《核裂变》导学案2
精品K12学习高中物理《19.6 核裂变》导学案(无答案)新人教版选修3-5
1.核电站主要结构以及各部分的作用：请分析核电中站中反应堆的构造及作用。
2.慢化剂:为什么要用慢化剂将裂变产生的快中子变为慢中子？用什么作慢化剂？
3.核裂变速度的控制：原子弹也是链式反应的核裂变，它在瞬间释放巨大的 能量，如何使核裂变的速度慢下来？用什么控制裂变的速度？
4.核裂变释放的核能向电能的转变：如何实现裂变释放的核能转变为电能？核反应有很强的放射性，如何防止核泄漏和核辐射 ？
二、合作探究
探究一、探究核裂变
1.链式反应的条件：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 链式反应一定会自动进行下去，不需要什么条件，这种观点正确 吗?
2.核裂变能量的释放：核裂变时为什么会有能量释放?如何计算核裂变时释放的能量?
3.原子弹 ：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?
核裂变
课题
19-6核裂变
课型
新课（第1课Leabharlann ）学习目标1、知道知道重核的裂变反应；
2、知道链式反应的条件；
3、了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型；
4、知道核电站的工作模式。
学法
导学案学习
项目
预习
归纳改正
评分
时间
重点
1、链式反应及其条件；2、裂变反应堆及如何控制核反应速度。
难点
1 、链式反应的延续过程的认识；2、核反应速度的控制。
4.下列说法不正确的是()
A H H He n是聚变B U n Xe Sr+ n是裂变
C Ra Rn He是衰变D Na Mg e是裂变
三、我的疑惑
初中阶段的核裂变教案
初中阶段的核裂变教案教学目标：1. 让学生了解核裂变的定义和过程。
2. 使学生掌握核裂变的特点和应用。
3. 培养学生的科学思维和创新能力。
教学重点：1. 核裂变的定义和过程。
2. 核裂变的特点和应用。
教学难点：1. 核裂变过程的示意图的绘制。
2. 核裂变和核聚变的区别。
教学准备：1. 电脑和投影仪。
2. 核裂变过程的示意图。
3. 核裂变和核聚变的区别的资料。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：什么是核能？核能是如何产生的？2. 学生回答后，教师总结：核能是指原子核发生变化时释放出的能量，其中最重要的两种核反应是核裂变和核聚变。
二、核裂变的定义和过程（15分钟）1. 教师展示核裂变过程的示意图，并讲解核裂变的定义：核裂变是指重核分裂成两个或多个轻核，同时释放出大量能量的过程。
2. 学生跟随教师一起绘制核裂变过程的示意图，加深对核裂变过程的理解。
三、核裂变的特点和应用（20分钟）1. 教师讲解核裂变的特点：核裂变释放的能量巨大，核裂变的过程是不可逆的，核裂变产生的放射性废物对环境有严重影响。
2. 学生通过资料了解核裂变的应用：核裂变反应堆、核武器等。
四、核裂变和核聚变的区别（10分钟）1. 教师展示核裂变和核聚变的区别的资料，并讲解两者的本质区别：核裂变是重核分裂成轻核，核聚变是轻核聚变成重核。
2. 学生通过对比核裂变和核聚变的示意图，加深对两者区别的理解。
五、课堂小结（5分钟）1. 教师引导学生总结本节课所学的核裂变的定义、过程、特点和应用。
2. 学生分享自己的学习收获和感悟。
六、作业布置（5分钟）1. 绘制核裂变过程的示意图。
2. 查阅资料，了解核裂变在生活中的应用。
教学反思：本节课通过讲解和示意图的绘制，使学生了解了核裂变的定义、过程、特点和应用，并对核裂变和核聚变的区别有了清晰的认识。
在教学中，要注意引导学生思考和讨论，激发学生的科学思维和创新能力。
同时，要关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和节奏，提高教学效果。
高中物理第4章第2节核裂变学案鲁科版选修35
核裂变核裂变是指重核分裂为质量较小的核并释放出 能量的反响，这个放出的能量称为裂变能、 核能或原 子能。
2．链式反响：由重核裂变产生的中子使裂变反响 一代接一代继续下去且不断加强的过程。
3．链式反响的条件：发生裂变物质的体积大于临 界体积。
4．核反响堆是能维持和控制核裂变的装置。
包括 堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等局部。
堆 芯又由燃料棒、减速剂和冷却剂组成。
1．重核的裂变用中子轰击铀核，发现铀核分裂成质量相近的两局部，并释放出能量，这种核反定义应过程叫做核裂变裂变能 核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能典型裂 1 23595 139 1n ＋ 92U ―→38Sr ＋54Xe ＋20n变反响1 235141 92 1 092U ―→5636n ＋ Ba ＋ Kr ＋3n链式反响235释放出的中子继续轰击(1)定义：当中子轰击92U 核使其裂变释放出巨大能量的同时，U ，使之发生裂变，这样不断继续下去，中子会不断增加，裂变反响就会不断加强，就形成 了裂变的链式反响。
临界体积：能够发生链式反响的铀块的最小体积。
3．核反响堆核反响堆是用人工的方法控制链式反响的速度，维持和控制核裂变的装置。
包含堆芯、235921中子反射层、控制系统和防护层等局部。
堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成。
中子反射层：反射核裂变中产生的中子，进一步参加链式反响。
控制系统：①控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反响的速度。
②中子强度检测器：当反响太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子；反响较弱时，控制棒能自动抽出一些，少吸收中子。
防护层：用厚厚的水泥墙制成，防止放射线的外泄。
4．核反响堆主要组成局部的原料及其作用原料作用核燃料浓缩铀(铀棒)释放核能减速剂石墨或重水变快中子为慢中子控制棒镉棒或硼钢棒吸收中子，控制反响速度保护层厚水泥壁防止辐射热交换器水(或液体金(冷却系冷却和输出热能属钠、空气)统)1．自主思考——判一判原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程。
2019_2020学年高中物理第4章核能第2节核裂变教学案鲁科版选修3_5
第2节 核裂变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．(重点)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．(重点＋难点) 4.知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型．[学生用书P55]一、重核的裂变1.核裂变：像中子轰击铀核分裂成质量相近的两部分那样，重核分裂成质量较小的核的反应，称为核裂变．2.裂变能：核裂变释放的能量，也称核能或原子能．3.铀核的裂变(1)两种常见的核反应方程：23592U ＋10n →139 54Xe ＋9538Sr ＋210n 235 92U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310n(2)铀核裂变释放的能量是巨大的，裂变反应中每个核子释放的能量约为1__MeV ．1．(1)铀核的裂变是一种天然放射现象．( ) (2)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．( ) 提示：(1)× (2)×二、链式反应1.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，成为链式反应．2.发生条件(1)有持续不断的中子源． (2)达到临界体积．发生链式反应为何会有临界体积呢？提示：原子核的体积很小，原子内部绝大部分是空隙．如果铀块的体积不够大，中子通过铀块时可能碰不到铀核而跑到铀块外面去．三、裂变反应堆1.用人工的方法控制链式反应的速度，人们制成了核反应堆，它是能维持和控制核裂变的装置．2.核反应堆包含堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分．堆芯又由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．2．(1)在核反应中，中子的速度越大越容易击中铀核．( ) (2)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．( ) (3)核反应堆用过的核废料无毒无害．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)×重核的裂变及链式反应[学生用书P56]1.裂变的发现：1938年12月，德国化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.