人教版高二物理选修1-2：3.4裂变和聚变
人教版高中物理选修1-2课件第三章第四节第五节
六、核能的多种用途 1.利用核能的主要途径是_发__电__．
2.在能源结构上，用于供暖等低温用热占总热 耗量的 50%左右． 3.核能源可以低功率长期供电，作为航天器的 电源． 4.核动力已经广泛应用于海洋舰艇．
要点探究讲练互动
裂变和聚变的比较
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
释放能量原理
重核分裂成两个 或多个中等质量 的原子核放出核
要消耗多少23952U.
解析：(1)根据裂变的生成物及核反应前后质量 数守恒、核电荷数守恒可写出核反应方程 23952U＋10n→15461Ba＋9326Kr＋310n. 核反应中的质量亏损为
Δ m＝235.0439 u－140.9139 u－91.8973 u－2 ×1.0087 u＝0.2153 u. 根据质能方程可知每一个23952U 裂变所释放的能 量为 Δ E＝Δ mc2＝0.2153×931.5×106×1.6×10－19 J＝3.21×10－11 J.
核电站
核电站是利用缓慢释放的核能来发电的，是 核能的和平利用．核电站的核心是裂变反应 堆． 核反应释放的能量大部分转化为内能，这时 通过水、液态钠或二氧化碳作冷却剂，在反 应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于 推动汽轮机，使发电机发电从而实现了核能 →内能→电能的转换．
发生裂变反应时，会产生一些有危害的放射 性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射 线射到外面．如图3－4－1所示．
(2)核电站一年产生的电能为
E＝Pt＝3×108×365×24×3600 J＝9.46×1015 J.
每摩尔23952U 全部裂变所释放的能量为 E1＝NA·Δ E. 所以每年消耗的23952U 的质量为
M
＝
η
最新 高中物理 公开课课件 3.4-3.5裂变和聚变 核能的利用课件 新人教版选修1-2
一
二
三
思考你知道目前核电站反应堆里发生的是哪种核反应吗?
提示:重核的裂变反应。
一
二
三
三、核能的利用
1.核电站的组成 核电站的反应堆是热源,核电站的主要组成部分是常规岛和核岛,其中 安装发电系统设备的区域叫作常规岛,安装核反应堆的建筑称为核岛。 2.核电的安全性 核电引起的安全问题主要在两个方面,一是核反应万一失控,会损坏设 备,引起放射性物质外泄 ;二是放射性废料处理不当会产生环境污染。 3.核能的用途 核能的主要用途是发电;还可以利用低温堆供热、 作为航天器的电源以 及为海洋舰艇提供核动力。
2.知道轻核的聚变反应, 了解聚变相对其他能源 的优点,了解热核反应技 术上的困难。 3.知道核电站的组成和核 反应堆,了解核电的安全 问题的处理方法,知道核 电在生活、生产中的应 用。
一
二
三
一、核裂变
1.发现 :1938 年底,德国物理学家哈恩和他的助手在用中子轰击铀核的 实验中发现了重核的裂变现象。 2.概念 :使重核分裂成两个或两个以上中等质量的原子核的核反应叫 作重核的裂变。 3.链式反应 :由重核裂变产生的中子使裂变反应不断进行下去的过程, 叫作核裂变的链式反应。
1.核聚变的概念:两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作聚 变。 2.核聚变的发生条件 使轻核发生聚变,必须使它们的距离十分近,达到 10-15 m 的近距离。有 一种办法就是把它们加热到很高的温度,这时剧烈的热运动使得一部分原 子核具有足够的动能达到这种近距离。因此,聚变又叫热核反应。 3.实现核聚变的难点 实现核聚变的难点在于地球上没有任何容器能够经得住如此高的温 度,但是可以用场来实现这种约束。为了实现核聚变,可以用磁场约束参加 反应的物质,使其不致飞散;也可以利用聚变物质的惯性进行约束。例如,环 流器是目前最好的一种磁约束装置。
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惯性约束
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核聚变普遍存在于宇宙中
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核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
子
外壳
弹
2 1
H
3 1
H
4 2
H
e
1 0
n
氘、氚、重 氢化钾等
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变 氘、氚 聚变
引爆装置
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2、发生聚变的条件:
使原子核间的距离达到10-15m
3、实现的方法有:
1）用加速器加速原子核； 不经济 ２）把原子核加热到很高的温度；
108～109K 聚变反应又叫热核反应
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人教版高中物理目录(必修选修版新教材课本目录)
第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）第五章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第六章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性第七章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙。
河南省人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练
