高中物理选修3-5核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
铀核的裂变
发现 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子 轰击铀核时，铀核发生了裂变。
裂变产物：多种多样
+
++
Байду номын сангаас
重核的裂变只发生在人 为控制的核反应中，自 然界不会自发的产生
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （1）一个铀核裂变释放的能量 解 亏损质量：
释放能量：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪， 同时放出三个中子，其核反应方程式：
求： （2）试计算1kg铀235全部裂变时所释放的能量？
解 1kg铀中含铀核数量为： N个铀核裂变放出能量为：
铀核的裂变
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡 和氪，同时放出三个中子，其核反应方程式：
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应的过程
如图为核裂变示意图
（1）重核裂变是一种天然现象吗？ （2）只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反 应中只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
链式反应
定义：由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，叫做核裂变的链式反应。
根据链式反应的原理，似乎任何铀块只 要有中子进入，都能发生链式反应
但事实并非如此
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
人教版高中物理选修3-5 19.6核裂变
核裂变—人教版高中物理选修课件
把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。
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
已知
U 235
92
、3985Sr
、139
54
Xe
、1
目前，核电技术已经成熟，在经济效益方面也跟火力发电 不相上下。作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量所能提 供的能量，比煤、石油等所能提供的能量大15倍左右。核电对 环境的污染比火力要小。截止到2004年6月，全世界共有30个 国家的450座核电站在运行，核能发电已经占世界总发电量的 1/6左右。
我国有一定的核资源储量、相当规模的核技术装备核核技 术队伍，已经具备了发展核电的基本条件，截止到2004年9月， 我国已经有9台核电站进行商业运行，总装机容量达到701万千 瓦。到2020年以前，每年还将建成2－3台核电机组，将有27台 百万千瓦级的机组投入运行，总装机容量将达3600万千瓦，将 占全国总发电量的4％。
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过 2800t标准煤完全燃烧时释放的能量．
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
STS 阅读原子弹与科学家的责任
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
1.核反应堆
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
慢化剂 链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
2、核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？
19.6核裂变—人教版高中物理选修3-5 课件 (共25张PPT)
人教版高中物理选修3-5第19章 第6节 核裂变课件
思考讨论 1
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒 漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸 时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内， 沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内 所有动植物全部死亡
返回导航
第十九章 原子核
(1)巨大的核能是从哪里来的？ (2)在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的控制棒？ 提示：(1)铀核的裂变 (2)不需要
返回导航
第十九章 原子核
知识点 2 链式反应 1．定义 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叫链式反
应。 2．条件 发生裂变物质的体积大于_临__界__体__积___或裂变物质的质量大于_临__界__质__量____。
返回导航
第十九章 原子核
知识点 3 核电站 1．核站的工作原理 核 电 站 的 核 心 是 ___核__反__应__堆___ ， 其 简 化 示 意 图 如 图 所 示 。 各 部 分 作 用 如
返回导航
第十九章 原子核
返回导航
第十九章 原子核
2．链式反应的条件 (1)要有足够浓度的235U (2)要有足够数量的慢中子 (3)铀块的体积要大于临界体积 3．裂变反应的能量 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。一个铀235 核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当 于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。
解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A正确；就可采
储量所提供的能量来说，核燃料资源远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储
量，B错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C正确；核电站是有污染
高中物理选修3-5电子核裂变ppt课件
mSr＝89.907 7u，mXe＝135.907 2u， 质量亏损为 Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)＝0.151 0u 可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子 数是不会减少的，因此选项 A、B、C 均错。重核裂变为中等 质量的原子核时，由于核子平均质量小，会发生质量亏损，从 而释放出核能。 综上所述，选项 D 正确。 答案：D
知识自主梳理
重核的裂变
1.定义 使重核分裂成__中__等__质__量__的原子核的核反应叫重核的裂 变。 2．核反应类型 重核的裂变只发生在_人__为__控__制___的核反应中，自然界不会 自发的产生。 3．一种典型的铀核裂变 29325U＋10n―→14546Ba＋8396Kr＋__3_10n__。
→ 相当于m吨煤释放的能量
如图是慢中子反应堆的示意图，对核反应堆的下列说法中 正确的是( )
