高中物理第十九章原子核第6节核裂变教学案新人教版选修
高中物理第十九章原子核第6节核裂变学案新人教版选修3
6 核裂变课堂合作探讨问题导学一、核裂变活动与探讨11．重核的裂变能够自发地进行吗？2．发生链式反映的条件是什么？迁移与应用1关于重核的裂变，以下说法正确的是（）A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时取得的能量B．中子从铀块中通过时，必然发生链式反映C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变成中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能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．核子割裂：核子间的距离增大，因此核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而割裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引发其他铀核裂变，如此，裂变就会不断地进行下去，释放出愈来愈多的核能。
3．能量：铀核裂变成中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。
一般来讲，平均每一个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀235全数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。
二、核电站活动与探讨21．快中子增殖反映堆，简称“快堆”，是获取核能的一种技术。
快堆不用铀235，而用钚239作燃料，不过在堆心燃料钚239的外围再生区里放置铀238。
钚239产生裂变反映时放出来的快中子，被装在外围再生区的铀238吸收，变成铀239，铀239通过两次β衰变后转化为钚239。
在大型快堆中，平均每10个钚239原子核裂变可使12至14个铀238转变成钚239。
如此，钚239裂变，在产生能量的同时，又不断地将铀238变成可用燃料钚239，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越烧越多，快速增殖，所以这种反映堆又称“快速增殖堆”。
快中子增殖反映堆目前还处在研制阶段。
2011年7月21日10时，我国第一个由快中子引发核裂变反映的中国实验快堆成功实现并网发电。
如图为该快堆外景。
高中物理第十九章6核裂变教案新人教版选修3_5
核裂变三维教学目标一、知识与技术（1）明白核裂变的概念，明白重核裂变中能释放出庞大的能量；（2）明白什么是链式反映；（3）会计算重核裂变进程中释放出的能量；（4）明白什么是核反映堆。
了解常常利用裂变反映堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
二、过程与方式（1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培育学生的逻辑推理能力及应用教学图像处置物理问题的能力；（2）通过让学生自己阅读讲义，查阅资料，培育学生归纳与归纳知识的能力和提出问题的能力。
3、情感、态度与价值观（1）激发学生酷爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培育学生大体的科学素养，通过核能的利用，试探科学与社会的关系；（2）通过教学，让学生熟悉到和平利用核能及开发新能源的重要性；（3）确立世界是物质的，物质是运动转变的，而转变进程必然遵循能量守恒的观点。
教学重点：链式反映及其释放核能的计算；重核裂变的核反映方程式的书写。
教学难点：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割裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。
教学方式：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
（一）引入新课大家都明白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日前后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，霎时间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟。
大家还明白目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也接踵建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。
我想，此刻大家必然想明白原子弹爆炸及核发电的原理，那么，咱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。
（二）进行新课一、核裂变（fission）提问：核裂变的特点是什么？（重核割裂成质量较小的核的反映，称为裂变）总结：重核割裂成质量较小的核，释放出核能的反映，称为裂变。
提问：是不是所有的核裂变都能放出核能？（只有核子平均质量减小的核反映才能放出核能）总结：不是所有的核反映都能放出核能，有的核反映，反映后生成物的质量比反映前的质量大，如此的核反映不放出能量，反而在反映进程中要吸收大量的能量。
高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变教学案 新人教版选修35
第6节核_裂_变1．核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。
2．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。
3．链式反应的条件：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。
一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。
2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U ＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应。
4．链式反应的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。
二、核电站1．核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。
2．慢化剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。
3．控制棒为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。
4．能量输出核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
5．核能发电的效益(1)一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要烧煤250万吨。
(2)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。
(3)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、石油等所提供的能量大15倍左右，核电对环境的污染比火电小。
6．核污染的处理为阻止射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制容器，深埋地下。
高中物理 第十九章 原子核 第6节 核裂变学案 新人教版
6 核裂变1．知道什么是核裂变。
2．知道链式反应，并能计算核裂变释放的核能。
3．了解核反应堆的工作原理。
核能作为一种新型能源，在人类的发展过程中所起的作用越来越重要。
核反应堆中发生着怎样的核反应？提示：核反应堆中发生的是可控链式反应。
1．核裂变(1)裂变：铀核在被______轰击后分裂成______质量差不多的______，这类核反应叫原子核的______。
(2)典型核反应方程式： 裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是铀核裂变生成____和____，同时放出3个中子。
核反应方程式为：235 92U ＋______→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 。
(3)链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程，叫做裂变的______反应。
(4)临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
(5)发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须__________临界体积，或裂变物质的质量必须__________临界质量。
2．核电站(1)原子核的链式反应也可以在______控制下进行。
这样，释放的核能就可以为人类的和平建设服务。
(2)反应堆中，为了使裂变产生的中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有______、______和______。
(3)为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些____棒。
它吸收中子的能力很强，这种____棒叫做控制棒。
(4)反应堆放出的热使水变成______，从而推动汽轮发电机发电。
答案：1．(1)中子 两块 碎块 裂变 (2)钡 氪 10n (3)链式 (4)最小体积 (5)大于或等于 大于或等于2．(1)人工 (2)石墨 重水 普通水 (3)镉 镉 (4)水蒸气一、铀核的裂变1．两种典型的裂变反应： 235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 235 92U ＋10n→9538Sr ＋139 54Xe ＋210n 2. 23592U 核裂变释放的能量是巨大的，比结合能是7.5 MeV 。