河南省人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2017高二下·巨鹿期中) 关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是（）A . 一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B . 聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大C . 聚变反应中粒子的平均结合能变小D . 聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加2. （2分） (2019高二下·洛阳期中) 近期热映的《流浪地球》这部电影获得了极大的好评，也涉及了许多物理知识，如氦闪、地球刹车和逃逸、木星的引力弹弓效应。
太阳发生氦闪之前进行的是氢聚变，关于核反应的类型，下列表述正确的是（）A . 是衰变B . 是衰变C . 是核聚变D . 是核裂变3. （2分）下列说法中不正确的是（）A . β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B . 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C . 一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D . 卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型E . 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，原子总能量增大4. （2分）下列说法正确的是（）A . 88226Ra衰变为86222Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B . 23592U+10n→14156Ba+9236KR+310n此方程是核裂变方程C . 42He+94Be→126C+X此方程中X是质子D . 12H+13H→10n+X此方程中X是质子5. （2分）关于近代物理学的下列说法正确的是（）A . 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大B . 对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关C . 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核内部由核子构成D . Th核发生β衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数不变，质量数不变6. （2分） (2017高二下·集宁期中) 静止的氡核 Rn放出α粒子后变成钋核 Po，α粒子动能为Eα ．若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（）A .B . 0C .D .7. （2分）关于原子和原子核，下列说法正确的是（）A . 1919年卢瑟福用α粒子轰击氮核： N+ He→817O+ H，发现中子B . 1932年查德威克用α粒子轰击铍核： Be+ He→612C+ n，发现质子C . 1934年约里奥•居里夫妇用α粒子轰击铝核： Al+ He→ P+ n，用人工方法得到放射性同位素D . 1905年爱因斯坦发现质能方程：E=mc2 ，解释了光电效应现象8. （2分） 2011年3月11日下午，日本东部海域发生里氏9.0级大地震，并引发海啸，受此影响，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故，对人的安全及环境产生一定的危害作用．下列关于核反应及核衰变的一些说法中正确的是（）A . 福岛核电站是依靠核聚变反应放出的核能来发电的B . 核裂变过程质量亏损，核聚变过程质量增大C . 放射性物质半衰期越短，污染环境时间也越短D . β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线小9. （2分）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为＋→ ＋Q1 ＋→ ＋X＋Q2 ．方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核质量/u1．00783．01604．002612．000013．005715．0001以下推断正确的是（）A . X是，Q2>Q1B . X是，Q2>Q1C . X是，Q2<Q1D . X是，Q2<Q110. （2分）如图所示，镉棒在核反应堆中的作用是（）A . 使快中子变慢中子B . 使慢中子变快中子C . 使反应速度加快D . 控制反应速度，调节反应速度的快慢11. （2分）关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（）A . 甲图中，若两球质量相等且球m2静止，两球发生正碰后，球m2的速度一定为vB . 乙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子C . 丙图中，普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，并成功解释了光电效应现象D . 丁图中，链式反应属于重核的裂变12. （2分） (2017高二下·包头期中) 有关下列四幅图的说法正确的是（）A . 甲图中，可计算出普朗克常数h=B . 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C . 丙图中，射线甲由β 粒子组成，射线乙为γ 射线，射线丙由α 粒子组成D . 丁图中，链式反应属于轻核聚变13. （2分）一质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：p+ Al→X+n ， p、n分别为质子和中子，则产生的新核含有质子和中子的数目分别为（）A . 28和15B . 27和14C . 15和13D . 