得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电，所以叫做中子。后来更精确的实验测出，中子的质量非常接近于质子的质量，（质子质量16726231 × 10-27 kg，中子质量为16749273×10−27 kg）。查德威克将他的研究成果写成论文“中子的存在”发表在皇家学会的学报上。查德威克从重复约里奥·居里夫妇的实验，到发现中子，前后不到一个月。这一方面是由于前人的工作为他打下了基础，主要的还是由于他能打破常规，有大胆的创新精神，敢于破除传统思想的束缚。
他发现的中子解决了理论物理学家在原子研究中遇到的难题，完成了原子物理研究上的一项突破性进展。后来，意大利物理学家费米用中子作“炮弹”轰击铀原子核，发现了核裂变和裂变中的链式反应，开创了人类利用原子能的新时代。查德威克因发现中子的杰出贡献，获得1935年诺贝尔物理学奖。他还曾获得法拉第奖章和富兰克林奖章。
中子的发现既从实验方面导致了中子核反应、核裂变等现象的研究、导致了核能利用的新时代，同时又从理论上导致了核结构与核力的研克并且解释了为什么许多化学元素会有不同原子质量的许多“同位素”存在。由此逐渐建立与发展了中子物理学这一分支。
中子核反应指中子同原子核相互作用引起的核反应。主要有：中子裂变反应；中子辐射俘获。
中子核反应在研究核结构和核反应机制及核能利用中占重要地位。
（1）根据核反应方程中电荷数的质量数守恒有：
核反应方程式为 2713Al+42He→3015P+10n
另一生成物是中子；
（2）根据动量守恒定律：m1v1=m2v2+m3v3
解得：v3=
| m1v1m2v2 |
| m3 |
答：（1）上述反应方程为 2713Al+42He→3015P+10n，另一生成物是中子
（2）另一个生成物即中子的速度是1×104m/s．
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