裂变的解释：重核被中子轰击后，与中子复合成一个处在高激发态的同位素，这种重核的同位素要发生形变，从一个接近球形的核变为一个拉长的椭球形的核，核子间的距离增大，核力减小不足以抵消质子间的库仑斥力而恢复原状最后分裂成两部分，同时放出中子．3.裂变过程为什么能放出能量中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量.23592U 的裂变是很常见的一种重核裂变，它裂变的反应物和生成物有多种，其中有两种很典型的反应是：235 92U ＋10n →139 54Xe ＋9538Sr ＋210n 235 92U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋310n在重核裂变过程中，核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，但反应前后质量不同，发生了质量亏损，释放出能量．计算一个铀核在上述第二种裂变过程放出的能量．已知m (23592U)＝235.043 9 u ，m n ＝1.008 7 u ，m (14156Ba)＝140.913 9 u ，m (9236Kr)＝91.897 3 u ，且1 u 质量对应的能量为931.56 MeV裂变前：m 1＝(235.043 9＋1.008 7) u ＝236.052 6 u 裂变后：m 2＝(140.913 9＋91.897 3＋3×1.008 7) u ＝ 235．837 3 u质量亏损：Δm ＝0.215 3 u释放能量：ΔE ＝0.215 3×931.56 MeV ＝200.56 MeV. 4.重核裂变的条件(1)重核的裂变只能发生在人为的核反应中，自然界中不会自发地产生裂变，而是发生衰变．(2)要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使其分裂，并放出更多的中子，这些中子再去轰击更多的铀核，产生更多的中子，就形成了链式的反应．如图所示(3)链式反应速度很快，如不加以控制，能量在瞬间急剧释放引起剧烈爆炸(如原子弹)．如果运用一定方法加以控制就可以和平利用这种巨大的能量(如核电站、核潜艇等)．(1)235 92U裂变的产物是多种多样的，但裂变反应的依据是实验事实，不能仅凭反应前后质量数和电荷数守恒编造裂变反应．(2)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铀块的体积大于临界体积．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，所以核子数要减小D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能[思路点拨] 重核裂变问题，要注意明确下列三点：(1)原子核裂变时核能的来源；(2)链式反应能够发生的条件；(3)裂变反应遵循的规律．[解析] 根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，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．因此其释放的能量是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．在裂变反应中质量数、核电荷数均守恒，即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、B、C均错；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，故选D.[答案] D在重核的裂变反应中仍然遵循质量数守恒与核电荷数守恒．核能的利用[学生用书P57]1.原子弹杀伤力强大的原因：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的，这是核能的和平利用，因此核电站是可控的链式反应．2.核反应堆——核电站的心脏：裂变反应堆是核电站的心脏，它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见下表：组成部分材料作用裂变材料浓缩铀(235 92U)提供核燃料(核燃料)续组成部分材料作用慢化剂(减速剂)石墨、重水或普通水使裂变产生的快中子减速控制棒镉吸收减速后的中子，控制反应速度反射层石墨阻止中子逃逸热交换器水产生高温蒸气，推动汽轮发电机发电防护层金属套和钢筋混凝土防止射线对人体及其他生物体的侵害关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是 ( ) A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度[思路点拨] 本题考查对反应堆中各种材料的用途的认识．[解析] 镉棒不是离子源不会释放中子，A错误；也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误；镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出少吸收中子，故C正确．[答案] C现已建成的核电站的能量来自于( )A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量解析：选 C.核电站的核心设施就是核反应堆，核反应堆的核心技术就是用人工的方法控制重核裂变链式反应的速度，所以核电站的能量来自重核裂变放出的能量．裂变核能的计算[学生用书P58]现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：235 92U ＋10n ―→143 60Nd ＋A Z Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(U)核的质量为235.049 3 u ，中子质量为1.008 7 u ，钕(Nd)核质量为142.909 8 u ，锆核质量为89.904 7 u ．又知1 u ＝1.660 6×10－27kg ，试计算1 kg 铀235大约能产生的能量是多少？[思路点拨] 根据核反应前后质量数和电荷数守恒确定锆(Zr)的质量数和电荷数，先求一个23592U 裂变释放出的能量，再求1 kg 23592U 的原子核数，最后求出1 kg 23592U 裂变释放的能量．[解析] (1)根据电荷数和质量数守恒，可得 Zr 的电荷数Z ＝92－60＋8＝40， 质量数A ＝236－143－3×1＝90. (2)质量亏损Δm ＝(m U ＋m n )－(m Nd ＋m Zr ＋3m n )＝0.217 4 u. 一个铀核裂变释放能量ΔE ＝Δm ×931.56 MeV ＝0.217 4×931.56 MeV ≈202.5 MeV ， 1kg 铀核含有的原子核数为n ＝1 000235×6.02×1023个≈2.562×1024个， 1kg 铀核产生的能量E 总＝n ·ΔE ＝2.562×1024×202.5 MeV≈5.2×1026MeV ＝5.2×1026×106×1.6×10－19J≈8.3×1013 J.[答案] (1)40 90 (2)8.3×1013J[随堂检测] [学生用书P58]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，但铀核的质量无论怎样，只要组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应，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．2.(多选)下列核反应方程及其表述正确的是( ) A.94Be ＋42He ―→126C ＋10n 是人工核转变 B.22892U ―→22490Th ＋42He 是α衰变C.23592U ＋10n ―→9236Kr ＋14156Ba ＋310n 是裂变反应 D.2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1e 是裂变反应解析：选ABC.A 是人工核转变，B 是α衰变，C 是裂变，D 是β衰变，故D 不正确． 3.核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、调速剂、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解析：选A.根据核反应堆的基本特点及组成确定．故正确答案为A.4.(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( )A ．核能发电对环境的污染比火力发电要小B ．核能发电对环境的污染比火力发电要大C ．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D ．重核裂变是比较清洁的能源，污染较小解析：选ACD.目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，但也有一定的污染，故A 、C 、D 正确，B 错误．5.