高中物理 第四章 第五节 第六节 核能利用课件 粤教版选修3-5

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高中创新设计物理粤教版选修3-5课件:4-6,4-7 核能利用 小粒子与大宇宙

高中创新设计物理粤教版选修3-5课件:4-6,4-7 核能利用 小粒子与大宇宙
21
针对训练 2 1964 年 10 月 16 日,我国在新疆罗布泊沙漠成功地进 行了第一颗原子弹试验,结束了中国无核时代. (1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量,由于 裂变物质的体积超过临界体积而爆炸. ①完成核裂变反应方程式: 29352U+10n→( )Xe+9348Sr+210n+200 MeV ②铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么?产生这种反 应的条件必须是什么? (2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线危害人体和污染环 境,需采用哪些措施?(举两种)
19
答案 (1)10n 3 (mU-mBa-mKr-2mn)c2 (2)1 104 kg 解析 (1)由反应方程可知:X 为10n,a 为 3, 释放的能量为 ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)c2.
20
(2)因核电站发电效率为 40 %, 故核电站消耗29325U 的功率为 P′=40P%=1.0400×%106 kW=2.5×106 kW. 核电站每年消耗29325U 的能量为 W=P′t=2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J 产生这些能量消耗的铀核的数目: n=ΔWE=72..87785××1100-1116 JJ≈2.83×1027(个) 每年消耗29352U 的质量为 M=nmU=2.83×1027×390×10-27 kg≈1 104 kg.
约从


,共跨越了约42个数量级. 6
• 2.从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度
• (1)宇宙的年龄的数量1级018:s
.
• (2)微观粒子的最短寿10命-2:5 s
.
• (3) 物 质 世 界 的 时 间10-尺25 s 度 :1018约s 从

4,3 跨越了将近

2017年秋高中物理第四章原子核4.6核能利用4.7小粒子与大宇宙课件粤教版选修3-5

2017年秋高中物理第四章原子核4.6核能利用4.7小粒子与大宇宙课件粤教版选修3-5

一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
组成 部分
材料
作用
裂变
材料 (核燃
浓缩铀
提供核燃料
料)
慢化 石墨、 剂 重水 (减速 或普通 剂) 水
使裂变产生的快中子减 速,使之容易被铀 235 吸 收
控制 镉或硼 吸收减速后的中子,控
棒钢
制反应强度
一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
反射
层 (保护
中子 减速 用来使中子减速的物质,如石墨、重水 剂
控制 棒
用于调节中子数目以控制链式反应速度的镉棒
冷却 用来控制反应堆的温度,输出内能的在反应堆
剂 内外循环流动的流体.如水、液体金属钠等流体
防护 层
用厚厚的水泥墙制成,防止放射线的外泄
目标导航 预习导引
一二三
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, 为什么?
一二
知识精要 典题例解 迁移应用
一二
知识精要 典题例解 迁移应用
知识链接 案例探究
知识链接 案例探究
知识链接 案例探究
1964年10月16日,我国在新疆罗布泊沙漠成功地 进行了第一颗原子弹试验,结束了中国无核时代.
Байду номын сангаас
(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量,由于 裂变物质的体积超过临界体积而爆炸. ①完成下面核裂变反应方程式:
.(选填写
选项前的字母)
A.0 和 0 B.0 和 1
C.1 和 0 D.1 和 1
一二
知识精要 典题例解 迁移应用
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成
几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即 +10e+-10e 2γ

粤教版高中物理选修3-5课件:第四章 走进原子核

粤教版高中物理选修3-5课件:第四章 走进原子核

半衰期的应用(考古)
五、放射线的危害及防护
• 阅读P78。
原子核
第四节
核力与结合能
一、核力及其性质
1. 核力:能够把核中的各种核子联系在一 起的强大的力叫做核力。
质 子
中子 原子核示意图
2. 核力的性质
1) 核力是强相互作用(强力)的一种表现。
2) 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用,距 离在0.5×10-15m~ 2×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m 时核力几乎消失,距离小于0.5×10-15m时为斥力。
0e
1
γ射线:高频电磁波(高能光子流)
照相底片
γ βα