A．铀 235 容易吸收快中子发生裂变反应 B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中 子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应 C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入 深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些 D．若要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些， 使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会 快一些
解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可 知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他 形式能的过程。其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能 量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积， 如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反 应就不会发生。在裂变反应中核子数是不会减小的，如29325U 裂 变为9308Sr 和15346Xe 的核反应，其核反应方程为29325U＋10n―→9308Sr ＋15346Xe＋1010n，
人教版高中物理选修(3-5)-19.6《核裂变》课件
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图
二、核电站
解决能源危机根本途径——核能 可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。 核聚变资源可使用几亿年。
二、核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆
核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
235 92
U+
1 0
n
→15461Ba
+
92 36
K
r+310
n
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂 变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
Δm 0.35781027 kg
释放出的能量为
ΔE Δmc2 201MeV
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t 优质煤完全燃烧时释放的能量．
（１）核爆炸瞬时效应防护。
利用工事进行掩蔽 在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背 向爆心卧倒，可减轻伤害。
（２）放射性沾染防护。
避开在沾染区或高照射量率的地区行动
及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染 人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽 量缩短时间 进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少 放射性物质在人体内的存留
法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7%
保加利亚 47.1% 斯洛伐克 47% 瑞典 46.8%
乌克兰 43.8% 韩国 42.8%
世界核能发电占全部电量1/4
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%
链式反应
用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中 子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．
高中物理选修3-5优质课件：19.6 核裂变
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n，下列说法正确的有
√A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
√C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
(2)核电站发电有什么优点？
答案 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少. ②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
高中物理选修3-5：19.6 核裂变 课件
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
原子弹
二战时期，美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的 毁伤。在长崎投掷的原子弹爆炸后形成蘑菇状云团，爆炸 产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多，长崎市60% 的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ；广岛市区 80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡 总人数占全市总人口的53%。
。2021年3月11日星期四2021/3/112021/3/112021/3/11
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/112021/3/112021/3/113/11/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/112021/3/11March 11, 2021
§6 核 裂 变
学习目标
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。
设计思路
通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，能够做到重核 裂变的核反应方程式的书写，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；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。
高中物理选修3-5-重核的裂变
重核的裂变知识集结知识元核聚变知识讲解核反应的四种类型特别提醒1.核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．3．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．例题精讲核聚变例1.2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托克马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；其主要核反应方程为：①H H→He+X②H+Y→He+X，则下列表述正确的是（）A．X是质子B．Y是氚核C．X与Y是同位素D．①②两个核反应都属于裂变反应例2.核反应堆是人工控制链式反应速度、并获得核能的装置．它是由以下几个主要部件构成：（1）铀棒；（2）控制棒；（3）减速剂；（4）冷却剂．关于控制棒的主要作用，下面说法正确的是（）A．使快中子减速，维持链式反应的进行B．吸收中子，控制链式反应的速度C．冷却降温，控制核反应堆的温度不要持续升高D．控制铀的体积不要超过临界体积例3.“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能的释放。