二战末期，美国在日本广岛投下的原子弹相当于2万吨TNT 炸药释放的能量，已知1 kg TNT 炸药爆炸时释放的能量是4.2×106J ，则该原子弹含有纯23592U 多少千克？(1个23592U 原子核裂变时放出200 MeV 能量，阿伏伽德罗常数N A ＝6.02×1023个/mol)解析：2万吨TNT 炸药爆炸时放出的能量E ＝2×107×4.2×106J ＝8.4×1013J ， 1个23592U 原子核放出的能量ΔE ＝200 MeV ， 设纯235 92U 的质量为M ，则E ＝N ΔE ＝M235N A ΔE ，故M ＝235E N A ΔE ＝235×8.4×10136.02×1023×200×106×1.6×10－19 g ≈1.0×103g ＝1.0 kg.答案：1.0 kg[课时作业] [学生用书P101(独立成册)]一、单项选择题1.下列关于重核裂变的说法中正确的是( )A．裂变过程中释放能量B．裂变过程中吸收能量C．反应过程中质量增加D．反应过程中质量不变解析：选A.重核裂变成两个或多个中等质量的原子核，质量减少，释放出能量．2.在核反应堆外修建很厚的水泥墙是为了防止( )A．核爆炸B．放射线外泄C．核燃料外泄D．慢中子外泄解析：选B.核反应堆的核燃料一般是铀235，它具有很强的放射性，其衰变时放出的射线能对人体造成极大的伤害，在其外修建很厚的水泥墙就是为了防止放射线外泄，B正确．3.人类通过链式反应利用核能的方式有( )A．利用可控制的快中子链式反应，制成原子反应堆B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹C．利用可控制的慢中子链式反应，制成原子弹D．利用不可控制的慢中子链式反应，制成原子弹解析：选 B.原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能；原子核反应堆释放核能的速度是稳定的，链式反应的速度可以控制，因此答案选B.4．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%.为了实现负责任大国的承诺，我国将新建核电站项目．目前关于该电站获取核能的基本核反应方程可能是( )A.235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋1010nB.2411Na―→2412Mg＋0－1eC.14 7N＋42He―→17 8O＋11HD.238 92U―→234 90Th＋42He解析：选 A.目前已建成的核电站的能量来源于重核的裂变，重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A正确；B为β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变．5.下面是铀核裂变反应中的一个为23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n，已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( )A ．质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2) uB ．质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7) MeVC ．释放总能量为ΔE ＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2JD ．释放总能量为ΔE ＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV解析：选D.质量亏损是反应物与生成物之差，差值可用“u ”或“kg ”作单位，前者直接用1 u 的亏损放出931.5 MeV 的能量计算，后者核能的单位是焦耳．6.1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A 为阿伏伽德罗常数)( )A ．N A ×196 MeVB ．235N A ×196 MeVC ．235×196 MeVD.N A235×196 MeV 解析：选D.由于1 mol 的铀核质量为235 g ，1 g 铀235 摩尔数为1235，因此1 g 铀235释放的能量E ＝N A235×196 MeV ，故D 正确． 7.一个235 92U 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235 92U ＋10n ―→abX ＋9438Sr ＋210n ，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 ＝mc 2，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解析：选A.由质量数守恒和电荷数守恒知：235＋1＝a ＋94＋2×1，92＝b ＋38，解得：a ＝140，b ＝54，其中a 为X 的质量数，b 为X 的核电荷数，X 核中的中子数为：a －b ＝140－54＝86，由此可知A 对，B 错；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C 、D 均错．二、多项选择题8.镉棒在核反应堆中所起的作用是( ) A ．使快中子变成慢中子 B ．吸收中子 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：选BD.在核反应堆中，石墨起使快中子变为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故B 、D 正确．9.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235UD ．铀块的体积对产生链式反应是有影响的解析：选BCD.铀核受到中子的冲击，会引起裂变，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比较多， 也有的分裂成多块，并放出几个中子，235U 受中子的轰击时，裂变的概率大．而238U 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，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B 、C 、D 正确．10．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X 是某种粒子，a 是X 粒子的个数，用m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的质量，m X 表示X 粒子的质量，c 为真空中的光速，以下说法正确的是( )A ．X 为中子，a ＝2B ．X 为中子，a ＝3C ．上述核反应中放出的核能ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m X )c 2D ．上述核反应中放出的核能ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －3m X )c 2解析：选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋a X 中X 为10n ，a ＝3，则A 错，B 对；由ΔE ＝Δmc 2可得：ΔE ＝(m U ＋m X －m Ba －m Kr －3m X )c 2＝(m U －m Ba －m Kr －2m X )c 2，则C 对，D 错．三、非选择题11.一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV ，问此衰变后23490Th 核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为238 92U →234 90Th ＋42He根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度的大小．由题设条件知12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ② m αm Th ＝4234③式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 的总动能．由①②③式得 12m Th v 2Th ＝m αm α＋m ThE k 代入数据得，衰变后23490Th 核的动能 12m Th v 2Th ＝0.07 MeV. 答案：0.07 MeV12.