铅盒

天然放射线的性质
名称
构成
电量 (e)
符号
射出 速度
电离 能力
贯穿 本领
α
氦核
+2
4 2
He
0.1c 最强
最弱
eo
β 电子 -1 1
0.9c 较强 较强
γ 光子 0 γ
c 最弱 最强
原子核的衰变
α射线、β射线和γ射线都是从原子核里放射出来 的。原子核放出粒子或粒子后,会变成新的原子核.
原子核
第一节
走进原子核
放射性的发现
• 1896年法国物理学家亨利·贝克 勒尔发现铀和含铀的矿物都能够 发出看不见的射线,这种射线可 以使包在黑纸里的照相底片感光。
• 物体放出射线的性质,叫做放射 性。
• 具有放射性的元素叫放射性元素。
• 在贝克勒尔的建议下,玛 丽·居里和她的丈夫皮埃 尔·居里对铀和各种含铀的 矿石进行了深入的研究,并 发现了两种放射性更强的新 元素。玛丽·居里为了纪念 她的祖国波兰,把其中的一 种元素命名为钋(PO),另 一种元素命名为镭(Ra)

粤教版高中物理选修3-5课件 核力与结合能课件4

粤教版高中物理选修3-5课件 核力与结合能课件4
学案4
学案 4 核力与结合能
[学习目标定位]

学 1.知道核力的性质.
案 栏
2.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因.
目 开
3.知道原子核的结合能和平均结合能的概念.
关 4.知道什么是质量亏损,能应用质能方程进行计算.
知识储备区
学案4
本 1.原子核的组成:原子核由质子和___中__子___组成;原子核非常小,
本 学
解析 反应前总质量:MN+MHe=18.011 40 u,
案 栏 目
反应后总质量:MO+MH=18.012 69 u. 可以看出:反应后总质量增加,故该反应是吸收能量的反应.
开 关
吸收的能量利用 ΔE=Δmc2 来计算,若反应过程中质量增加 1 u,
就会吸收 931.5 MeV 的能量,故 ΔE=(18.012 69-18.011 40)
开 关
以能量的形式辐射出去了.物体质量增加,则总能量随之__增__加____;
质量减少,总能量也随之 __减__少____,这时质能方程也写作 ΔE=
__Δ__m_c_2____.
学习探究区
学案4
2.核能的计算方法
(1)根据质量亏损计算
①根据核反应方程,计算核反应前后的质量亏损 Δm.
②根据爱因斯坦质能方程 ΔE=___Δ_m__c_2___计算核能.
案 栏
m2=mC+mn=12.000 u+1.008 665 u=13.008 665 u
目 开
所以质量亏损 Δm=m1-m2=13.014 79 u-13.008 665 u=0.006 125 u.
关 放出的能量
ΔE=Δmc2=0.006 125 uc2=0.006 125×1.660 566×10-27×