高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)
6 核裂变7 核聚变8 粒子和宇宙[目标定位］ 1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件.2。
知道核聚变，关注受控聚变反应的研究进展。
3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是错误!U＋错误!n―→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n.3．链式反应当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变,且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变质量大于等于临界质量．【深度思考】根据所学知识想一想核裂变反应过程中吸收能量还是放出能量？答案重核的裂变反应是放出能量的反应,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．【例1】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．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子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．能否发生链式反应与铀的质量无关解析要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，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，若超过临界体积时则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确．答案C链式反应的条件：(1）铀块的体积大于等于临界体积．(2）铀块的质量大于等于临界质量．以上两个条件满足一个即可．【例2】用中子轰击铀核(错误!U)，其中的一个可能反应是分裂成钡（错误!Ba）和氪（错误! Kr)两部分,放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；Um＝234。
高中物理第十九章原子核第六节核裂变预习导航学案新人教选修
第六节核裂变预习导航1．核裂变及链式反应（1）裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应叫原子核的裂变。
（2）典型核反应方程式：裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是铀核裂变生成钡和氪，同时放出3个中子。
核反应方程式为：235 92U＋1n→14456Ba＋8936Kr＋13n。
（3）链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程，叫作裂变的链式反应。
（4）临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
（5）发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量。
思考核的裂变能够自发地进行吗？提示：不能。
只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。
2．核电站（1）核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成。
①燃料：铀棒。
②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂。
③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的特性，就可以容易地控制链式反应的速度。
（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循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
（4）核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、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水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下。
思考原子弹中是否需要镉棒作为控制棒？提示：不需要。
高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第十九章原子核6核裂变学案新人教版选修3_5
6 核裂变1．核裂变(1)核裂变的发觉：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，发觉了铀核的裂变。
(2)核裂变：使重核割裂成中等质量原子的核反映叫做重核的裂变。
(3)铀核裂变的一种核反映方程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映中，自然界中不会自发地产生。
如铀核的裂变要利用中子轰击才能割裂。
【例1】 235 92U 吸收一个慢中子后，割裂成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 ，核反映进程知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。
由此判断该核反映放出的必然是中子，且个数是10。
答案：C2．链式反映(1)概念：由重核裂变产生的中子使裂变反映一代接一代继续下去的进程，叫做核裂变的链式反映。
如图所示。
(2)临界体积要发生核反映，就必需使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情形下，中子通过铀块时，没有碰着铀核而跑到铀块外，因此，要发生链式反映，铀块的体积必需大于某一值，能发生链式反映的铀块的最小体积叫它的临界体积。
(3)产生条件：裂变的链式反映需要必然的条件才能维持下去：①要有足够浓度的铀235；②要有足足数量的慢中子；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映容易进行，最好用浓缩铀235D ．铀块的体积对产生链式反映无影响解析：铀核受到中子的轰击会引发裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情形较多，也可能割裂成多块，并放出2～3个中子。
物理：新人教版选修3-519.6重核的裂变(教案)
第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的构成。
知道放射性和原子核的衰变。
会用半衰期描绘衰变速度，知道半衰期的统计意义。
（2）认识放射性同位素的应用。
知道射线的危害和防备。
例 1 认识放射性在医学和农业中的应用。
例 2 检查房子装饰资料和金饰资猜中拥有的放射性，认识有关的国家标准。
（3）知道核力的性质。
能简单解说轻核与重核内中子数、质子数拥有不一样比率的原由。
会依据质量数守恒和电荷守恒写出核反响方程。
（4）认识原子核的联合能。
知道裂变反响和聚变反响。
关注受控聚变反响研究的进展。
（5）知道链式反响的发生条件。
认识裂变反响堆的工作原理。
认识常用裂变反响堆的种类。
知道核电站的工作模式。
（6）经过核能的利用，思虑科学技术与社会的关系。
例 3 思查核能开发带来的社会问题。
（7）初步认识恒星的演化。
初步认识粒子物理学的基础知识。
例 4 认识加快器在核物理、粒子物理研究中的作用。
2．活动建议：（1）经过查阅资料，认识常用的射线检测方法。
（2）观看有关核能利用的录像片。
（3）举办有关核能利用的科普讲座。
新课程学习19．6重核的裂变★ 新课标要求（一）知识与技术1．知道核裂变的看法，知道重核裂变中能开释出巨大的能量。
2．知道什么是链式反响。
3．会计算重核裂变过程中开释出的能量。
4．知道什么是核反响堆。
认识常用裂变反响堆的种类，认识核电站及核能发电的优缺点。
（二）过程与方法1．经过对核子均匀质量与原子序数关系的理解，培育学生的逻辑推理能力及应用教课图像办理物理问题的能力。
2．经过让学生自己阅读课本，查阅资料，培育学生归纳与归纳知识的能力和提出问题的能力。
（三）感情、态度与价值观1．激发学生热爱科学、探究真谛的激情，建立脚踏实地的科学态度，培育学生基本的科学修养，经过核能的利用，思虑科学与社会的关系。
2．经过教课，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
3．确定世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必定按照能量守恒的看法。
高中物理第十九章原子核核裂变课堂互动学案新人教选修