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23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋a X 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，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________，m U 、m Ba 、m Kr 分别表示23592U 、14156Ba 、9236Kr 核的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光子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 ＝1.00×106kW 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 ＝2.78×10－11J ，23592U 核的质量m U＝390×10－27kg.求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U 的质量．解析：(1)依据核电荷数守恒和质量数守恒定律可判断X 为中子()10n ，且a ＝3，据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2，即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23592U 的功率为 P ′＝P40%＝10640% kW ＝2.5×106 kW则核电站每年消耗23592U 所释放的能量为E ＝P ′t ＝2.5×106×103×3.15×107 J＝7.875×1016J 故每年消耗235 92U 的质量为m ＝EΔE ·m U ＝7.875×10162.78×10－11×390×10－27kg ≈1 105 kg. 答案：(1)10n 3 [m U －(m Ba ＋m Kr ＋2m n )]·c 2(2)1 105 kg。
高中重核的裂变学案教案
高中重核的裂变学案教案一、教学目标：学会理解和描述裂变反应的基本原理和过程，了解裂变在能源领域的应用。
二、教学重点：1.理解裂变反应的基本原理；2.了解裂变反应的过程；3.掌握裂变在能源领域的应用。
三、教学难点：1.理解核裂变反应的物理原理；2.掌握核裂变反应的示意图；3.了解质子和中子的作用。
四、教学过程：1.导入：通过展示国际上著名的核能发电站，如福岛核电站、切尔诺贝利核电站等，引出核能的使用和人们对核能的担忧。
2.概念解释：介绍核裂变的概念和定义，核裂变是指重核被轻质粒子轰击后分裂成两个或多个中等质量的核。
3.物理原理：从物理角度解释核裂变的原理，即重核被轻质粒子撞击后，因为碰撞能量充足，重核发生不稳定排斥，导致原子核分裂的现象。
4.反应过程：通过示意图展示裂变反应的过程，可以使用白板或幻灯片进行展示，使学生直观地了解反应发生的步骤和原子核的分裂。
5.能源应用：介绍核裂变在能源领域的应用，如核电站，解释核能是如何转化为电能的，以及核能与化石能源的比较。
6.质子与中子：解释质子与中子在核裂变反应中的作用，质子与中子是构成原子核的基本粒子，其数量的变化影响着原子核的稳定性。
7.反应控制：介绍核裂变反应的控制方法，如通过反应堆的设计和控制棒的调节来控制裂变过程，避免能量释放过大。
8.总结：总结核裂变的基本原理和过程，强调核能的重要性和应用价值。
五、教学方法：1.讲授法：通过讲解核裂变的基本原理和过程，引导学生理解核裂变现象。
2.示范法：通过示意图展示核裂变的过程，帮助学生更好地理解反应发生的步骤。
3.案例分析法：通过实际案例，如福岛核电站事故，让学生了解核能的风险和应对措施。
4.讨论法：组织学生进行小组讨论，讨论核能与化石能源的比较，以及核裂变的应用领域。
六、教学工具：1.幻灯片：用于展示核裂变的示意图和实际案例。
2.实验装置：通过展示核反应堆的模型，让学生更加深入地了解核裂变的控制方法。
3.白板和黑板：用于讲解和示意图的绘制。
学案2：22.2 核能
《第二节核能》导学案【学习目标】1、了解核能、裂变、聚变、链式反应的有关知识。
2、裂变和聚变的具体应用。
【预习学案】I.教材助读一、核能1.定义：质量较大的原子核发生_____或者质量较小的原子核______释放出的巨大能量。
2.两种方式：裂变和聚变。
(1)裂变。
①定义：用_____轰击较大的原子核,变成两个质量_________的原子核,同时释放出巨大的能量。
②链式反应：铀核分裂时,同时放出_____,这些中子又会轰击_________,导致一系列铀核持续_____,释放出大量核能。
③应用a.可控制链式反应的应用是_________,如核电站。
b.不加控制链式反应的应用是_______。
(2)聚变。
①定义：将某些质量_____的原子核,在超高温下结合成新的原子核——_____,会释放更大的核能。
②应用：_____。
【探究案】◆学始于疑——我思考，我收获1、2、◆质疑探究——质疑解疑、合作探究探究点一：原子核的裂变—链式反应探究点二：核聚变【检测学案】1.人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法中正确的是（）A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变C．原子弹对聚变的链式反应不加控制D．核电站控制裂变的链式反应速度2.为缓解电力紧张的状况，开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站．关于核电站，下列说法正确的是（）A．核电站使用的核燃料是石油或天然气B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变C．核电站发电的能量转化过程是：核能——内能——机械能——电能D．核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理或进行二次加工利用3.我省昌江核电工程已经开工，以下关于核能发电的说法中不正确的是（）A．核废料具有放射性B．核能发电会产生大量的二氧化碳C．核电的最大优点之一是功率大D．核反应堆中发生的链式反应是可控的4.下列设备中不是利用核裂变的是（）A．氢弹B．原子弹C．核电站D．核潜艇5.核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆．下列说法不正确的是（）A．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能的B．核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C．原子核分裂或聚合时释放出核能D．核能是一种不可再生的能源6.2011年3月11日，日本本州岛仙台港以东130公里处发生9.0级地震，造成福岛第一核电站发生核泄漏．关于核能，下列有关说法正确的是（）A．核能和太阳能一样，属于清洁能源B．核能和石油一样，属于可再生能源C．核电站发电是将核能直接转化成电能D．核能是绝对安全的能源7.核能发电是目前常用的发电方式之一，它是利用铀原子核裂变时放出的核能加热水，用水产生的高温、高压蒸汽作为动力，推动蒸汽轮机转动，从而带动发电机发电的．在核能发电的整个过程中，发生的能量转化情况不存在的是（）A．核能转化为内能B．机械能转化为内能C．机械能转为电能D．内能转化为机械能8.关于核能的应用，下列说法中正确的是（）A．核能主要用来制造原子弹和氢弹B．核裂变时释放出的核能被人们和平利用来发电C．核能只能用来制造原子弹D．核聚变时释放出的核能被人们和平利用来发电9.关于能源及其利用的下列说法正确的是（）A．所有能源都是一次能源B．太阳能是可再生能源C．能量转化装置的效率可以达到100%D．目前核能发电主要是利用核聚变方式10.下面关于电和能中所涉及到的物理知识，说法正确的是（）A．电风扇是利用电流的热效应来工作的B．家庭电路中，开关短路会使熔丝熔断C．电视机处于待机状态时不会耗电D．核电站利用了可控制的核裂变11.物质由分子和原子组成，原子是可分的，原子由原子核和__________组成；原子核也是可分的，原子核由中子和__________组成；原子核内蕴藏着巨大的能量，核能释放途径有两种--重核裂变和轻核聚变，目前人类和平利用核能的方式是利用__________来发电的．12.目前，我们使用的主要能源有：石油、天然气、煤、核能、太阳能等，它们中属于可再生能源的是__________．核能的产生有核聚变和核__________两种方式．13.我国第一艘航空母舰已多次试航成功，航母平台上的舰载机在起飞升空时重力势能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”），航母运行所需的能源是由中子轰击比较大的原子核，使其发生__________，而释放的巨大能量．14.2011年3月11日，日本本州东海岸附近发生了里氏9级强地震，并引发海啸，造成大量民众的死伤和财产的损失，也使福岛核电站损坏．目前，核电站是利用原子核__________时释放的核能转化成电能的原理建成的．15.日本福岛核电站为日本人提供了大量的能源，核泄漏也让日本人民苦不堪言．核电站发电利用的能量是原子核发生核________产生的，核电站是将_______转化为电能的一种装置.答案解析1．D 2．C 3．B 4．A 5．A 6．A 7．B 8．B 9．B 10．D一、填空题：（提示：本大题共5小题，要仔细思考，认真填写哦~~）。