14和1314. （2分）(2017·丰台模拟) 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4 ，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（）A . 这个核反应是裂变反应B . 这个反应的核反应方程是 H+ H→ He+2 n+γC . 辐射出的γ光子的能量E=（m3+m4﹣m1﹣m2）c2D . 辐射出的γ光子在真空中的波长λ=15. （2分）在下列叙述中，正确的是（）A . 光电效应现象说明光具有波动性B . 玛丽居里最早发现了天然放射现象C . 若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应D . 根据波尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均减小二、填空题 (共4题；共10分)16. （2分）(2016·江苏模拟) 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料，受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生________个中子。
人教版高二物理选修_核裂变与核聚变PPT课件
人 ［ 教 名 版 师 高 课 二 堂 物 教理 学选 ］ 修 人教3-版5第高十二九物章理1选9.修6_ 7_核裂变 与核聚 变（PP共T 课19件张（P P完T整）版 PPT)
原子弹爆炸时的蘑菇云
人 ［ 教 名 版 师 高 课 二 堂 物 教理 学选 ］ 修 人教3-版5第高十二九物章理1选9.修6_ 7_核裂变 与核聚 变（PP共T 课19件张（P P完T整）版 PPT)
人 ［ 教 名 版 师 高 课 二 堂 物 教理 学选 ］ 修 人教3-版5第高十二九物章理1选9.修6_ 7_核裂变 与核聚 变（PP共T 课19件张（P P完T整）版 PPT)
三、轻核聚变
某些轻核结合成质量较大的核的核反应过 程，同时放出大量的核能。
例： 1 3H1 2H 4 2H1 e 0n1.6 7Me
1938年，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼发现用
中子
1 0
n
轰击 U 235 92
，竟然产生出了
141 56
Ba
奥地利物理学家迈特纳和弗里施发现
235 92
U
被轰击后产
生出一种同位素
236 92
U
，形状也变得不稳定，并最终分
裂为两块碎片，同时放出中子
弗里施觉得这个现象和细胞的分裂比较像，所以把这 个核反应命名为核裂变
一块铀会不会因为不知道从哪儿飞来的一块中子就引
? 发链式反应呢
使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。
发生链式反应的条件：
1、铀块的纯度必须足够高；
2、铀块的质量大于临界质量，或者铀块的体积大于
临界体积。
［ 名 师 课 堂 教学］ 人教版 高二物 理选修 _核裂变 与核聚 变PPT 课件（ 完整版 PPT)
高中物理选修1-2：3.4 裂变和聚变
一二三
三、裂变与聚变的比较 1.原理不同 重核的裂变是重核裂变成几个质量较小的原子核,而聚变是几个 轻核聚变(结合)成质量较大的原子核。 2.放出能量的多少不同 聚变比裂变能放出更多的能量。
一二三
3.“燃料”的丰富程度不同 聚变所需要的“燃料”——氘在地球上非常丰富,1 L海水中大约 有0.03 g氘,如果用来进行热核反应,放出的能量约和燃烧300 L汽油 相当;而裂变燃料——铀在地球上储量有限,尤其是用于核裂变的 铀235,在铀矿中仅占0.7%,相比起来聚变的燃料——氘要丰富得多, 我国是一个“贫铀”国家,贮藏量不多。 4.两种反应的可控制性不同 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;而聚变反应的可控制性比较困难, 世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术。
触类旁通完成如下核裂变反应方程
235 92
U+10n→3985
Sr+15349Xe
+
2
答案:10n
类型一 类型二
类型二 计算核聚变中释放的核能
【例题 2】 热核反应所进行的聚变过程是 12H + 13H → 24He +
10n, 反应原料氘( 12H)富存于海水中, 而氚( 13H)是放射性元素,
了反应,所以该核聚变中的质量亏损
Δm=
������ ������2
=
5×5.6×10-13 (3×108)2
kg=3.1×10-29
kg。
答案: (1)10n
4 2
He
(2)3.1×10-29 kg
类型一 类型二
题后反思和一切核反应一样,求核聚变中释放的核能,首先要正确 写出聚变方程,求出反应中的质量亏损,利用ΔE=Δmc2求得反应中 释放的核能。
人教物理选修1-2课件：第三章第四节第五节
栏目 导引
栏目 导引
第三章
核
能
四、核电站的常规岛与核岛 1.由于核电站的发电系统与通常的热电厂相同， 所以安装这些设备的区域叫做常规岛． 2.核反应堆：用来释放核燃料中的____的装置 核能 叫核反应堆，安装反应堆的建筑称为核岛．
栏目 导引
第三章
核
能
五、核电的安全性
1.核电引起的安全问题主要有两个方面：一 是核反应失控，引起______物质外泄；二是 放射性
第三章
核
能
第四节
裂变和聚变
第五节
核能的利用
第三章
核
能
目标导航
1.知道裂变、链式反应及链式反应的条件， 能根据裂变方程计算裂变放出的能量． 2．知道聚变和聚变反应的特点、条件． 3．会写聚变方程，能根据聚变方程计算放
出的能量．
4．知道什么是核反应堆，了解核电站放射
性物质的处理方法．
栏目 导引
第三章
第三章
核
能
变式训练 1.“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助 了中国人的威风．下列核反应方程中属研究两 弹的基本核反应方程式的是( ) A.14N＋4He→17O＋1H 7 2 8 1 B.235U＋1n→90Sr＋136Xe＋101n 92 0 38 54 0 C.238U→234Th＋4He 92 90 2 D.2H＋3H→4He＋1n 1 1 2 0