高中物理第4章原子核第5节裂变和聚变课件粤教版选修3-5

高中物理第4章原子核第5节裂变和聚变课件粤教版选修3-5

对重核裂变的两点理解 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.
知 识 点 一

第五节 裂变和聚变
业 分



知 识 点 二
核裂变与链式反应
[先填空] 1.核裂变 重核分裂成 两个较轻的核时,释放出能量,这种核反应叫做核裂变. 2.链式反应 为了使裂变产生的能量可以被利用,必须让一个核的裂变能够引发一个或 一个以上的核发生裂变,让裂变过程自己持续下去,源源不断地将核能释放出 来,这样的核反应叫做链式反应.
受控热核反应
[先填空] 1.核聚变 (1)定义:两个轻核结合成 质量较大的核,并释放出能量的反应. (2)举例:21H+31H→42He+10n+17.6 MeV. (3)条件: ①轻核的距离要达到10-15 m 以内. ②需要加热到很高的温度,因此又叫热核反应.
2.受控热核反应 人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的 高温来达到.氢弹就是这样 制成的.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.
3.优点 (1)轻核聚变 产能效率.高 (2)地球上聚变燃料的储量丰富. (3)轻核聚变更为安全、清洁. 4.约束方法 磁约束和惯性约束.
1.核聚变反应和一般的核反应一样,也遵循电荷数和质量数守恒,这是书 写核反应方程式的重要依据.
2.核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损,然后代入 ΔE=Δmc2 进行计算.

2015-2016高中物理 第4章 第5节 裂变和聚变课件 粤教版选修3-5

2015-2016高中物理 第4章 第5节 裂变和聚变课件 粤教版选修3-5
栏 目 链 接
是互为逆反应,则在能量流向上也不必相反.C选项要实
现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百 万开尔文的高温提供能量.但聚变反应一旦实现,所释放 的能量远大于所吸收的能量.因此,总的来说,聚变反应 还是释放能量.
答案:D
►课堂训练 2.(多选)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一 套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次 工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是(AC)
)
B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量 C.聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温,显然是 吸收能量
D.裂变与聚变均可释放巨大的能量
解析:A选项从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应, 但其实不然,因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变 是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核, 无直接关联,并非互为逆反应.B选项既然裂变与聚变不
(4)“ 燃料”的丰富程度不同.热核反应所需要的“燃料” —
—氘在地球上非常丰富,1升海水中大约有0.03克氘,如果用 来进行热反应,放出的能量约和燃烧300升汽油相当.而裂
栏 目 链 接
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
栏 目 链 接
3.链式反应发生的条件.
(1)铀块的体积大于临界体积.体积超过临界体积时,保证
中子能够碰到铀核. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 4.注意. (1)重核的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
栏 目 链 接
变,首先要利用中子轰击铀核,使铀核分裂.

高中物理第四章原子核第五节裂变及聚变课件粤教版选修3-5

高中物理第四章原子核第五节裂变及聚变课件粤教版选修3-5

3.为了使铀核裂变时放出的中子再引起其他铀核裂 变,使裂变反应不断地进行下去,形成链式反应,最好 是利用铀 235;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,链式反应 就不会发生.
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
判断正误 (1)裂变中放出的中子数目是固定的 3 个中子.(×) (2)只有铀块的体积大于临界体积时,才能够发生链 式反应.(√)
答案:D
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
知识点二 受控热核反应 提炼知识 1.核聚变:比铁轻的两个轻核聚合成一个较重的核 时,会释放出能量来,我们把这种核反应叫核聚变.
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
2.热核反应:要使核发生聚变,必须使它们接近到 10 -15 m,也就是接近到核力能够发生作用的范围.由于原子 核都是带正电的,要使它们接近到这种程度,必须克服电 荷之间强大的斥力.这就要使核具有足够的动能,就要给 核加热,物质达到几百万度以上的高温时,原子的核外电 子已经完全和原子脱离,这时小部分原子核就具有足够的 动能,能够克服相互间的库仑斥力,在互相碰撞中接近到 可以发生聚变的程度.因此,这种反应又叫作热核反应.
(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.
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5
(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,释放出越来越多的核 能.
高中物理第四章原子核第五节裂变 和聚变课件粤教版选修3-5