核裂变与核聚变 导学案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
5.4 核裂变与核聚变【学习目标】1.知道核裂变、链式反应的概念，会计算核裂变释放的核能．2．了解核反应堆的工作原理，知道核电站的工作流程．3．知道核聚变的概念、条件及受控热核反应的控制方案，会计算核聚变释放的核能．1．发现：1938年年底，德国物理学家________和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现了________的裂变．2．核裂变(1)重核被________轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类反应定名为核裂变．(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＋________.(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，这种由重核裂变产生的中子使________反应一代一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应．(4)链式反应的条件发生裂变物质的体积大于________或裂变物质的质量大于________．4．了解可控热核反应及其研究和发展。
5．核裂变的能量：1 kg铀235全部发生核裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的化学能。
知识点二反应堆与核电站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：(1)燃料：________.(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用_________作慢化剂．(3)控制棒：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镉棒．镉________的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫作控制棒．2．工作原理：____________释放的能量，使反应区温度升高．3．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________，用来屏蔽________放出的各种射线，核反应堆中的核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，深埋地下．知识点三核聚变1．定义：两个轻核结合成________的核，这样的核反应叫作________．2．举例：21H＋31H→________＋10n＋17.6 MeV.3．条件：轻核的距离要达到________以内．需要加热到很高的________，因此又叫________．4．优点：第一、轻核聚变____________．第二、地球上核聚变燃料的________．第三、轻核聚变更为安全、清洁．5．控制方法(1)磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是________．(2)惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用高能量密度的________________从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应．例1、铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是( ) A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使铀235核裂变的链式反应容易发生，最好直接利用核裂变时产生的快中子C．只有铀235的体积超过它的临界体积，核裂变的链式反应才能发生D．核裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关例2、如图所示是慢中子核反应堆的示意图，关于该核反应堆，下列说法正确的是( )A．铀235容易吸收快中子后发生核裂变B．快中子跟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俘获而引起核裂变C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，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，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例3、有四个核反应方程如下：①235 92U＋10n→9538Sr＋138 54Xe＋3X1 ②21H＋X2→32He＋10n③238 92U→234 90Th＋X3 ④2412Mg＋42He→2713Al＋X4 下列说法正确的是( )A．①是核聚变B．X2为21HC．③是核裂变D．X4为中子例4、1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A为阿伏伽德罗常数)( )A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeV C．235×196 MeV D．N A235×196 MeV巩固练习1、铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( )A．衰变和裂变都能自发发生 B．衰变和裂变都不能自发发生C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生2．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3、(多选)下列说法正确的是( )A．核聚变反应方程可能为21H＋31H→42He＋210nB．铀核裂变的核反应方程可能为235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210nC．发生β衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分D．中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为Δm，则氘核的结合能为Δmc24、（多选）铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生核裂变，也发生衰变．铀235核裂变方程为235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310n，衰变方程为235 92U→Y＋42He，则下列说法正确的是( ) A．核裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量B．核裂变产生的新核X中含有88个中子C．衰变产生的新核Y的比结合能比铀核的大D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变5、太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和11H、42He组成的．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2X＋411H→42He＋释放的核能ΔE，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的11H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和11H核组成．已知质子质量m p＝1.672 6×10－27 kg，42He质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量m e＝0.9×10－30 kg，光速c ＝3×108m/s，太阳质量M＝2×1030kg，太阳辐射功率P＝4×1026W，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.下列结论正确的是( )A．核反应中的X是电子B．释放的核能ΔE约为4.2×10－12 JC．若释放的核能全由波长为300 nm的光子组成，一次核反应释放出的光子数约为6.3×108个D．太阳继续保持在主序星阶段的时间约为1010年6、某核电站发电功率为5×105 kW ，用235 92U 作为核燃料，已知235 92U 核裂变主要是按如下方程进行的：23592U ＋10n ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 。
第6节核裂变精品导学案
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．