应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于
推动汽轮机，使发电机发电从而实现了核能 →内能→电能的转换．
栏目 导引
第三章
核
能
发生裂变反应时，会产生一些有危害的放射
性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射 线射到外面．如图3－4－1所示．
物理选修【1-2】第3章-第4节《裂变和聚变》ppt课件
高中物理人教选修12课件：3.4 裂变和聚变
235
92
92
1
U+10 n→141
56 Ba+36 Kr + 30 n。
2.原子弹内部的链式反应是不可控制的,核电站中的反应堆里的
链式反应是在人工控制下进行的。链式反应过程中都能释放出巨
大的核能。
-6-
四、裂变和聚变
一
二
M 目标导航 Z 知识梳理 Z 重难聚焦
UBIAODAOHANG
D典例透析 S随堂演练
IANLI TOUXI
UITANGYANLIAN
类型二
类型一
计算核裂变中释放的核能
【例题 1】 用中子轰击铀核(
其中的一个可能反应是分裂成钡(
235
92 U),
141
92
56 Ba)和氪( 36 Kr)两部分,
1
141
235
放出3 个中子。分别用 m 1、m 2、m 3、m 4 表示 92 U、0 n、56 Ba 和
IANLI TOUXI
UITANGYANLIAN
类型二
触类旁通两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量
mD=2.013 6 u,氦核质量 mHe=3.015 0 u,中子质量 mn=1.008 7 u。计算
释放出的能量(1 u=1.660 5×10-27 kg)。
2
解析:(1)核反应方程为 1 H+12 H→10 n+32 He
UBIAODAOHANG
HISHI SHULI
HONGNAN JVJIAO
D典例透析 S随堂演练
IANLI TOUXI
UITANGYANLIAN
类型二
触类旁通完成如下核裂变反应方程
内蒙古自治区人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练
内蒙古自治区人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分）近几年来，原子物理学家在超重元素的探测方面取得了重大进展，1996年，科学家在研究两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核经过6次α衰变后的产物是,由此判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（）A . 124、259B . 124、265C . 112、265D . 112、2772. （2分）下列说法正确的是（）A . 关于原子核内部信息，最早来自人工放射性现象B . 结合能越大的原子核越稳定C . 目前核电站中主要利用的是轻核聚变产生的核能来发电D . 在核反应堆中常用的“慢化剂”有石墨、重水和普通水3. （2分）下列说法中正确的是6（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B . 中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量C . 只要有核反应发生，就一定会释放出核能D . 轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数4. （2分） (2017高二下·辽宁期末) 下列核反应中属于核聚变的是（）A . 12H+13H→24He+01nB . 90234Th→91234Pa+﹣10eC . 92235U+01n→54139Xe+3895Sr+201nD . 49Be+24He→612C+01n5. （2分）下列说法不正确的有（）A . 由波尔理论可知，氢原子的核外电子从较高轨道跃迁到较低轨道时，要辐射一定频率的光子，同时电子动能减小，电势能增大B . α粒子散射试验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C . 普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念D . 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小6. （2分）(2017·洛阳模拟) 我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000s，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1 ，中子的质量为m2 ，He的质量为m3 ，质子的质量为m4 ，则下列说法中正确的是（）A . 两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B . 两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是电子C . 两个氘核聚变成一个He所释放的核能为（2m1﹣m3﹣m4）c2D . 两个氘核聚变成一个He所释放的核能为（2m1﹣m3﹣m2）c27. （2分）下列说法正确的是（）A . 同一元素的两种同位素具有相同的质量数B . C的半衰期会随着周围环境的温度的变化而改变C . 在核聚变反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量D . 在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转8. （2分）下列说法不正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的热核反应B . 波尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的C . 