粤教版高中物理选修3-5:核能利用_课件1

粤教版高中物理选修3-5:核能利用_课件1
(2)原子核数 N=MM核=MM摩NA.
【自主解答】 (1)裂变反应的质量亏损为 Δm = (235.0439 + 1.0087 - 140.9139 - 91.8973 - 3×1.0087)u = 0.2153 u 一个铀 235 原子核裂变后释放的能量为 ΔE=0.2153×931 MeV≈200.4 MeV. (2)1 kg 铀 235 中含原子核的个数为 N=MmUNA=213053 ×6.02×1023≈2.56×1024
对应的原子核数0.04MMU NA,
因Pηt=0.0M4UMNAΔE 则 M=0.04PtηMNUAΔE
=0.04×40%1×09×6.0326×5×102243××26000×.46×0×10263×51.6×10-19g≈2.4×107 g=24 t.
【答案】
(1)200.4 MeV (2)5.13×1026 MeV 2791.8 t (3)24 t
即时应用(即时突破,小试牛刀) 1.(单选)在核反应中,控制铀235核裂变反应速度 的方法是( ) A.使用浓缩铀 B.改变铀块的临界体积 C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以 改变反应堆中的中子数目 D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度
解析:选C.控制核反应堆中核反应的速度是 靠调节中子数来实现的.
出热能加以利用;在反应堆外面修建很厚的 _水_泥___防_护___层_来屏蔽射线,将放射性废料装入
特制的容器,埋入地层深处来处理.
思考感悟 为什么要大力发展核能? (图为广东大亚湾核电站.)
提示:
地球上的常规能源(煤、石油、天然气)正在日益枯竭, 核能是人类今后能源发展的重点之一.国家能源局局 长张国宝透露,截至2009年年底,我国核电已建成运 行11个反应堆,新核堆14台,核堆在建机组24台,是 目前世界上核电在建规模最大的国家.

高中物理 第四章 原子核 本章优化总结课件 粤教版选修3-5

高中物理 第四章 原子核 本章优化总结课件 粤教版选修3-5
[答案] 见解析
结束 语 同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成
功的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没 有失败,相信生命的质量来自决不妥协的信念, 考试加油。
概念
衰变
人工转变 重核裂变 轻核聚变
原子核自发 人工用高 重核分裂 轻核结合
地放出某种 速粒子轰 成质量较 成质量较
粒子而转变 击原子核, 小的原子 大的原子
为新核的过 产生另一 核,释放出 核,释放
程,也叫天然 种新核的 能量的过 出能量的
放射现象
Hale Waihona Puke 过程程过程
发现者 或重要 贡献者
典型 反应 方程
说 要其他粒子诱发,生成 α、β 或 γ 粒子;后三种都是原子 核的人工转变,重核裂变和轻核聚变与其他人工转变不
明 同的是有巨大能量释放,裂变最显著的特征是重核分成
中等质量的核,聚变则为轻核结合成质量较大的原子核
(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问 题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( ) A.31H+21H→42He+10n 是核聚变反应 B.31H+21H→42He+10n 是 β 衰变 C.23952U+10n→15461Ba+9326Kr+310n 是核裂变反应 D.23952U+10n→15440Xe+9348Sr+210n 是 α 衰变
[解析] (1)铀 238 发生衰变时,由于放出 α 粒子而产生了新核, 根据动量守恒定律,它们的总动量为零,即:m1v1+m2v2=0. 因为它们都带正电,衰变时的速度正好相反,所以,受到的洛 伦兹力方向也相反,因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外 切的.它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,所以 R =mBqv.又因为 m1v1=m2v2,所以RR12=qq21,由于 q1=2,q2=92- 2=90,因而RR12=415.如图甲所示,其中轨道 a 为 α 粒子的径迹, 轨道半径为 R1,轨道 b 为新核的径迹,其轨道半径为 R2.