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、和．
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，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做．
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 U＋ n―→ Ba＋ Kr＋.
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．
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．
【合作探究】核电站的核心设施是核反应堆，所用的核燃料为铀235，为控制核能的释放速度，反应堆中用到了慢化剂和控制棒．
探讨1：核反应堆中的控制棒是由什么制成的？控制棒起什么作用？
探讨2：慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？
探讨3：原子弹和核电站都利用了重核的裂变，两者有何不同？
探讨4：核电站是如何控制反应速度的？
§19.6核裂变
班级姓名学号
【学习目标】
1.知道裂变反应，了解裂变反应堆的工作原理及常用的裂变反应堆的类型
2.知道什么是链式反应及其发生的条件
3.了解原子弹的原理
4.知道核电站的工作模式及核能发电的优缺点
【学习重点】
反应堆的工作原理
【学习难点】
链式反应及其发生的条件
预习案
一、核裂变
1．核裂变
重核被轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出的过程．
探讨1：铀核的裂变是一种天然放射现象吗？
高中物理 第三章 原子核 3.5 核裂变导学案 教科版选修3-5.doc
5 核裂变[目标定位] 1.知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大能量.2.知道什么是链式反应，知道链式反应发生的条件.3.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.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．二、核电站1．核电站：是利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒(2)减速剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，可采用石墨、重水、普通水作减速剂．(3)控制棒：为控制能量释放的速度，需控制中子的数目，采用镉棒作为控制棒来控制链式反应的速度．2．工作原理：核燃料裂变释放的能量，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：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，深埋地下或海底．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对核裂变和链式反应的理解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．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：235 92U ＋10n ―→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ； 235 92U ＋10n ―→13654Xe ＋9038Sr ＋1010n【例1】 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 ．重核的平均结合能小于中等质量核的平均结合能，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．平均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． 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，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能要小．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．针对训练1 (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，最好用纯铀235D ．铀块的体积对产生链式反应无影响 答案 BC解析 铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B 、C 正确． 二、裂变过程中核能的分析和计算 铀核裂变释放核能的计算1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm . 2．根据ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能计算时注意Δm 与ΔE 单位的对应关系，若Δm 用kg 做单位，ΔE 用J 做单位；Δm 用u 做单位，ΔE 用MeV 做单位，1 u 相当于931.5 MeV 的能量．3．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n )，则铀块裂变释放的核能E ＝n ΔE .【例2】 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：235 92U ＋10n→143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋γ(1)核反应方程中的γ是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数．(2)已知铀(U)核的质量为235.043 9 u ，中子质量为1.008 7 u ，钕(Nd)核质量为142.909 8 u ，锆核质量为89.904 7 u ；又知1 u ＝1.660 6×10－27kg ，试计算1 kg 铀235大约能产生的能量是多少？答案 (1)40 90 (2)5.06×1026MeV解析 (1)锆的电荷数Z ＝92－60＋8＝40，质量数A ＝236－146＝90；核反应方程中应用符号9040Zr 表示．(2)1 kg 铀235的铀核数为n ＝1 000235×6.02×1023＝2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为Δm ＝m U ＋m n －m Nd －m Zr －3m n ＝0.212 u 因此1 kg 铀235完全裂变产生的能量约为E ＝n ·Δm ×931.5 MeV＝2.56×1024×0.212×931.5 MeV＝5.06×1026 MeV.针对训练2 用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：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.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．答案10n＋235 92U―→141 56Ba＋9236Kr＋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．铀核裂变方程为10n＋235 92U―→141 56Ba＋9236Kr＋310n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝m U＋m n－m Ba－m Kr－3m n＝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.对核裂变和链式反应的理解1．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．2．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋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答案AC解析从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出，A对；铀块体积对链式反应的发生有影响，B错；铀核的链式反应可人工控制，C对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，D错．核电站及裂变产生核能的计算3．如图1所示，镉棒在核反应堆中的作用是( )图1A．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．4．