6 核裂变课堂互动三点剖析一、重核的裂变铀核裂变的几个特点：①铀核裂变能放出巨大的能量；②铀核裂变的产物是多种，同时能放出2—3个(或更多个)中子.例如：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+ n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+.二、链式反应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.裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被杂质裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被杂质吸收，所以就要减少裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积来维持链式反应.参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质达到临界体积时，链式反应就可以持续下去.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4.8 cm ，相应的临界质量只有1 kg 左右.核反应堆不同，临界质量不同.三、裂变反应堆1.核反应堆的主要组成(1)核燃料.用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3％—4％).(2)减速剂.用石墨或重水(使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收).(3)控制棒.用镉做成(镉吸收中子的能力很强).(4)冷却剂.用水或液态钠(把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全).(5)水泥防护层.用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.2.核能发电的优缺点优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济.缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；②核废料处理困难.各个击破【例1】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235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有三分裂和四分裂的情况并放出几个中子，铀235受中子轰击时，裂变的概率大，但可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获快中子才能引起裂变，且概率小，而要引起裂变，铀块体积必须超过临界体积，故正确选项为B 、C.答案：BC【例2】已知铀235的质量为235.043 9 u ，钡141的质量为140.913 9 u ，氪92的质量为91.897 3 u ，每个中子质量为1.008 7 u.1 kg 铀235发生n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+的铀核裂变所放出的能量相当于多少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3.36×107 J 的热量)解析：质量亏损为：△m=(m U +m n )-(m Ba +m kr +3m n )=236.052 6 u-235.837 3 u=0.215 3 u释放的能量：△E =△mc 2≈2020MeV1 kg 铀235含有的铀原子核数目为 N=2351000× 6.02×1023=2.56×1024 个 1 kg 铀完全反应释放的总能量为：E 总=N·△E=2.56×1024 ×2020106×1.60×10-19 J=8.23×1013 J1 t 煤完全燃烧释放的能量为：E=1 000×2.9×107J=2.9×1010 J ，故1 kg 铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的吨数为：n=2.84×103 t.答案：2.84×103 t【例3】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.(1)核反应堆中的“燃料”是U 23592，完成下面的核反应方程式n Xe Sr n U 10)(5490)(102359210++→+；(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀?已知铀核的质量为235.043 9 u ，氙质量为135.907 2u.1 u=1.66×10-27 kg ，浓缩铀中铀235的含量占2％.解析：(1)n Xe Sr n U 10)136(5490)38(102359210++→+.(2)核电站每年放出的热量：Q=P·t=1.0×109×3.6×103×24×365 J=3.2×1016 J.一个U 23592裂变放出的能量：△E=△m ·c 2=(235.043 9-89.907 7-135.907 2-9×1.008 7)×1.66×10-27×(3×108)2J ＝2.3×10-11 J.需要浓缩铀：m=02.0⨯••A N E u Q ＝2.7×103 kg 答案：(1) (2)2.7×103kg2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，在水平匀强电场中，有一带电粒子（不计重力）以一定的初速度从M 点运动到N 点，则在此过程中，以下说法中正确的是（ ）A ．电场力对该带电粒子一定做正功B ．该带电粒子的运动速度一定减小C ．M 、N 点的电势一定有φM ＞φND ．该带电粒子运动的轨迹一定是直线2．2018年5月17日，我国发布了《电动自行车安全技术规范》同家标准，并于2019年4月15日起正式执行。
高中物理第十九章原子核6核裂变学案新人教版选修3_5
6 核裂变一、核裂变1．裂变重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的新原子核,称为裂变．2．铀核裂变用中子轰击铀核,铀核发生裂变,铀核裂变的产物是多样的,其中最典型的反应是生成钡和氪,同时放出三个中子．核反应方程式为：235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.3．链式反应当一个中子引发一个铀核裂变后,反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变,释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程,叫做裂变的链式反应．4．临界体积和临界质量通常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．5．发生链式反应的条件裂变物质的体积必须大于或等于临界体积,或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量．如图所示为我国于1964年10月16日发射的第一颗原子弹爆炸成功的图片．同时,我国政府郑重承诺：中国在任何时候、任何情况下,都不首先使用核武器,不对无核国家或地区使用或威胁使用核武器．我国研制成功原子弹,极大地增强了我国的国防力量．你知道这其中蕴涵的物理知识吗？提示：原子弹是利用重核的裂变反应制成的,在极短时间内能够释放大量核能,发生猛烈爆炸．二、核电站原子核的链式反应可以在人工的控制下进行,从而实现了核能的可控释放,实现可控的条件是控制引起链式反应的中子的数目,方法是在核反应堆中的铀棒之间插入一些镉棒,镉具有极强的吸收中子的能力,当将镉棒插得深一些时,就能多吸收一些中子,使链式反应的速度慢下来,这种镉棒又叫控制棒．核能作为一种新型能源,在人类的发展过程中所起的作用越来越重要．核反应堆中发生着怎样的核反应？提示：核反应堆中发生的是可控链式反应．考点一重核的裂变及链式反应1．铀核的裂变(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,释放出越来越多的核能．(3)核能的释放：由于重核的核子的平均质量大于中等质量原子核的核子的平均质量,因此,铀核裂变为中等质量的原子核时,会发生质量亏损,释放核能．(4)铀的存在形式在天然铀中,主要有两种同位素,99.3%的是238 92U,0.70%的是235 92U,虽然中子都能引起这两种铀核发生裂变,但它们和中子作用的情况明显不同．①235 92U俘获各种能量的中子都会发生裂变,且俘获低能量的中子发生裂变的概率大．②238 92U只有在俘获的中子的能量大于1 MeV时才能发生核反应,且裂变的几率较小．对于低于1 MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞,不能引起核反应．2．链式反应的条件铀块的体积大于或等于临界体积、质量大于或等于临界质量,只要满足其中之一即可．【例1】(多选)关于铀核裂变,下述说法正确的是( )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235D．铀块的体积对发生链式反应无影响1．什么是核裂变？2．什么是链式反应？3．链式反应发生的条件是什么？【答案】BC【解析】铀核受到中子的轰击,会发生裂变,裂变的产物是多种多样的,具有极大的偶然性,但裂变成两种不同的核的情况较多,也有的分裂成多种不同的核,并放出2～3个中子,铀235受中子的轰击时,裂变的概率大,而铀238只有俘获能量较高的中子时才能引起裂变,且裂变的概率小,而要发生链式反应,需使铀块体积大于或等于临界体积,故选项B、C正确．总结提能本题考查了重核裂变的知识．重核裂变是重核受中子轰击后分裂成中等质量核的反应,其释放能量的原因是重核的比结合能比中等质量核小．关于重核的裂变,以下说法正确的是( D )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子进入铀块中时,一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数量减小D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量,所以重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能解析：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发生核反应,是核能转化为其他形式能的过程,而并非中子的能量,故A错误．链式反应是有条件的,即铀块的体积必须大于或等于其临界体积．如果体积小,中子进入铀块时,裂变中产生的中子散失到外界,没有足够的中子,则链式反应就不会发生,故B错误．在裂变反应中核子数是不会减少的,如235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋1010n.其中各粒子质量分别为m U＝235.043 9 u,m n＝1.008 67 u,m Sr＝89.907 7 u,m Xe＝135.907 2 u,质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)≈0.151 0 u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C错误．重核裂变为中等质量的原子核时,由于平均质量减小,发生质量亏损,从而释放出核能,故D正确．