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答案 10n＋23952U―→14516Ba＋9326Kr＋310n 3.220 2×10－11 J 解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的
能量守恒，就可以写出核反应方程．
根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求
出释放的核能．
12
铀核裂变方程为10n＋23952U―→14516Ba＋9326Kr＋310n， 则核反应前后的质量亏损为 Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg. 由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(3×108)2 J ＝3.220 2×10－11 J.
高中物理·选修3-5·粤教版
第五节 裂变和聚变
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[目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2. 掌握核聚变的定义及发生条件.3.会计算裂变、聚变所释放的 能量．
2
一、核裂变与链式反应 1．核裂变：_重__核_分裂为两个或两个以上的较轻质量的核的反
应． 2．链式反应：一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发
7．实现受控热核反应的条件 (1)要把热核燃料加热到非常高的温度； (2)要使聚变反应维持下去并能加以控制以提供可用的能量； (3)使热核反应释放的能量足以补偿形成聚变过程中所损失的 能量，这个条件称为“点火”条件.
6
一、核裂变和链式反应 1．核子受激发：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． 2．核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得 原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，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，形成链式反应．
9
解析 核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能．原子 核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行 得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价 值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为“炮弹” 的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失．所以 核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径．比结合能是核 子结合成原子核时，每个核子平均放出的能量，或原子核 拆解成核子时，每个核子平均吸收的能量．重核的比结合 能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中 等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见
4
5．临界体积：能够发生链式反应的铀块的_最__小_体积． 二、受控热核反应 1．核聚变：轻核结合成质量_较__大__的_核，轻核聚变必须在高温
下进行，因此又叫_热__核__反__应_． 2．能量变化：轻核聚变后，平均结合能_增__加_ ，反应中会_释__放_
能量． 3．核反应举例：21H＋31H→_42H__e_＋10n＋17.6 MeV. 4．核反应条件：必须使它们的距离达到_1_0_－_1_5m以内，使核
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【例 2】 用中子轰击铀核(23952U)，其中的一个可能反应是分裂 成钡(14516Ba)和氪(9326Kr)两部分，放出 3 个中子．各个核和中 子的质量如下：
mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg； mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg. 试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．
具有足够的_动__能_ ，轻核才能够发生聚变．
5
5．特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变 _释__放__更__多_的能量．热核反应一旦发生，就不再需要外界给它 能量，靠自__身___产__生__的__热_就会使反应继续下去．
6．受控热核反应：如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的 形式释放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用(例 如发电)，这称为受控热核反应．
8
【例1】 (单选)关于重核的裂变，下列说法正确的是 ( ) A．核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏 损，所以核子数减少 C．铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利 用的就是这一能量 D．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重 核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损 答案 D
生裂变，让核裂变的过程能_自__发_进行下去，源源不断地将 核__能__释放出来． 3．铀235与铀238比较 (1)天然铀储量：铀238占99.3%.铀235占0.7%.
3
(2)与中子的作用特点 ①铀235俘获各种能量的中子都会发生裂变，而且俘获能 量低的中子发生裂变的几率_较__大_． ②铀238只有俘获能量__大__于1 MeV的中子才可能发生裂变， 并且几率____ 很，小俘获能量低于1 MeV的中子时，不发生裂 变，而变为铀239. ③为使链式反应容易发生，最好选用_铀__2_3_5． 4．一种典型的裂变反应方程 23952U＋10n→8396Kr＋14546Ba＋3_10_n_
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百度文库
3．能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所 以放出能量．一般来说，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤 燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温．
4．用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多种多样的，其中 两种典型的反应是： 23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n； 23925U＋10n―→13564Xe＋9308Sr＋1010n
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由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确； 铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动 能，选项A错误；裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B 错误；衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而 核电站利用的是裂变核能，选项C错误． 借题发挥 重核裂变的实质 (1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中 等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的 过程． (2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损， 根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要 小．所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量， 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量．
能量守恒，就可以写出核反应方程．
根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求
出释放的核能．
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铀核裂变方程为10n＋23952U―→14516Ba＋9326Kr＋310n， 则核反应前后的质量亏损为 Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg. 由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(3×108)2 J ＝3.220 2×10－11 J.