(多选)下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中( )A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV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“1 u的质量亏损放出能量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，总能量单位才是焦耳，故C错．(时间：60分钟)题组一对核裂变的理解1．(多选)当一个重核裂变时，它能产生的两个核( )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答案BD解析重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．2．下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A.105B＋10n→73Li＋42HeB.238 92U→234 90Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n答案 D解析由核裂变反应的特点知，D正确．3．利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多B．它可能分裂成三部分或四部分C．它能自动裂变，与体积无关D．它比较容易形成链式反应答案 D解析铀235发生裂变时会生成2～3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A、B、C错误，选项D正确．4.235 92U吸收一个慢中子后，分裂成139 54Xe和9438Sr，同时还放出( )A．一个α粒子B．一个氘核C．三个中子D．两个中子答案 C解析该裂变反应的方程为235 92U＋10n→139 54Xe＋9438Sr＋310n，放出的粒子只能是3个中子，故C正确．5．一个235 92U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235 92U＋10n―→X＋9438Sr ＋210n，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 ＝mc 2，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．题组二 核反应堆、核能的计算6．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( ) A ．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B ．镉棒的作用是控制反应堆的功率 C ．石墨的作用是吸收中子D ．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 答案 ABD解析 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A 正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B 正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰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应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D 正确．7．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV 的能量，则1 g 纯铀235完全发生核反应放出的能量为(N A 为阿伏加德罗常数)( ) A ．N A ×196 MeV B．235N A ×196 MeV C ．235×196 MeV D.N A235×196 MeV答案 D解析 1 g 纯 235U 含有1235×N A 个235U.因此1 g 235U 吸收中子完全发生核反应可以释放出N A 235×196 MeV 能量．8．当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业．经广大科技工作者的不懈努力，我国的核电技术已进入世界的先进行列，世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到57座，我国以20座名列第一．核电站的最核心部分是核反应堆，核反应堆中的燃料23592U 产生裂变，在短时间内释放出大量的核能可供人类利用．核反应堆中的镉棒起________作用，核反应方程应为23592U ＋________―→9236Kr ＋14156Ba ＋310n.若其质量分别为m U ＝390.313 9×10－27kg ，m n ＝1.674 9×10－27kg ，m Ba ＝234.001 6×10－27kg ，m Kr＝152.604 7×10－27kg ，核反应中释放的能量为ΔE ＝________J.答案 吸收中子控制核反应速度 10n 3.22×10－11解析 控制中子数可以控制反应速度；Δm ＝m U ＋m n －m Ba －m Kr －3m n ＝0.357 8×10－27kg ，ΔE＝Δmc 2＝3.22×10－11J.9．一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶94，同时放出三个中子，写出核反应方程并计算一个铀核裂变时释放的核能．已知m U ＝235.043 94 u ，m Xe ＝138.918 44 u ，m Sr ＝93.915 47 u ，m n ＝1.008 665 u ，1 u 相当于931.5 MeV. 答案235 92U ＋10n→139 54Xe ＋9438Sr ＋310n 179.5 MeV解析 核反应方程为23592U ＋10n→13954Xe ＋9438Sr ＋310n 反应中的质量亏损为Δm ＝(m U ＋m n )－(m Xe ＋m Sr ＋3m n )＝(235.043 94＋1.008 665) u －(138.918 44＋93.915 47＋3×1.008 665) u＝0.192 7 u 所以，一个铀核裂变释放的核能为 ΔE ＝0.192 7×931.5 MeV≈179.5 MeV10．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，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23592U ＋10n ―→14156Ba ＋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 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 ＝1.00×106kW 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 ＝2.78×10－11J ，铀核的质量m U ＝390×10－27kg ，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U 的质量．答案 (1)10n 3 (m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2(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 ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2. (2)因核电站发电效率为40 %，故核电站消耗23592U 的功率为P ′＝P40 %＝1.00×10640 %kW ＝2.5×106kW.核电站每年消耗23592U 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 ＝WΔE ＝7.875×10162.78×10－11＝2.83×1027(个)每年消耗235 92U的质量为M＝nm U＝2.83×1027×390×10－27 kg＝1 104 kg.。
学案15--19.6核裂变
D．核反应堆利用原子核的聚变获得核能，原子弹利用原子核的裂变而获得核能
6．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
7．下列四种原子核中平均质量最小的是（）
A．铁56B．氦4 C．铀238 D．钍234
5．核电对环境的污染比火电小。建造核电站时需要特别注意防止放射线和放射性物质的泄露。为此，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层。核反应堆中的核废料需要装入特制的容器深埋地下。
6．原子弹是利用制成的，原子弹的燃料是
【基础达标】