故选D.考点二核电站1．核心：核电站的核心是核反应堆,其简化示意图如下：各部分的作用如下：(1)铀棒：由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成,它是核反应堆的燃料． (2)石墨(或重水)：石墨(或重水)作为减速剂,附着在铀棒周围,使反应生成的快速中子变为慢中子,便于铀235吸收,发生裂变．(3)镉棒：主要作用是吸收中子,控制反应速度,所以叫做控制棒． (4)混凝土防护层：屏蔽射线防止放射性污染． 2．核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少：一座百万千瓦级的核电站,一年只消耗浓缩铀30 t 左右,而同样功率的火电站每年要消耗250万吨．(2)污染小：核电对环境的污染比火电小．【例2】 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(23592U 、14156Ba 、9236Kr 、10n 的质量分别为235.043 9 u 、140.913 9 u 、91.897 3 u 、1.008 7 u)；(2)1 kg 铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107J/kg)【答案】 (1)200.6 MeV (2)5.14×1026MeV 2 800 t【解析】 (1)铀核裂变的质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7)u＝0.215 3 u.一个铀235原子核裂变后释放的能量为 ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV≈200.6 MeV. (2)1 kg 铀235中含有原子核的个数为 N ＝103235×6.02×1023≈2.56×1024,1 kg 铀235原子核发生裂变时释放的总能量E ＝N ·ΔE ＝2.56×1024×200.6 MeV≈5.14×1026 MeV.设q 为煤的热值,m 为煤的质量,有E ＝qm ,所以m ＝E q ＝5.14×1026×1.6×106×10－192.94×107kg≈2 800 t. 总结提能 解答此类题的关键在于如何把已知与所求联系起来,特别是要能考虑到利用相对原子质量和阿伏加德罗常数去计算1 kg 铀所含的原子核的个数,只要能想到这儿,一切问题就都迎刃而解了．235 92U 受中子轰击时会发生裂变,产生139 56Ba 和9436Kr,同时放出200 MeV 的能量．现要建设发电能力是50万千瓦的核电站,用铀235作为原子锅炉的燃料．假设核裂变释放的能量全部被用来发电,那么一天需要纯铀235的质量为多少？若改用火力发电,需要燃烧值为2.94×107J/kg 的煤多少吨？阿伏加德罗常数为6.02×1023mol －1.答案：0.527 kg 1.47×103t解析：根据发电功率计算出每天应发电能的总量E ＝24 h×3.6×103×P ＝4.32×1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目 n ＝ 4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(个)． 则对应的质量m ＝n N ·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg ＝0.527 kg. 需要的煤的质量为m ′＝E2.94×107 J/kg ＝4.32×10132.94×107 kg ＝1.47×106 kg＝1.47×103t.重难疑点辨析 了解原子弹的原理原子弹是利用快中子导致链式反应而发生原子爆炸的武器．在裂变材料的体积大于临界体积时,可以使增殖系数K >1,这时中子数可逐代倍增,最后引起原子爆炸．对纯23592U,其K ＝2.若N 0＝1,则到第90代时,中子数已增到N ＝280个,其已大到相当于1 kg 铀的原子数,因此1 kg纯23592U 只要经过80代裂变就可以全部发生裂变．若将1 kg 铀做成球状,其直径不过5 cm,而快中子的速度约为2×107m·s －1,所以裂变进行得极其迅猛,其爆炸可在百分之一秒内完成．原子弹的结构形式有许多种,一般是将两块和多块小于临界体积的23592U(或23392U 、23994Pu 等)放在一个密封的弹壳内,平时这几块相隔一定的距离,所以不会爆炸．使用时可通过引爆装置使它们骤然合为一体,由于其体积超过临界体积,爆炸立刻发生．【典例】 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完成下面核裂变反应方程式：235 92U ＋10n→( )Xe ＋9438Sr ＋210n ＋200 MeV.②铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么？(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,需采取哪些措施？(写两种)【解析】 (1)①根据核反应过程质量数、电荷数守恒可知,23592U 裂变为14054Xe.②裂变自动持续下去的反应叫链式反应．(2)核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层,用来屏蔽射线；放射性核废料要装入特制的容器,埋入地层深处进行处理．【答案】 (1)①14054Xe ②链式反应 (2)见解析原子弹与核电站都是核能利用的成果,都是利用了重核裂变,但原子弹爆炸时的反应速度是不可控的．1．镉棒在核反应堆中的作用是( D ) 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．2.23592U 吸收一个慢中子后,分裂成13654Xe 和9038Sr,还放出( C ) 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10.3．原子核反应有广泛的应用,如用于核电站等,在下列核反应中,属于核裂变反应的是( D )A.105B ＋10n→73Li ＋42He B.23892U→23490Th ＋42He C.147N ＋42He→178O ＋11H D.23592U ＋10n→14156Ba ＋9236Kr ＋310n解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引发裂变,放出2～3个中子促成链式反应,故D 正确．4．(多选)如图是慢中子反应堆的示意图,对核反应堆的下列说法正确的是( BC )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：根据铀235的特点,它更容易吸收慢中子而发生裂变,A 错误；在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变,B 正确；链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数,镉控制棒可以吸收中子,因而可以控制核反应的快慢,即插入得深,吸收得多,反应将变慢,反之将加快,C 正确,D 错误．答案：1.10×103kg解析：反应堆每年提供的核能E 总＝PT η,其中T 表示1年的时间．以M 表示每年消耗的23592U 的质量,得M m U ＝E 总ΔE ,解得M ＝m U PT ηΔE,代入数据得M ＝1.10×103kg.。
高中物理第19章原子核6核裂变学案新人教版选修10
6核裂变[ 学习目标 ] 1.知道什么是核裂变.2. 知道链式反响及链式反响的条件，并能计算裂变开释的核能 .3. 认识裂变反响堆的工作原理，知道怎样控制核反响的速度以及怎样防备核污染．一、核裂变和链式反响[ 导学研究 ]如图1为铀核裂变表示图．图 11．铀核裂变是怎样发生的？答案铀核的裂变(1) 核子受激发：中间子进入铀235 后，便形成了处于激发状态的复核，复核中因为核子的激烈运动，使核变为不规则的形状．(2)核子分裂：核子间的距离增大，因此核力快速减弱，使得原子核因为质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又惹起其余铀核裂变，这样，裂变反响一代接一代继续下去，形成链式反响．2．铀核裂变在自然界中能自觉进行吗？答案重核的裂变只好发生在人为控制的核反响中，在自然界中不会自觉地发生，故铀核裂变不会自觉地进行．要使铀核裂变，第一要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子持续与其余铀核发生反响，再惹起新的裂变，这样就形成了链式反响．[ 知识梳理 ]对核裂变和链式反响的理解1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，此中一种典型的反响是2351144 92 U＋ 0n→ 56891Ba＋36 Kr ＋30n.3．链式反响由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代持续下去的过程，叫做核裂变的链式反响．4．链式反响的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．(2)有足足数目的慢中子．[ 即学即用 ]判断以下说法的正误．(1)铀核的裂变是一种天然放射现象．( × )(2)铀块的质量大于临界质量时链式反响才能不断地进行下去．(√)(3)中子的速度越快，越简单发生铀核裂变．( × )(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三此中子．(×)二、核电站[ 知识梳理 ]1．核电站是利用核能发电，它的中心设备是反响堆，它主要由以下几部分构成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：铀 235 简单捕捉慢中子发生反响，采纳石墨、重水或一般水作慢化剂；(3) 控制棒：采纳在反响堆中插入镉棒的方法，利用镉汲取中子的能力很强的特征，控制链式反响的速度．2．工作原理核燃料裂变开释能量，使反响区温度高升．3．能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反响堆冷却．4．核污染的办理在反响堆的外面需要修筑很厚的水泥层，用来障蔽裂变产物放出的各样射线．