高中物理第四章原子核4.6核能利用4.7小粒子与大宇宙课件粤教版选修3_5

高中物理第四章原子核4.6核能利用4.7小粒子与大宇宙课件粤教版选修3_5

一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
【例1】 原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置, 它主要由四部分组成( ) A.原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统 B.原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统 C.原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统 D.原子燃料、中子源、原子能储存系统、输送系统
一二
一、核电站
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
1.核电站的工作原理 原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来.核电站 是利用缓慢释放的核能来发电,这是核能的和平利用.现在世界上 已有不少国家建有核电站,我国已建成使用和正在建设的核电站必 将为现代化的建设提供能源保障. 2.核反应堆——核电站的心脏 裂变反应堆是核电站的“心脏”,这是一种人工控制链式反应的装置, 可以使核能较平缓地释放出来,裂变反应堆的结构和工作原理如下 表.
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一二三
目前世界上各个国家的核电站是利用核裂变还是核聚变获得核 能的?
答案:目前核裂变的和平利用技术已经成熟,但核聚变的控制技 术尚处在试验阶段.所以目前世界上的所有核电站都是利用核裂变 来获得核能的.
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一二三
三、小粒子与大宇宙 1.空间跨度 (1)大爆炸宇宙模型:大约150亿年前突然发生一次大爆炸,其后逐
石墨
阻止中子逃逸
层)
热交 换器

产生高温高压蒸汽,推 动蒸汽轮机,带动发电 机发电
金属套、
防护 水层 防止射线泄漏对人体
层 和钢筋 及其他生物体的伤害
混凝土
一二
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
衰变反应为放热反应,为什么核电站中反应堆采用核裂变放能, 而不采用衰变放能?

4.6 核能利用 课件(粤教版选修3-5)

4.6 核能利用 课件(粤教版选修3-5)
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
2 1H 3 1H
4
2He
(2) 热核反应
轻核聚变需要满足几百万 度的高温条件。
能量
1 0
n
问题三、制造氢弹的物 理原理是什么?氢弹爆 炸需要什么条件?
氢弹结构图
1967年6月17日,中国第一颗氢弹试验成功了!
各国第一次原子弹试验和第一次氢弹试验时间
解:核电站每天的发电量为 W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J, 每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J 而1 g铀完全裂变时产生的能量为:8.2×1010 J 所以,每年消耗的铀的量为:
9.46 1015 2 m kg பைடு நூலகம்.15 10 kg 10 8.2 10
链式反应
二、核电站的工作模式
核电站是以核反应堆为能源,产生高压蒸汽,取代发 电厂的锅炉,其余部分与火力发电厂基本相同.如课本图 所示,它主要由裂变反应堆、第一回路系统、第二回路系 统及其他辅助系统组成.
问题:核电站主要由哪几个部分组成?
其核反应与原子弹爆炸的核反应有何不同?
核 反 应 堆
热 交 换 器
国 家 美 国 苏 联 英 国 法 国 第一次原子 弹试验 1945年7月16 日 1949年8月29 日 1952年10月3 日 1960年2月13 日 1964年10月 16日 第一次氢弹试 验 1952年10月31 日 1953年8月12日 1957年5月15日 1968年8月24日 从第一次原子弹试验 到第一次氢弹试验经 历的时间 七年半 四年 四年半
爱因斯坦(1879~1955) 爱因斯坦
爱因斯坦质能方程: E=mc2

高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变同步备课课件 粤教版选修3-5.pptx

高中物理 第四章 原子核 第五节 裂变和聚变同步备课课件 粤教版选修3-5.pptx
18
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. 答案 10n+23952U―→14516Ba+9326Kr+310n 3.220 2×10-11 J
的能量相当
速度比较容易进行人工控制, 目前,除氢弹以外,人们还不能
1.常见的裂变方程 (1)23952U+10n―→13594Xe+9358Sr+210n (2)23952U+10n―→14546Ba+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.体积超过临界体积时,保证中子能够 碰到铀核. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子.
放能 多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3~4倍
核废料 处理难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
23
主要原料是氘,氘在地球上的储
核裂变燃料铀在地球上储量 原料的
有限,尤其用于核裂变的铀 蕴藏量
235在铀矿石中只占0.7%
量非常丰富.1 L水中大约有0.03 g 氘,如果用来进行热核反应,放 出的能量约与燃烧300 L汽油释放
(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗? 答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中,在自然界中不会自 发地发生,故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变,首先要利用中子 轰击铀核,使铀核分裂,分裂产生更多的中子,这些中子继续与其他铀 核发生反应,再引起新的裂变,这样就形成了链式反应.