核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑大得多D . 光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型9. （2分）如图所示，镉棒在核反应堆中的作用是（）A . 使快中子变慢中子B . 使慢中子变快中子C . 使反应速度加快D . 控制反应速度，调节反应速度的快慢10. （2分）下列说法正确的是（）A . 原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量B . 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固C . 按照玻尔理论，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，原子的总能量不变D . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应．11. （2分）一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为+,则下列叙述正确的是（）A . X原子核中含有86个中子B . X原子核中含有141个核子C . 因为裂变时释放能量，根据E=mc2 ，所以裂变后的总质量数增加D . 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少12. （2分）(2017·新余模拟) 普朗克说过：“科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史”．下列表示正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B . β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C . 紫外线照射到金属锌表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌版表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D . 大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光13. （2分）太阳内部持续不断地发生着4个质子（ H）聚变为1个氦核（ He）的热核反应，核反应方程是4 H→ He+2X．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3 ，真空中的光速为c．下列说法中正确的是（）A . 方程中的X表示中子B . 方程中的X表示电子C . 这个核反应中的质量亏损△m=4m1﹣m2D . 这个核反应中释放的核能△E=（4m1﹣m2﹣2m3）c214. （2分） (2017高二下·集宁期中) 静止的氡核 Rn放出α粒子后变成钋核 Po，α粒子动能为Eα ．若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（）A .B . 0C .D .15. （2分）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的有（）A . 每个核子跟所有的核子发生核力作用B . 太阳内部发生的核反应是热核反应C . 紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D . 卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征二、填空题 (共4题；共8分)16. （1分）核电站是人类和平利用核能的一个实例，目前核电站是利用________释放的核能来发电的．（选填“核裂变”或“核聚变”）17. （3分）用速度一定的中子轰击静止的锂核（ Li），发生核反应后生成氚核和α粒子，则核反应方程为________；生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，α粒子的速度为v，氚核与α粒子的速率之比为7：8，已知质子、中子质量均为m，光速为c，核反应过程中放出的能量全部转化为氚核和α粒子的动能，则中子的初速度v0=________，此反应过程中质量亏损为________．18. （2分）氦3（ He）是一种清洁、安全和高效的热核聚变的重要原料，根据科学统计表明，理论上10吨氦3就能满足我国一年所有的能源需求．月球地壳的浅层内含有上百万吨氦3，如果相关技术能开发成功，那将是解决人类能源危机的途径之一．在某次聚变中，一个 He与一个氘核（ H）结合成一个氦核和另一粒子，已知氦3的比结合能是2.90MeV；氘核的比结合能是1.09MeV，氦核的比结合能是7.03MeV．则此核反应方程是________，一次这种聚变释放的能量是________MeV（结果保留2位有效数字）．19. （2分）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料，受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生________个中子。
山西省人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练