高中物理·选修3-5·粤教版
第五节 裂变和聚变
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[目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2. 掌握核聚变的定义及发生条件.3.会计算裂变、聚变所释放的 能量．
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一、核裂变与链式反应 1．核裂变：_重__核_分裂为两个或两个以上的较轻质量的核的反
应． 2．链式反应：一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发
7．实现受控热核反应的条件 (1)要把热核燃料加热到非常高的温度； (2)要使聚变反应维持下去并能加以控制以提供可用的能量； (3)使热核反应释放的能量足以补偿形成聚变过程中所损失的 能量，这个条件称为“点火”条件.
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一、核裂变和链式反应 1．核子受激发：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． 2．核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得 原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，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，形成链式反应．
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解析 核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能．原子 核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行 得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价 值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为“炮弹” 的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失．所以 核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径．比结合能是核 子结合成原子核时，每个核子平均放出的能量，或原子核 拆解成核子时，每个核子平均吸收的能量．重核的比结合 能小于中等质量核的比结合能，即将重核分成核子时比中 等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见
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5．临界体积：能够发生链式反应的铀块的_最__小_体积． 二、受控热核反应 1．核聚变：轻核结合成质量_较__大__的_核，轻核聚变必须在高温
下进行，因此又叫_热__核__反__应_． 2．能量变化：轻核聚变后，平均结合能_增__加_ ，反应中会_释__放_
能量． 3．核反应举例：21H＋31H→_42H__e_＋10n＋17.6 MeV. 4．核反应条件：必须使它们的距离达到_1_0_－_1_5m以内，使核
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【例 2】 用中子轰击铀核(23952U)，其中的一个可能反应是分裂 成钡(14516Ba)和氪(9326Kr)两部分，放出 3 个中子．各个核和中 子的质量如下：
mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg； mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg. 试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．
具有足够的_动__能_ ，轻核才能够发生聚变．
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5．特点：在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变 _释__放__更__多_的能量．热核反应一旦发生，就不再需要外界给它 能量，靠自__身___产__生__的__热_就会使反应继续下去．
6．受控热核反应：如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的 形式释放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用(例 如发电)，这称为受控热核反应．
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【例1】 (单选)关于重核的裂变，下列说法正确的是 ( ) A．核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏 损，所以核子数减少 C．铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利 用的就是这一能量 D．重核的比结合能小于中等质量核的比结合能，所以重 核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损 答案 D
生裂变，让核裂变的过程能_自__发_进行下去，源源不断地将 核__能__释放出来． 3．铀235与铀238比较 (1)天然铀储量：铀238占99.3%.铀235占0.7%.
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(2)与中子的作用特点 ①铀235俘获各种能量的中子都会发生裂变，而且俘获能 量低的中子发生裂变的几率_较__大_． ②铀238只有俘获能量__大__于1 MeV的中子才可能发生裂变， 并且几率____ 很，小俘获能量低于1 MeV的中子时，不发生裂 变，而变为铀239. ③为使链式反应容易发生，最好选用_铀__2_3_5． 4．一种典型的裂变反应方程 23952U＋10n→8396Kr＋14546Ba＋3_10_n_
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3．能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所 以放出能量．一般来说，平均每个核子放出的能量约为1 MeV，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤 燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温．
4．用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多种多样的，其中 两种典型的反应是： 23952U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋310n； 23925U＋10n―→13564Xe＋9308Sr＋1010n
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由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确； 铀核裂变放出的能量是原子核的核能，而不是中子具有的动 能，选项A错误；裂变过程遵守质量数、电荷数守恒规律，B 错误；衰变是自发的现象，铀核衰变后的新核仍是重核，而 核电站利用的是裂变核能，选项C错误． 借题发挥 重核裂变的实质 (1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中 等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的 过程． (2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损， 根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要 小．所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量， 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量．