如图所示核燃料是铀，在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核磁撞后，中子能量减少变为慢中子。
碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核是弹性正碰，且认为磁撞前碳核都是静止的，则（）A．铀核裂变的核反应是→+2B．镉棒的作用是与铀棒发生化学反应，消耗多余的铀原子核，从而达到控制核反应速度的目的C．由于中子相对碳核质量很小，经过一次碰撞，中子将失去绝大部分动能D．铀（）经过多次α、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子例4.下列说法正确的是（）A．氘和氚聚变反应中产生的氦核具有放射性B．核反应堆中的石墨是将快中子减速为慢中子C．核反应堆中的镉是调节中子数目控制反应速度D．裂变反应后的平均结合能比反应前的平均结合能小当堂练习。
【选修3—5】3.5 核裂变
原子弹
原子弹
原子弹（Atomic bomb）是核武器之一，是利用核反应的光热辐射、冲击波 和感生放射性造成杀伤和破坏作用，以及造成大面积放射性污染，阻止对方军事 行动以达到战略目的的大杀伤力武器。主要包括裂变武器（第一代核武，通常称 为原子弹）和聚变武器（亦称为氢弹，分为两级及三级式）。亦有些还在武器内 部放入具有感生放射的轻元素，以增大辐射强度扩大污染，或加强中子放射以杀 伤人员（如中子弹）。
235 92
U n
1 0
141 56
Ba Kr 3 n
92 36 1 0
的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质 煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全 燃烧时能产生 2.9×107 J的热量)
【解析】质量亏损为Δm=(mU+mn)-(mBa+mKr+3mn)=236.052 6u-235.837 3 u=0.2153u。释放的能量ΔE=Δmc2≈201 MeV
3.5 核裂变
核反应
在核物理学中， 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．
原 子 核
电子
研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的 增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核 子的平均质量与原子序数有如图的关系：
核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数
核子平均质量
D E F A
原子弹
美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁 伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云 团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英 里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的 53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人， 占全市37% ．
2019学年教科版高中物理选修3-5课件：3.5核裂变
提示:不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反应
中,只有达到链式反应的条件时,才会发生重核的裂变。
三、核电站 核反应堆 1.核电站:利用核能发电,它的核心设施是_________, 它主要由以下几部分组成:
铀棒 。 (1)燃料:_____
(2)减速剂:铀235容易捕获慢中子发生反应,采用 石墨 、重水或普通水作减速剂。 _____
为1MeV,1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标
准煤燃烧时释放的能量,裂变时能产生几万度的高温。
3.重核裂变的条件:如果铀块体积不够大,生成的中子 从铀块中通过时可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面 去了,所以发生链式反应时铀块的体积必须大于临界体 积。
【特别提醒】
(1)重核裂变是人为的核反应,自然界中不会自发地产
D.能否发生链式反应与铀块的质量无关
【解析】选C。要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体
积必须大于临界体积或铀块的质量大于临界质量,只要
组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就 不会产生链式反应。裂变反应中产生的中子为快中子 , 这些快中子不能直接引发新的裂变,如果铀块的质量大, 则其体积大,若超过临界体积则发生链式反应,由此知A、 B、D错误,C正确。
生裂变。 (2)用中子轰击铀核时,铀核发生裂变,释放出更多的中 子又引起其他铀核的裂变,这样不断继续下去,中子会 不断增加,裂变反应就会不断加强,形成了裂变的链式 反应。
【典例探究】
【典例】(多选)关于重核的裂变,以下说法正确的 是 ( )
A.核裂变的产物是多种多样的
B.能否发生链式反应与铀块的体积无关
和质量数守恒。铀裂变的产物是否只有上述一种呢?
提示:铀裂变的产物是多种多样的,一般裂变为两部分,
高二物理人教版选修3-5核裂变
核裂变重/难点重点：链式反应及其释放核能的计算；重核裂变的核反应方程式的书写。
难点：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。
重/难点分析重点分析：由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，叫做核裂变的链式反应。
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。
铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。
难点分析：不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。
只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。
突破策略（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。
播放VCD光碟，展示原子弹爆炸的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。
学生：观看原子弹爆炸的过程，并形成裂变能放出巨大能量的初步认识。
点评：激发起学生主动探求知识的欲望，从而为下一步进行教学活动奠定一个良好的基础。
（二）进行新课1．核裂变（fission）提问：核裂变的特点是什么？让学生阅读课本核裂变部分内容，分小组讨论。
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变。
教师总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
提问：是不是所有的核裂变都能放出核能？让学生阅读有关核子平均质量的补充材料。
分小组讨论。
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能。
高中物理3-5 核裂变
U 235
92
10
n
141 56
Ba
92 36
Kr
aX
是反应
堆中发生的许多核反应中的一种，1 0
n
为中子，X为待求粒
子，a为X的个数，则X为_____，a=_____.