粤教版高中物理选修(3-5)4.4《核力与结合能》ppt课件

粤教版高中物理选修(3-5)4.4《核力与结合能》ppt课件

答案
D
解析
核子结合成原子核是放出能量,原子核拆解成核子
是吸收能量,A选项错误;平均结合能越大的原子核越稳
定,但平均结合能越大的原子核,其结合能不一定大,例 如中等质量原子核的平均结合能比重核大,但由于核子数
比重核少,其结合能比重核反而小,B、C选项错误;中
等质量原子核的平均结合能比轻核的大,它的原子核内核 子数又比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D选项正 确.
(
)
A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用 B.核力就是电磁力 C.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m之内 D.核力与电荷有关
答案
解析
C
核力是短程力,超过1.5×10-15 m,核力急剧下降
几乎消失,故C正确;核力与万有引力、电磁力不同,故 A、B错;核力与电荷无关,故D错.
二、结合能与平均结合能的理解 1.平均结合能曲线:不同原子核的比结合能随质量数变化图 线如图4-4-1所示.
一、对核力的理解
核力是原子核内核子与核子之间的相互作用,它发生在质
子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间,是一 种超短程力,且是一种强相互作用,在作用的范围内,核 力远大于库仑力.
【例1】
(双选)对于核力,以下说法正确的是
(
)
A.核力是弱相互作用,作用力很小
B.核力是强相互作用的表现,是强力 C.核子之间的距离小于0.5×10-15 m时,核力表现为斥
多于质子. 但是大多数重核是中子____
三、结合能 1.结合能:由于核子间存在着强大的核力,要把原子核拆散
成核子,需要克服核力做功,也就是说需要提供一定的能
量.反过来,根据能量守恒,核子结合成原子核时也会 ____ 结合能. 放出一定的能量,这个能量叫做原子核的______
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答案:为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危 害和对环境的污染,要在反应堆外面修建很厚的水泥防护层, 用来屏蔽射线,不让它们透射出来;对放射性的废料,也要装 入特制的容器,埋入深地层进行处理.
(3)控制棒:为了控制能量释放的速度,就要想办法减少中 子数目,采用在反应堆中插入镉棒的方法,利用镉吸收中子能 力很强的特性,就可以控制链式反应的速度.
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(4)保护法:反应堆外层是很厚的水泥墙,可防止射线辐射 出去.
(5)热交换器:靠水和液态金属钠在反应堆内外的循环流 动,把产生的热量传输出去.
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3.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面,于是中子数量越来越少,不能 使链式反应继续下去.因此,要发生链式反应,铀块体积必须 大于某一值,能发生链式反应的铀块的_最__小__体__积__叫做它的临界 体积.
第五节 裂变和聚变 第六节 核能利用
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知识点 1 核裂变 1.铀核裂变的发现:1939 年 12 月,德国物理学家哈恩和 他的助手发现中子轰击铀核时,发现了铀核的裂变,向核能的 利用迈进了一步. 2.裂变的多样性:如钡、氪、锑、铌、锶等.
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典型的核反应方程: (1)29325U+10n→15461Ba+9326Kr+310n; (2)29325U+10n→15346Xe+9308Sr+1010n. 3.裂变的解释:当中子进入铀 235 后,便形成了处于激发 态的复核,复核中由于核子激烈运动,使核变成不规则形状, ___核__子__间__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,这样就会裂成几块,同时放出 2~3 个中子.
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题型 2 核电站
【例题】在核反应中,控制铀 235 核裂变反应速度的方法
是( C )
A.使用浓缩铀
B.改变铀块的的深度
D.利用石墨与中子的碰撞,来改变中子的速度 解析:控制核反应堆中核反应速度是靠调节中子数来实现
的.
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2.如何防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和 对环境的污染?