山西省人教版物理高二选修1-2 3.4裂变和聚变同步训练姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分）下列说法不正确的是（）A . 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B . 天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C . 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D . 发生光电效应时，入射光的光强一定，频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大2. （2分）(2017·新课标Ⅰ卷) 大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： H+ H→ He+ n，已知 H的质量为2.0136u， He的质量为3.0150u， n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2 ．氘核聚变反应中释放的核能约为（）A . 3.7MeVB . 3.3MeVC . 2.7MeVD . 0.93MeV3. （2分）下列说法中正确的是（）A . 小于临界体积的铀块可能发生链式反应B . 在核反应方程+ Li→ +中，为粒子C . 阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流D . 用频率大于某金属极限频率的单色光照射该金属，若增大入射光的频率，则逸出的光电子数目一定增多4. （2分）裂变反应中释放出的能量来自于（）A . 核子消失转化为能量B . 原子中电子与原子核的电势能减小C . 入射的中子消失转化为能量D . 原子核的平均结合能变大，释放出能量5. （2分）(2017高二下·九江期末) 下列四幅图的有关说法中正确的是（）A . 甲图中，球m1以速度v碰撞静止球m2 ，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB . 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，最大初动能越大C . 丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成D . 丁图所示的链式反应属于重核的裂变6. （2分）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3 ，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是（）A . 核反应方程是 + n→ H+γB . 聚变反应中的质量亏损△m=m1+m2﹣m3C . 辐射出的光子的能量E=（m3﹣m1﹣m2）c2D . 光子的波长λ=7. （2分）关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（）A . 甲图中，若两球质量相等且球m2静止，两球发生正碰后，球m2的速度一定为vB . 乙图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子C . 丙图中，普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，并成功解释了光电效应现象D . 丁图中，链式反应属于重核的裂变8. （2分） (2017高二下·上海期中) 一颗恒星的寿命取决于它的（）A . 质量B . 温度C . 颜色D . 体积9. （2分）恒星向外辐射的能量来自于内部发生的各种热核反应．核反应方程为 He+ He→ Be+γ．以下说法正确的是（）A . 该核反应为裂变反应B . 热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C . 由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D . 任意原子核内的质子数和中子数总是相等的10. （2分） (2018高二下·驻马店期末) 核电池又叫“放射性同位素电池”，它将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功地用作航天器的电源，据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是（）A .B .C .D .11. （2分）下列说法正确的是（）A . 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的B . β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱C . 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最大能量D . 裂变时释放能量是因为发生了亏损质量12. （2分） (2017高二下·包头期中) 有关下列四幅图的说法正确的是（）A . 甲图中，可计算出普朗克常数h=B . 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C . 丙图中，射线甲由β 粒子组成，射线乙为γ 射线，射线丙由α 粒子组成D . 丁图中，链式反应属于轻核聚变13. （2分）下列说法正确的是（）A . H+ H→ He+ n是核聚变反应B . 比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C . α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流D . 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率大14. （2分）(2020·南昌模拟) 如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:（）A . 卢瑟福粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型B . 放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为射线，电离能力最强C . 电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D . 铀235只要俘获中子就能进行链式反应15. （2分）一质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：p+ Al→X+n ， p、n分别为质子和中子，则产生的新核含有质子和中子的数目分别为（）A . 