核废料拥有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[ 即学即用 ]判断以下说法的正误．(1) 核反响堆是经过调理中子数目以控制反响速度．(√)(2)核反响堆用过的核废料无毒无害．( × )一、重核裂变与其开释核能的计算1．常有的裂变方程(1) 235 1n ―→ 13995 1 92 U ＋54 Xe ＋Sr ＋ 2 n0 38 0 (2) 235114489192 U ＋ 0n ―→ 56 Ba ＋36Kr ＋ 30n2．链式反响发生的条件(1) 铀块的体积大于或等于临界体积．体积超出临界体积时，保证中子能够遇到铀核． (2) 有足够浓度的铀 235.(3) 有足足数目的慢中子．3．裂变反响的能量铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量损失，因此放出能量．一个铀 235 核裂变时开释的 能量假如按 200 MeV 估量， 1 kg 铀 235 所有裂变放出的能量相当于 2 800 t 标准煤完整焚烧开释的化学能，裂变时能产生几百万度的高温．4．铀的同位素中铀 235 比铀 238 更简单发生链式反响．例 1 对于重核的裂变，以下说法正确的选项是 () A ．核裂变开释的能量等于它俘获中子时获得的能量 B ．中子从铀块中经过时，必定发生链式反响C ．重核裂变开释出大批的能量，产生显然的质量损失，因此核子数减少D ．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量损失，放出核能 答案 D分析核裂变开释的能量根源于裂变过程的质量损失，是核能转变为其余形式能的过程，其能量远大于俘获中子时汲取的能量，A 错误， D 正确； 发生链式反响是有条件的， 铀块的体积一定大于或等于临界体积，不然中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式 反响， B 错误；重核裂变时，核子数守恒，C 错误．重核裂变的本质：(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， 同时开释大批的能量，放出更多中子的过程．(2) 重核的裂变是放能核反响， 原由是核反响前后质量有损失， 根根源因是重核的比联合能比中等质量的核的比联合能要小．因此在重核分解为两此中等质量核的过程中要开释能量，而且开释的能量远大于它俘获中子时获得的能量．例 2用中子轰击铀核 ( 235 ，此中的一个可能反响是分裂成钡( 141 Ba) 和氪 ( 9292U)56Kr) 两部分，放36出 3 此中子．各个核和中子的质量以下：m U ＝390.313 9 ×10 － 27 kg ， m n ＝1.674 9 ×10 － 27 kg ； m Ba ＝234.001 6 ×10 － 27 kg ， m Kr ＝152.604 7 ×10 －27 kg.试写出核反响方程，求出反响中开释的核能．答案 1 n ＋ 235 141 92 1－ 11J分析 依据反响前后质量数守恒、电荷数守恒，就能够写出核反响方程．依据核反响前后的质量损失，用爱因斯坦质能方程便可求出开释的核能．铀核裂变方程为1 235 141 92 1 n ＋92U ―→56Ba ＋ Kr ＋ 3 n ，36则核反响前后的质量损失为m ＝ m U ＋ m n － m Ba － m Kr － 3m n ＝3.578 ×10 －28 kg ，由爱因斯坦质能方程可得开释的核能为E ＝2×10 － 28×(3 ×10 8) 2J ＝ 3.220mc ＝3.578 2×10 －11 J.铀核裂变开释核能的计算(1) 第一算出裂变反响中的质量损失m .(2) 依据 E ＝ mc 2 计算开释的核能．(3) 若计算必定质量的铀块完整裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核( 设为 n ) ，则铀块裂变开释的核能E ＝ n E .二、核电站1．核电站的主要零件及作用以下表：零件热循环名称慢化剂控制棒保护层介质项目采纳的 石墨、重水或普镉水或液态的金很厚的水泥外壳资料 通水 ( 也叫轻水 ) 属钠作用降低中子速度，汲取中子，控 把反响堆内的 障蔽射线，防备便于铀 235 汲取 制反响速度热量传输出去放射性污染2. 核电站发电的长处(1) 耗费的核燃料少．(2) 作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大，所能供给的能量大．(3) 对环境的污染要比火力发电小．例 3如图 2 是慢中子反响堆的表示图，对该反响堆的以下说法中正确的选项是()图 2A．铀 235 简单汲取快中子后发生裂变反响B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变为慢中子，慢中子简单被铀235 俘获而引起裂变反响C．控制棒由镉做成，当反响过于强烈时，使控制棒插入浅一些，让它少汲取一些中子，链式反响的速度就会慢一些D．要使裂变反响更强烈一些，应使控制棒插入深一些，使大批快中子碰撞控制棒后变为慢中子，链式反响的速度就会快一些答案B分析快中子简单与铀235 擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变为慢中子，慢中子简单被铀235 俘获而惹起裂变反响，选项 B 正确， A 错误；控制棒由镉做成，镉汲取中子的能力很强，当反响过于强烈时，使控制棒插入深一些，让它多汲取一些中子，链式反响的速度就会慢一些，选项C、D 都错误 .1． ( 多项选择 ) 对于核反响堆，以下说法正确的选项是()A．铀棒是核燃料，裂变时开释核能B．镉棒的作用是控制反响堆的功率C．石墨的作用是汲取中子D．冷却剂的作用是控制反响堆的温度和输出热能答案ABD分析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故 A 正确；镉棒汲取中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反响速度，即控制反响堆功率，故 B 正确；慢中子最简单引起核裂变，所以在快中子遇到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反响堆冷却，控制温度，故D正确．2．一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反响的裂变方程为23592U＋10n→X＋9438Sr＋120n，则以下表达正确的选项是()A． X 原子核中含有86 此中子B． X 原子核中含有141 个核子2C．因为裂变时开释能量，依据E＝ mc，因此裂变后的总质量数增添D．因为裂变时开释能量，出现质量损失，因此生成物的总质量数减少答案A分析X 原子核中的核子数为(235 ＋1) － (94 ＋ 2) ＝ 140 个，B错误；中子数为 140－ (92 －38)＝ 86 个， A 正确；裂变时开释能量，出现质量损失，可是其总质量数是不变的， C 、 D 错误． 3． ( 多项选择 ) 秦山核电站第三期工程的两个 6×105 kW 发电机组已实现并网发电．发电站的核能235()根源于 92 U 的裂变，以下说法正确的选项是A ．反响堆中核反响速度往常是采纳调理23592U 的体积来控制的B. 23592U 的一种可能的裂变是23592U ＋ 01n ―→13954 X e ＋3895 Sr ＋ 201n235C. 92 U 是天然放射性元素，高升温度后它的半衰期会缩短235－ 11JD ．一个 92 U 裂变能放出 200 MeV 的能量，即 3.2 ×10 答案 BD分析反响堆中核反响速度由控制棒( 镉棒 ) 汲取中子的多少来控制，235裂变有多种可A 错； 92U 能性，B 对；放射性元素的半衰期由原子核自己决定，与温度、压强等外界条件没关，C 错；经过计算知， D 正确．4．一个铀 235 汲取一此中子后发生的一种核反响方程是 235 113690192U ＋ 0n → 54 Xe ＋ 38Sr ＋ 100n ，放出的能量为 E ，铀 235 核的质量为 M ，中子的质量为 m ，氙 136 核的质量为 m 1，锶 90 核的质量为m 2，真空中光速为 c ，则开释的能量 E 等于 ()122122A ． ( M － m － m ) cB ． ( M ＋ m － m － m ) cC ．( － 1－2－9 )2D ．( 1＋ 2＋9 － )2M m mm cm m m M c答案 C分析 铀 235 裂变时的质量损失m ＝ M ＋ m －m 1－ m 2－ 10m ＝ M － m 1－ m 2－ 9m ，由质能方程可得＝2＝ ( －9－1－2)2.E mc M m m m c一、选择题 (1 ～4 题为单项选择题， 5～ 6 题为多项选择题 )1．链式反响中，重核裂变时放出的可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分析在重核的裂变中，铀235 需要汲取一个慢中子后才能够发生裂变，因此重核裂变时放出的可使裂变反响不断进行下去的粒子是中子．2．中国承诺到 2020 年碳排放量降落40%～ 45%，为了实现负责任大国的承诺，我们将新建核电站项目．当前对于核电站获得核能的基本核反响方程可能是( )A. 235190＋ 136192 U ＋ 0n → 38Sr 54 Xe ＋100nB. 242411Na ―→12 Mg ＋－1 eC. 14417 17 N ＋ 2He ―→ 8 O ＋ 1H D.答案 A分析重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两此中等质量的原子核，A 是裂变反响， A正确； B 为 β 衰变， C 是发现质子的反响， D 是 α 衰变．3．在众多的裂变反响中，有一种反响方程为 23511419292U ＋0n → 56 Ba ＋ 36Kr ＋ a X ，此中 X 为某种粒子， a为 X 的个数，则 ()A ． X 为中子， a ＝ 2B ． X 为中子， a ＝ 3C ．X 为质子， ＝2aD ． X 为质子， a ＝ 3答案 B分析依据核电荷数守恒可知，X 的电荷数为10， X 必为中子 0n ，由质量数守恒可知， a ＝ 3，选项 B 正确．4．1938 年哈恩用中子轰击铀核， 发现产物中有原子核钡 (Ba) 、氪 (Kr) 、中子和一些 γ 射线．下 列对于这个实验的说法中正确的选项是 ( )A ．