以mU、mBa、mKr分别表示
235 92
U、15461Ba、9326Kr
核的质量，mn、
mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速
4.235 92
U吸收一个慢中子后，分解成
139 54
Xe
和
94 38
Sr，并放出
()
A.1个α 粒子
B.1个氘核
C.3个中子
D.2个中子
【解析】选C.根据核反应中质量数守恒，核电荷数守恒
其反应方程为
U 235
92
10
n
139 54
Xe
94 38
Sr
310 n.
故C正确.
5.某核电站每昼夜需消耗220
135.907 2）u
B.质量亏损为Δ m=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-
135.907 2-10×1.008 7) u
C.释放的总能量为Δ E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2-10×1.008 7)×(3×108)2 J D.释放的总能量为Δ E=（235.043 9+1.008 7-89.907 7135.907 2-10×1.008 7）×931.5 MeV 【解析】选B、D.计算亏损质量时要用反应前的总质量减 去反应后的总质量，二者之差可用u或kg做单位，故A错， B对；质量单位为u时，可直接用“1u的亏损放出能量 931.5 MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为kg时， 直接乘以（3.0×108）2，总能量单位才是J，故C错.
高中物理(人教版选修3-5)探究导学课件 19.6核裂变
核能
中子
235 92 1 144 89 3 n 0n 。 U ____ 56 Ba 36 Kr _____
1 0
3.链式反应:由重核裂变产生的_____使裂变反应一代接一代继 续下去的过程。 中子 4.链式反应的条件:裂变反应的物质必须_________发生链式反 应的最小体积即_____体积,或大于等于相应的质量即_____ 质量。 5.能量的释放:核裂变释放的能量巨大,1 kg铀235全部裂变时 释放的能量相当于______t标准煤完全燃烧时释放的化学能。 大于等于 临界 临界
2.工作原理:核燃料裂变释放能量,使反应区温度升高。 3.能量输出:利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外___ _______,把反应堆内的热量传输出去,用于发电。 4.核污染的处理:为避免_______对人体的伤害和___________ 对水源、空气和工作场所造成的放射性污染,在反应堆的外面 需要修建很厚的_______,用来屏蔽裂变反应放出的各种射线, 核废料具有很强的_______,需要装入特制的容器中,_________。 环流动 核射线
2.想一想: (1)重核的裂变能够自发地进行吗? 提示:不能自发地进行,只能发生在人工控制的核反应中,只有达到链式反应 的条件时,才会发生重核的裂变。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗? 提示:不是。铀核裂变的生成物并不确定,所以其核反应方程不是唯一的。
主题一 探究核裂变 【问题探究】 1.有的同学认为:因为重核裂变时每次都会释放两个或三个中子,这些中子又使 其他铀核发生裂变,所以链式反应一定Байду номын сангаас自动进行下去,不需要什么条件,这种 观点正确吗?
3.原子弹应用的是什么核反应,它是根据什么原理制成的,它是如何实现链式反 应的? 提示:原子弹是根据重核的裂变原理制成的,是铀核裂变的链式反应,制成时 是由两块或几块小于临界体积的铀块分离构成,引爆时,可通过普通炸药使原 来分离的几块铀块相互靠近挤压形成一块大于等于临界体积的铀块而发生链 式反应,从而瞬间释放巨大的能量即核爆炸。
高二物理鲁科版选修3-5课件：4.2 核裂变 (19张)
kg
＝2.51×106 kg＝2 510 t.