28和15B . 27和14C . 15和13D . 14和13二、填空题 (共4题；共9分)16. （2分） (2017高二下·黑龙江期中) 放射性物质 Pb和 Co的核衰变方程分别为：Po→ Pb+X1Co→ Ni+X2方程中的X1代表的是________，X2代表的是________．17. （1分）氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，则两个氘核聚变成 He核的核反应方程为________．18. （3分）在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化成电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能．U+n→ Ba+ Kr+αX以上的核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，α为X的个数，则X为________，α=________．以m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m4、m5分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则上述核反应过程中放出的核能△E=________．19. （3分）用速度一定的中子轰击静止的锂核（ Li），发生核反应后生成氚核和α粒子，则核反应方程为________；生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，α粒子的速度为v，氚核与α粒子的速率之比为7：8，已知质子、中子质量均为m，光速为c，核反应过程中放出的能量全部转化为氚核和α粒子的动能，则中子的初速度v0=________，此反应过程中质量亏损为________．三、解答题 (共5题；共53分)20. （15分） (2017高二下·巨鹿期中) 钚的放射性同位素94239Pu静止时衰变为铀核激发态92235U和α粒子，而铀核激发态92235U立即衰变为铀核92235U，并放出能量为0.097MeV的γ光子．已知：94239Pu、92235U 和α粒子的质量分别为mPu=239.0521u、mU=235.0439u和mα=4.002 6u，1u的质量相当于931.5MeV的能量．（1）写出衰变方程；（2）计算释放的核能；（保留4位小数）（3）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．（保留3位小数）21. （5分）一个氘核和一个氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量．计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程．22. （8分）物理﹣选修3﹣5模块（1）氢原子的部分能级如图所示．已知可见光的光子能量在 1.62eV到 3.11eV之间．由此可推知，氢原子A . 从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B . 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C . 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D . 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光（2）一个锂核（73Li）受到一个质子的轰击，变成2个α粒子，写出这一过程的核反应方程，已知一个氢核的质量是1.6736×10﹣27kg，一个锂核的质量是11.6505×10﹣27kg，一个氦核的质量是6.6466×10﹣27kg，上述核反应所释放的能量等于多少J（最后结果取三位有效数字）．23. （10分） (2017高二下·正定期末) 北京时间2016年12月10日，由中国研制的热核聚变堆核心部件在国际上率先通过认证，这是中国对国际热核聚变实验堆项目的重大贡献．国际热核聚变实验堆计划，目的是实现可以控制的核聚变反应，探索利用核聚变能量的方式，其产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似﹣在同位素氘和氚聚变成一个氦核的过程中释放出能量．（1）已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c，写出该核反应中释放出的核能全部以γ光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长．（2）若m1=2.0141u、m2=3.0161u、m3=4.0026u和m4=1.0087u，1u相当于931.5MeV的能量，求该反应释放出的能量（以MeV为单位，结果保留三位有效数字）．24. （15分） (2018高二下·沂南期中) 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量＝1.0073u，u为原子质量单位，中子质量＝1.0087u，氚核质量m＝3.018Ou。
高中物理 3.4 裂变和聚变同步备课课件 新人教版选修12
2．热核反应的控制技术 (1)磁约束：利用强磁场来约束参加反应的物质．目前性 能最好的磁约束装置是环流器(又称托卡马克).2002 年 12 月 “中国环流器二号”开始运行． (2)惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物 质． 目前可控制核聚变还处于基础研究阶段．
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1．重核裂变：使重核分裂成两个或两个以上中等质量的 原子核的核反应叫做重核的裂变．
铀核裂变的一种核反应方程： 23952U＋10n―→15461Ba＋9326Kr＋310n