这个实验的核反响方程是 235 1 144 89 1 92U ＋ n →56Ba ＋36 Kr ＋ n0 0B ．这是一个核裂变过程，反响后粒子质量之和大于反响前粒子质量之和C ．这个反响中开释出的能量不能够用爱因斯坦的质能方程来计算D 实验中产生的 γ 射线穿透能力极强答案D分析依据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反响方程应为：235 1144 89 Kr ＋3 192U ＋ n →56Ba ＋36n ，选项 A 不正确；铀核裂变过程中产生 γ 射线，放出能量，发生质量损失，开释的能量可依据爱因斯坦的质能方程计算，选项 B 、C 不正确； 核反响中产生的 γ 射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D 正确．5．当一个重核裂变时，它所产生的两个核 ()A ．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B ．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C ．裂变时开释的能量等于俘获中子时获得的能量D ．可能是多种形式的两个核的组合答案BD分析 一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，因此新产生的两个核的中子数比裂变前重核的要少，选项B 正确；裂变时放出的能量主假如反响前后质量损失而产生的能量，要远大于俘获中子时获得的能量，C 项错；重核裂变的产物是多种多样的，D 项正确．6．日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反响堆芯， 停止了铀的裂变链式反响．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等持续衰变不断开释能量，核燃料棒温度不断上涨，对周边环境产生了巨大的危害．则以下说法正确的选项是()A．控制棒经过汲取中子来实现对核反响的控制B．日本以后向反响堆灌输海水，能够降温，但大批的被污染的海水外泄，对周边环境产生了巨大的危害C．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大D．核泄露中放射性物质对人类是有害的答案ABD分析控制棒经过汲取中子来实现对核反响速度的控制，选项 A 正确；日本以后向反响堆灌注海水，大批的被污染的海水外泄，泄露中放射性物质对周边环境产生了巨大的危害，选项B、 D正确；因为核反响有能量开释，可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小，故 C 错误．二、非选择题7．裂变反响是当前核能利用中常用的反响，以原子核235U 为燃料的反响堆中，当2359292U俘获一个慢中子后发生的裂变反响能够有多种方式，此中一种可表示为235＋1→139＋94192 U0n54 Xe38 Sr＋30n235． 043 9 1.008 7138.917 893.915 4反响方程下方的数字是中子及相关原子的静止质量( 以原子质量单位 u 为单位 ) ，已知 1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ，此裂变反响开释出的能量是________ MeV.答案180分析此裂变反响的质量损失为：(235.043 9＋ 1.008 7) u － (138.917 8 ＋ 93.915 4＋3×1.008 7) u ＝ 0.193 3 u，因为 1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ，＝931.5 ×0.193 3 MeV ≈180 MeV.E8．现有的核电站常用的核反响之一是：23511431092 U＋ 0n―→ 60 Nd＋Zr＋30n＋8－ 1e＋ν(1)核反响方程中的ν 是反中微子，它不带电，质量数为零，试确立生成物锆(Zr) 的电荷数与质量数；(2) 已知铀核的质量为 235.043 9 u，中子的质量为 1.008 7 u，钕 (Nd) 核的质量为 142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，1 u ＝1.660 6 ×10－27 kg,1 u 相当于 931.5 MeV的能量．试计算 1 kg铀 235 裂变开释的能量为多少？答案(1)40 90(2)8.1 ×10 13 J分析(1)锆的电荷数 Z＝92－60＋8＝40，质量数 A＝236－146＝90.(2)1 kg铀 235 中铀核的个数为124不考虑核反响中生成的电子质量， 1 个铀 235 核裂变产生的质量损失为m＝0.212 u，开释的能量为E＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV，则 1 kg 铀 235 完整裂变开释的能量为E＝n E＝2.56×1024×197.5 MeV≈8.1×1013J.。
19.6 核裂变 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (1)
6 核裂变三维教学目标1、知识与技能（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。
2、过程与方法（1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，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；（2）通过让学生自己阅读课本，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
3、情感、态度与价值观（1）激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系；（2）通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性；（3）确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。
教学重点：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。
教学难点：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。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学过程：（一）引入新课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。
（二）进行新课1、核裂变（fission）提问：核裂变的特点是什么？（重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变）总结：重核分裂成 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？（只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能） 总结：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。
高中物理第十九章原子核6核裂变课堂互动学案新人教版选修3-5(new)
6 核裂变课堂互动三点剖析一、重核的裂变铀核裂变的几个特点：①铀核裂变能放出巨大的能量；②铀核裂变的产物是多种，同时能放出2-3个(或更多个）中子。
例如：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+ n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+。
二、链式反应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.裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被杂质裂变物质吸收而没有产生裂变,也有的可能被杂质吸收,所以就要减少裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积来维持链式反应.参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质达到临界体积时，链式反应就可以持续下去.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4.8 cm ，相应的临界质量只有1 kg 左右.核反应堆不同，临界质量不同。
三、裂变反应堆1.核反应堆的主要组成(1）核燃料。
用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3％-4％)。
（2）减速剂.用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收）.（3）控制棒.用镉做成（镉吸收中子的能力很强)。
（4）冷却剂.用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全)。
(5）水泥防护层.用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.2.核能发电的优缺点优点：①污染小;②可采储量大；③比较经济.缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染;②核废料处理困难.各个击破【例1】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235D.铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多,也有三分裂和四分裂的情况并放出几个中子，铀235受中子轰击时，裂变的概率大，但可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获快中子才能引起裂变，且概率小，而要引起裂变,铀块体积必须超过临界体积，故正确选项为B 、C.答案：BC【例2】已知铀235的质量为235.043 9 u ，钡141的质量为140.913 9 u,氪92的质量为91.897 3 u ，每个中子质量为1.008 7 u.1 kg 铀235发生n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+的铀核裂变所放出的能量相当于多少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3。