课堂讲义
借题发挥
裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒．由爱因斯坦
质能方程得释放的核能ΔE＝Δmc2.铀的摩尔质量为235 g/mol,1 mol铀含6.02×1023个铀核，1 kg铀完全裂变可释放的能量，等
称为裂变能，也称为 核能 或 原子能 ．
预习导学
2．铀核的裂变 (1)两种常见的核反应方程：
235 1 139 95 92U＋0n→ 54Xe＋38Sr＋ 235 1 141 92 U ＋ n → Ba ＋ 92 0 56 36Kr＋
21 0n 31 0n
(2)铀核裂变释放的能量是巨大的，裂变反应中每个核子释．链式反应：当一个中子引起一个铀核的裂变后，放 出 2～3个中子，放出的中子 再引起其他铀核裂变，
且能不断地继续下去，形成链式反应．
2．发生条件 (1)有持续不断的中子源． (2)达到 临界 体积．
预习导学
三、裂变反应堆 1．核反应堆：用人工的方法控制链式反应的速度，能维持和控 制 核裂变 的装置，叫做核反应堆．
课堂讲义
答案 解析
D 重核的平均结合能小于中等质量核的平均结合能，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．
(2)计算1 kg铀完全裂变可释放出的能量，其相当于多少热值
为2.93×107 J/kg的煤完全燃烧时放出的热量？ 答案 见解析
人教版高中物理选修3-5《核裂变》
3、链式反应
由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。
链式反应的 条件：
二、裂变能 的利用
1、铀块的体积要大于临界体积 2、有足够的慢中子 3、有足够浓度的铀235
1、利用核能发电
2、核武器
一、核裂变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放 核能的反应叫做裂变
1、发现 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯 特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现。
铀核裂变的产物有什么特点？
典型
U 2 3 5
92
+
01n→15464Ba
+3869k
r
+301n
2、多样性
铀核裂变的产物是多样的；甚至可能分 裂为三部分或四部分（概率约为分裂成 两部分的千分之三）
3、什么是链式反应？发生链式反应的 条件有哪些？
4、核电站的核心设施是什么？主要由 哪几部分组成？了解一下核电站的工 作原理。
一、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的 反应叫做裂变
1、发现 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯 特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现。
典型
U 2 3 5
一、核裂变 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的 反应叫做裂变
1、发现 1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯 特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现。
典型
U 2 3 5
92
+
01n→15464Ba
+3869k
r
+301n
2、多样性
铀核裂变的产物是多样的；甚至可能分裂 为三部分或四部分（概率约为分裂成两部 分的千分之三）
高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 6.核裂变
高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变选择题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【答案】D【解析】发生核反应过程中，核子数保持守恒，中子未消失，故A、C错误，能量来自于原子核内部，因重核在分裂为中等质量的原子核时，平均结合能增加而释放出能量，D正确．选择题铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是(? )A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关【答案】C【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故A、D错，C对。
铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小，故B错。
选择题链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是(? )A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子【答案】B【解析】重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确。
选择题贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是(? )A．铀238的衰变方程式为：→＋B.和互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性【答案】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 项正确；铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B项正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C项正确；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D项错．选择题利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为(? )A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多【答案】A【解析】核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．选择题一个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＋―→＋＋2，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【答案】A【解析】X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D错误．选择题如图所示，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【答案】D【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用．选择题下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→＋＋10已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中(? ) A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV【答案】BD【解析】计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。
最新人教版高中物理选修3-5第十九章《核裂变》2
6 核裂变1．核裂变(1)核裂变的发现：1939年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变。
(2)核裂变：使重核分裂成中等质量原子的核反应叫做重核的裂变。
(3)铀核裂变的一种核反应方程235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 。
(4)核裂变的条件重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界中不会自发地产生。
如铀核的裂变要使用中子轰击才能分裂。
【例1】 235 92U 吸收一个慢中子后，分裂成136 54Xe 和9038Sr ，还放出( )A ．1个α粒子B ．3个中子C ．10个中子D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒。
由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ 235＋1＝136＋90＋x ，92＝54＋38＋y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10，y ＝0。
由此判断该核反应放出的一定是中子，且个数是10。
答案：C2．链式反应(1)定义：由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，叫做核裂变的链式反应。
如图所示。
(2)临界体积要发生核反应，就必须使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情况下，中子通过铀块时，没有碰到铀核而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积。