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知识点 2 链式反应 1.链式反应:一般来说,铀核裂变时总要释放 2~3 个中 子,这些中子又引起其他的铀核裂变,这样,裂变便一直进行 下去,直到所有的铀核全部裂变为止,这样的反应叫做链式反 应. 2.发生链式反应的条件 (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.
答案:BC 规律总结:铀核裂变时产生中子又会轰击其他铀核而形成链式反 应,中子数越多,释放能量越大,控制中子数量是控制反应速度的关 键.同时反应的发生是有条件的.
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1.(双选)当一个重核裂变时,它能产生的两个核( BD) A.一定是稳定的 B.含有的中子数较裂变前重核的中子数少 C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量 D.可以是多种形式的两个核的组合 解析:裂变过程释放产生中子同时释放能量.
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题型 1 铀核的裂变 【例题】(双选)关于铀核裂变,下列说法正确的是( ) A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两种不 同的核 B.铀核裂变时,还能同时释放 2~3 个中子 C.为了使裂变的链式反应容易进行,最好用纯铀 235 D.铀块体积对产生链式反应无影响
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解析:当中子进入铀 235 后,便形成了处于激发态的复核,复 核中由于核子激烈运动,使核变成不规则形状,核子间距离增大,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 样就会裂成几块,同时放出 2~3 个中子.这些中子又引起其他的铀 核裂变,这样,裂变便一直进行下去,直到所有的铀核全部裂变为止, 即链式反应.发生链式反应的条件: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.
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【例题】(双选)关于聚变反应下列说法正确的是( BD ) A. 要使核发生聚变,必须使他们接近到 10-10m,也就 是近到核力能够发生作用的范围 B. 要使聚变反应发生,通常要进行加热,使物质达到几 百万摄氏度的高温 C. 任何原子核都可能发生聚变反应 D.32He+21H→42He+11H 是聚变反应 解析:核力发生作用的范围是 10-15 m,要使核发生聚变, 必须使核间距离接近这个值,为克服强大的排斥力,要使核具 有很大的动能,采取给物质加热,使其达到几百万摄氏度.
2.核电站的优点:消耗“燃料”少,核燃料在地球上可采 储量大,对环境污染比发电站要小.
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知识点 4 核聚变与受控热核反应 1.核聚变是轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应. 当物质达到几百万摄氏度以上的高温时,可发生聚变,聚变反 应又叫热核反应.
2.核反应方程:21H+31H→42He+10n. 3.聚变产生的条件:要使核发生聚变,必须使他们接近到 10-15 m,也就是近到核力能够发生作用的范围.由于原子核都 是带正电的,要使它们接近到这种程度,必须克服电荷之间强 大排斥力,这就要使物质达到几百万摄氏度的高温,使核加热, 从而使核具有很大的动能.
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1.(双选)下列说法正确的是( AB ) A.2114Na→2142Mg+-01e 是 β 衰变 B.29325U+10n→15461Ba+ 9326Kr+310n 是裂变反应 C.199F+42He→2120Ne+11 H 是聚变反应 D.32He+21H→42He+11H 是 α 衰变 解析:各种核反应的特征不同.
知识点 3 核电站 核电站利用核能发电,它的核心设施是核反应堆,核反应 堆的类型多种多样.
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1.核反应堆的主要部分及作用 (1)核燃料:反应堆使用浓缩铀制成铀棒,作为核燃料,释 放核能. (2)中子减速剂:铀 235 具有易俘获慢中子,不易俘获快中 子的特点.而核反应中释放的中子多数为快中子,应使用减速 剂使他们的速度降下来.常用作减速剂的物质有石墨、重水或 普通水.
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