高中物理第十九章原子核六核裂变学案新人教选修
六、核裂变【学习目标】1．知道核裂变反应。
2．知道链式反应的发生条件。
3．知道原子弹原理4．了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型。
5．知道核电站的工作模式。
【新知预习】一.核裂变1．裂变：重核分裂成________的核，释放出核能的反应，称为裂变．2．典型铀235的裂变方程：________________.3．链式反应：铀235核裂变时释放出2～3个________，这些________又继续引起其他铀核裂变，这样就能使裂变不断进行下去，称为链式反应．【疑难点拨】 1.对铀核裂变的正确理解(1)发现：1938年底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，向核能的利用迈出了第一步．(2)核反应方程：裂变产物多种多样，典型的裂变反应是：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.2．链式反应的条件(1)首先要要有慢中子；(2)发生链式反应的另一个重要因素是铀块的体积要大于临界体积.二．核电站1．核电站：是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：________；(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、________或________作慢化剂；(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉________的特性，就可以容易地控制链式反应的速度．2．工作原理：核燃料________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，________.【导析探究】导析一：核裂变例1 关于重核裂变的说法正确的是( )A．重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核的中子数多B．只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应C．为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子D．裂变过程中释放能量，质量亏损例2 关于铀核裂变，下述说法正确的是( )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235D．铀块的体积对产生链式反应无影响导析二：核电站例3 每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)例4 某核电站装机容量为3.0×108W．如果1 g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，此核电站每年要消耗多少铀235？(一年按365天计算)【当堂检测】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、原子能聚存系统和输送系统2．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，以改变中子数D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度3．一个铀核裂变时，产生的两个中等质量的新核( )A．一定是稳定的B．含有的核子数较裂变前减小C．裂变时产生的两个中等质量的新核是确定的D．裂变时的两个中等质量的新核可以是多种形式的组合高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理 19.6 重核裂变导学案 新人教版选修
高中物理 19.6 重核裂变导学案新人教版选修19、6 重核裂变导学案新人教版选修3-5策略与反思纠错与归纳学习目标（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。
★学习重点：【自学过程】自学一：阅读下列问题，自学教材p83-84第一部分“核裂变”，自学完成后完善知识点梳理。
1、什么是核裂变？2、铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是什么样的？3、链式反应是怎样进行的？4、什么是临界体积（临界质量）？5、裂变反应中的能量是怎样计算的。
自学二：阅读下列问题，自学教材p85-86第二部分“核电站”，自学完成后完善知识点梳理。
问题1、核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？问题2、核能发电的优点、缺点？补充：1、了解原子弹的原理及它的危害。
2、了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。
例题1、下列核反应中，表示核裂变的是（）A、B、C、D、例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8、21010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）【自我检测】1、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235D、铀块的体积对链式反应无影响2、在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止、（）A、核爆炸B、放射线外泄C、快中子外泄D、慢中子外泄3、下列四种原子核中平均质量最小的是、（）A、铁56B、氦4C、铀238D、钍2344、铀235容易俘获哪一种粒子而发生裂变释放核能、（）A、快中子B、慢中子C、α粒子D、质子5、下列核反应中，表示核裂变的是：（）A、B、U+ n→ Br+ KrC、C→N+D、Be+He→ C+ n6、补充下面的裂变方程U+ n→ Sr+ Xe +（）氢弹中用氘核和氚核合成氦核，写出核反应方程________________________________、7、铀238俘获中子后形成铀239，再经两次β衰变，可成为原子反应堆中的燃料钚239、写出其方程式______________________________________________________________、8、一个铀235原子核吸收一个中子后，裂变成两个新的原子核，并放出两个中子、经测量，这两个新原子核的质量分别为232、3210-27kg和155、9410-27kg、已知铀235原子核的质量为390、310-27kg，中子质量为1、6710-27kg、则一个铀235原子核裂变时释放的核能为______J=______eV、9、世界上第一座原子能发电站每秒需要28、5106J的能量，设一个铀235的原子核裂变时能放出约196MeV的能量，它一天需要多少铀燃料？相当于多少燃烧值为2、9107J/kg的煤完全燃烧放出的能量？。
2021学年高中物理第十九章原子核第六节核裂变学案人教版选修3_5.doc
第六节 核裂变 【素养目标定位】 ※知道什么是裂变 ※ 了解铀核的裂变特点※ 知道重核裂变能放出能量，知道链式反应※了解核电站的工作原理【素养思维脉络】课前预习反馈教材梳理·夯基固本·落实新知知识点1 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23592U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋__310n__。
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__。
知识点3 核电站1．核电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。
各部分作用如下：(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)制成__铀棒__作为核燃料，释放__核能__。
(2)减速剂：用__石墨、重水或普通水__，使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收。
(3)控制棒：由吸收中子能力很强的__镉__制成，用以控制__反应速度__。
(4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的__水泥壁__，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。
2．核电站与火电站相比有何优缺点(1)优点：①核电站消耗的燃料__很少__。
②作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量__很大__。
③火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要__少得多__。
(2)缺点：①一旦核泄漏会造成严重的__核污染__。
②核废料处理__比较困难__。
思考辨析『判一判』(1)只要铀块的体积大于临界体积，就可以发生链式反应。
(×)(2)中子从铀块中通过时，一定发生链式反应。
(×)(3)重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小。
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第6节核_裂_变1．核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。
2．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。
3．链式反应的条件：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。
一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。