(3)产生条件：裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：①要有足够浓度的铀235；②要有足够数量的慢中子；③铀块的体积要大于临界体积。
【例2】 关于铀核的裂变，下列说法正确的是( )A ．铀核裂变的产物是多种多样的B ．铀核裂变时能同时释放出2～3个中子C ．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235D ．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到中子的轰击会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出2～3个中子。
原子核第6节核裂变课件-人教版高中物理选修3-5
(3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核 作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提 高中子的利用率。
对铀核裂变和链式反应的分析
1．铀核的裂变和裂变方程 (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 或 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。
发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水 泥防护层可以防止射线辐射到外面。
2．核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少。 (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大。 (3)对环境的污染要比火力发电小。
[典例] 利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发 电机发电，这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很 大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本 条件。
核电站的工作原理及核力发电的优点 1．反应堆工作原理
(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图所示为简化的核 反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀 235 的含量占 2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢 中子，便于铀 235 的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围。
让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快
中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
解析：快中子容易与铀 235 擦肩而过，快中子跟减速剂(慢 化剂)的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易 被铀 235 俘获而引起裂变反应，选项 B 正确，A 错误；控制 棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时， 使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速 度就会慢一些，选项 C、D 都错误。 答案：B
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课时训练19核裂变
一、非标准
1.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它主要由哪四部分组成()
A.原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D.原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
答案:A
解析:通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分:原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统。
2.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.原子核的比结合能变大,释放出能量
答案:D
解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消失,故A错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确。
3.(2013·重庆高考)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:
n→a+b+n
则a+b可能是()
A XeKr BBaKr
CBaSr DXeSr
答案:D
解析:根据电荷数守恒和质量数守恒可知,D符合要求。
4.一个U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U+n→Sr+n,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
答案:A
解析:X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B项错误。
中子数为140-(92-38)=86,A项正确。
裂变时释放能量,出现质量亏损,但是其总质量数是不变的,所以C、D项错误。
5.(多选)下列关于重核裂变的说法中,正确的是()
A.核裂变反应是一个吸能反应
B.核裂变反应是一个放能反应
C.核裂变反应的过程质量亏损
D.核裂变反应的过程质量增加
答案:BC
6.(多选)国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站,将于2013年在山东荣成石岛湾开工建设。
核电站与火电站相比较,其优势在于()
A.核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B.就可采储量来说,地球上核燃料资源远多于煤炭
C.核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站
D.核电站比火电站更容易建造
答案:ABC
解析:核电站与火电站相比,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿
石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,A、B、C均正确;核电站的建造难度较大,D错误。
7.某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200g,假定每个铀核裂变时释放的能量是200MeV,核反应堆的效率为90%,求该核反应堆的输出功率。
答案:2.0×108W
解析:200g浓缩铀中铀235的含量为
m=200g×5%=10g,
则10g铀235中含有的原子数为
n=N A=×6.02×1023≈2.56×1022。
这些铀在1h内释放的能量为
Q=nΔE=2.56×1022×200×106×1.6×10-19J≈8.19×1011J,
则此核反应堆的输出功率为
P= W≈2.0×108W。
8.已知铀核U)裂变生成钡Ba)和氪Kr)Ba、Kr以及中子的质量分别是235.043 9 u、143. 913 9 u、88.897 3 u和1.008 7 u。
我国秦山核电站一期工程的功率为30×104 kW,假如U能够完全发生裂变,其中有一半核能转化为电能。
则核电站一年要消耗多少U?(已知1u=1.66×10-27kg)
答案:231.1kg
解析:核裂变方程为BaKr+n。
则一个U裂变释放出来的核能ΔE=(235.0439u-143.913 9 u-88.897 3 u-2×1.008 7 u)×c2=0.215
3×1.66×10-27×(3×108)2J=3.21×10-11J
每年核电站产生的总能量:E=Pt=30×107×365×24×3600J=9.461×1015 J
所以每年消耗的铀核个数为
N=个=5.894×1026个
因此每年需要铀的总质量为:m=
m=·m mol=×235×10-3 kg=231.1 kg。
9.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。
中子在重水中可与H核碰撞减速,在石墨中与C核碰撞减速。
上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。
某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种材料减速效果更好?
答案:重水
解析:设中子质量为m n,靶核质量为m,由动量守恒定律得
m n v0=m n v1+mv2,
由能量守恒定律得m n m n,
解得v1=v0。
在重水中靶核质量
m H=2m n,
v1H=v0=-v0。
在石墨中靶核质量
m C=12m n,
v1C=v0=-v0。
因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。