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2．链式反应：当中子进入铀 235 后，便形成了处于激发 状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则 的形状，核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由 于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块， 同时放出 2～3 个中子．这些中子又引起其他铀核裂变，这样， 裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能，这种由 重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代地继续下去的过 程，叫做核裂变的链式反应．如图 3－4－1 所示．
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重核裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会 自发地产生．如铀核裂变不能自发地进行，要使铀核裂变， 首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂过程中，又会 放出更多的中子，这些中子再去轰击更多铀核，产生更多的 中子，就形成了链式反应，这个反应速度很快，不加控制的 话，能量在很短的瞬间急剧释放(原子弹就是利用铀核的链式 反应制成的一种威力巨大的核武器)．如果采用其他方法对反 应速度加以控制就可以和平地利用这种巨大的核能．核电站 就是利用了可控的链式反应．
(2)根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦的质能方程 就可算出释放的核能．
最新新课标人教版1-2选修一3.4《裂变和聚变》教案1.doc
有关重核裂变和轻核聚变的教学建议（1）重核裂变要利用原子能，就要设法让核能释放出来.怎样才能释放核能？教学中可以联系一些放能反应的实例进行讨论：由天然放射性元素原子核的衰变来取得原子核能行不行？例如铀238在α衰变时放出的α粒子具有4.18MeV的能量，钴60的β衰变放出的β粒子有0.32MeV能量、放出的γ光子具有1.17MeV的能量.可见衰变过程也是释放能量的过程.可是天然衰变进行得非常缓慢（铀238的半衰期为4.49×109年，钴60的半衰期为5.27年），放出的功率很小，人又无法控制，实用价值不大（可用于医疗、科研）.靠原子核人工转变时放出的能量行不行？确实有能量放出来，但是粒子击中原子核的机会太少了，常常是用几百万个粒子才击中一、两次，这种做法是得不偿失的.在这样讨论的基础上再提出重核裂变和链式反应，学生的印象会更深刻些.重核裂变的机制，一般可不做说明.如果有的同学问到这个问题，可做粗浅的解释，告诉他们：中子打进铀235后，形成一个新的处于激发态的核，由于其中核子的剧烈运动，核子间的距离增大，核力迅速减小，不足以克服质子之间的库仑斥力，核就分裂成两部分.应当告诉学生，我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年在巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核裂变研究中作出的贡献.不过三分裂和四分裂现象发生得较少，它们产生的概率与二分裂现象产生的概率相比，分别为后者的千分之三和万分之三.应该让学生了解，维持链式反应要有一定的条件.如果每次裂变放出的中子平均有一个能再度引起裂变反应，或者说一代裂变中子的总数不少于前一代的中子数，链式反应就能维持下去.由于裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被裂变物质中所含的杂质吸收，所以链式反应未必能持续地进行下去.要维持链式反应，就要减少裂变物质中的杂质，还要增大裂变物质的体积.这就引入了临界体积的概念.要让学生了解，参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少.裂变物质达到一定体积（即临界体积）时，链式反应就可以持续下去.还可以告诉学生，跟临界体积相对应的裂变物质的质量，叫临界质量.纯铀235的临界体积（球形），直径只有4.8cm，相应的临界质量只有1kg左右.核反应堆，由于堆型的不同，临界质量可以从几kg到几百kg.核反应堆和核电站是现代科普知识，大纲中把这些知识列为选学内容，是为了增加教学中的机动性.教学中应尽量向学生介绍.核反应堆的教学，着重让学生了解用人工方法控制链式反应速度的原理，了解减速剂和控制棒的作用.阅读材料中介绍的快中子型反应堆（即增殖堆），从长远来看是很有前途的，应该指导学生阅读.这里，关于什么是快中子、慢中子和热中子，也可以向学生做些解释.裂变反应中放出的中子能量在0.1至20MeV之间，平均约2MeV.在反应堆中减速后，中子的动能减小到跟减速剂的原子核达到热平衡，这样的中子称为热中子.它的能量大小与周围的温度有关.在室温下，热中子的能量约为于这个能量的称为慢中子.在反应堆的研究中，有时也把能量高于热中子的全部中子归入快中子中.结合核电站的教学，应该适当介绍世界上各发达国家以及一些发展中国家和地区在核能发电上取得的进展，介绍我国广东大亚湾和浙江秦山核电站的有关情况，指明发展核电以适应现代化建设事业对能源日益增长的需要，是一种必然的趋势，使同学们能够正确认识我国对发展核电建设采取的政策和措施.（2）轻核的聚变.轻核聚变可以释放能量，它的原理在核反应核能的一节已经讲过.本节教学，可联系一些实例，让学生体会核聚变的意义.例如，可以举这样的例子：在这两个反应中，前一反应的材料是氘；后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物.所以氘是实现这两个反应的原始材料.只要有了氘核和适当的装置，使这两个反应能连续进行，就可从三个氘核的聚变中释放21.6兆电子伏的能量，平均每个核子释放的能量约为海水中是取之不尽的。