2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U ＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应。
4．链式反应的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。
二、核电站1．核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。
2．慢化剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。
3．控制棒为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。
4．能量输出核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高，水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
5．核能发电的效益(1)一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要烧煤250万吨。
(2)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。
(3)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、石油等所提供的能量大15倍左右，核电对环境的污染比火电小。
6．核污染的处理为阻止射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制容器，深埋地下。
1．自主思考——判一判(1)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。
(√)(2)铀核裂变时能释放出多个中子。
(√)(3)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的。
(√)(4)核裂变释放的大量核能是通过在反应堆内外循环流动的液体传输出去的。
(√)(5)核电废料难以处理，对环境的污染比火电大。
(×)2．合作探究——议一议(1)铀核的裂变是一种天然放射现象吗？提示：不是。
铀核在受到中子轰击后才发生裂变，不是天然放射现象，属于核反应。
(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。
(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。
(3)常见的裂变方程：①235 92U＋10n→139 54Xe＋9538Sr＋210n。
②235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。
2．链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积。
(2)铀块的质量大于临界质量。
以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足。
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。
4．铀235比铀238更易发生链式反应在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况不同。
(1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大。
(2)铀238：只有俘获能量大于1 MeV的中子才能发生裂变，且裂变的几率小。
能量低于1 MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变。
因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀235。
[典例] 1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线。
下列关于这个实验的说法中正确的是( )A．这个实验的核反应方程是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋10nB．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D．实验中产生的γ射线穿透能力极强[思路点拨](1)核反应方程必须满足质量数守恒和核电荷数守恒。
(2)核反应为放能反应时反应前粒子的质量之和一定大于反应后粒子的质量之和。
[解析] 根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：235 92U＋10n―→144 56Ba ＋8936Kr＋310n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C不正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项D正确。
[答案] D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。
1．关于重核的裂变，以下说法正确的是( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析：选D 核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错，D对；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错；重核裂变时，核子数守恒，C错。
2．(多选)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，最好用铀235而不用铀238D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：选BC 铀核受到中子的轰击，会引起裂变，放出2～3个中子，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，只是裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，A错误，B 正确。
铀235受慢中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，C正确。
而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故D错误。
3．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料。
23592U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和8936Kr两部分，并产生________个中子。
要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。
解析：核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：23592U＋10n→14456Ba ＋8936Kr＋310n，即产生3个中子。
临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积。
答案：3 大于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1961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。
图1961(2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒。
控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度。
(3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电。
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] 在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优点，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。
核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
(1)核反应方程式235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n 为中子，X 为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________。
以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE ＝________。
(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106 kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%。
假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝2.78×10－11 J ，铀核的质量m U ＝390×10－27 kg ，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的235 92U 的质量。
[解析] (1)依据电荷数守恒和质量数守恒可判断X 为10n ，a 为3，由质能方程知释放的能量为ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2。
(2)因核电站的核能转化效率为40%，故核电站消耗核能的功率为P ′＝P 40%＝10640%kW ＝2.5×106 kW 。
则核电站每年所需核能为 E ＝P ′t ＝2.5×109×3.15×107 J ＝7.875×1016 J 。