1．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，但只能裂变成两种不同的核
A．核反应堆中发生的链式反应是不可控制的
B．核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方
C．核反应堆可将核能直接转化成电能
D．我国已建成可控核裂变反应堆
5．下面关于原子弹和核电站反应堆的说法正确的是（）
A．它们都是利用原子核的裂变而获得核能的
B．原子弹利用不加控制的链式反应，在极短的时间内释放能量
8．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．热中子D．质子
9．一个 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→X＋ Sr＋2 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
学案15
物理选修3-5第十九章原子核第六节核裂变导学案
【教学目标】
1．知道核裂变反应。
《核裂变》导学案
高二物理选修核裂变导学案一、知识点扫描1、核裂变（fission）问题：核裂变的特点是什么？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。
问题：是不是所有的核裂变都能放出核能？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。
只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。
2、铀核的裂变（1）铀核的裂变的一种典型反应。
问题：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？（2）链式反应：问题：链式反应〔chain reaction〕是怎样进行的？（3）临界体积（临界质量）：问题：什么是临界体积（临界质量）？（4）裂变反应中的能量的计算。
总结：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。
3、核电站问题：核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？提问：核能发电的优点、缺点？优点：缺点：补充：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。
二、例题精讲例题1、下列核反应中，表示核裂变的是（ ）A 、238234492902U Th He →+B 、14140671C N e -→+C 、2351141921920563603U n Ba Kr n +→++D 、941214260Be He C n +→+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8.2⨯1010 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）三、能力训练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56 B ．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 ．23592U+ 10n→13956Br+9136KrC ．146C→147N+e 01-D ．94Be+42He→126C+ 10n6．补充下面的裂变方程23592U+ 10n→9038Sr+ 13654Xe +（ ）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232.32×10-27kg 和155.94×10-27kg ．已知铀235原子核的质量为390.3×10-27kg ，中子质量为1.67×10-27kg ．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28.5×106J 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2.9×107J/kg 的煤完全燃烧放出的能量？HeTh U 422349023892+→参考答案： 1．BC 2．B 3．A 4．B 5．B6．1010n 21H+31H→42He+10n7．U 23892+10n→U 23992U23992→ 23993Np+e 01- 23993Np→ +23994Pn+e 01-8． 3.3×10-11J 2.06×108 eV 9．78.5g 85t。
案48、9.6核裂变导学案 教师版A 胡卫雄
【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．
其中各粒子质量分别为
mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 67 u，
mSr＝89.907 7 u，mXe＝135.907 2 u，
质量亏损为
Δm＝(mU＋mn)－(mSr＋mXe＋10mn)≈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.
(4)铀的存在形式
在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是 U,0.70%的是 U，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．
① U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 U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．
核裂变与核聚变-高二物理同步备课导学案(人教版2019选择性必修第三册)
故 A 正确，B 错误；
CD．一个氘核有两个核子，一个氚核有三个核子，则反应过程中，平均每个核子释放的能量为
E 5
17.6MeV 5
3.52MeV
故
C
正确，D
错误。
故选 AC。
课堂练习
4．太阳辐射的总功率约为 4 1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为m1 的氘核
C．由质能方程
E
mc2
可得，太阳每进行一次核聚变反应亏损质量约为 m
E c2
3.131029 kg 故
C
错误；
D．根据题意，由公式W Pt 可知，太阳每秒辐射的能量的为 41026 J ，由质能方程 E mc2 可得，太阳每
秒因为辐射损失的质量约为 m1 4.4109 kg 故 D 正确。
故选 AD。
新课讲授
二、反应堆与核电站
核心设施：浓缩铀制成的铀棒
反应堆
减速剂：石墨、重水或普通水， 用于减小中子的速度。
控制棒：镉棒，用于吸收中子， 控制核反应的快慢。
新课讲授
二、反应堆与核电站
第一回路中的水被泵压入反应堆，通过堆芯时核反应放 出的热使水的内能增加，水温升高，进入热交换器后，把热 量传给第二回路的水，然后又被泵压回反应堆里。
（1）磁约束：带电粒子运动时， 在匀强磁场中会由于洛伦兹力的 作用而不飞散，因此有可能利用 磁场来约束参加反应的物质，这 就是磁约束。
新课讲授
三、核聚变
8.解决的两种方案：
（2）惯性约束：利用核聚变物质的惯性进行约束。在惯性约束下，可以用高能量密度的激光或 X射线从各个方向照射参加反应物质，使它们“挤”在一起发生反应。由于核聚变反应的时间非 常短，被“挤”在一起的核聚变物质因自身的惯性还来不及扩散就完成了核反应。
核裂变_核聚变导学案
高三物理导学案日期0725 教师李明佛19.6-19.7重核裂变核聚变班级姓名[学习目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.了解核反应堆的工作原理及常见核反应堆类型.3.3.知道热核反应，了解受控核聚变反应研究的发展．1．核反应方程遵循守恒和守恒．2．核能运算：ΔE＝.(1)若Δm单位为kg，则ΔE的单位为J；(2)若Δm单位为u，则ΔE的单位为MeV，可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算核能．3．核裂变(1)历史事实①1938年，德国化学家、物理学家哈恩等发现用轰击铀核的产物中含有中等质量的原子核钡和氪．②1947年，我国著名物理学家钱三强、何泽慧夫妇首先观察到中子轰击铀核的三分裂现象．(2)核裂变：把重核分裂成原子核的现象．(3)铀核裂变方程举例：以下是铀235裂变的情况之一23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n4．链式反应(1)链式反应：如果一个反应过程的产物能够再次引发这种反应，从而使反应一旦开始后就能自动延续下去，这种反应过程就称为．当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起裂变，且能一代一代继续下去，这就是铀核裂变的链式反应．(2)临界体积：能够发生链式反应的裂变物质的叫做临界体积，它是发生链式反应的一个重要因素．5．核电站(1)核反应堆：是控制的核心设施，是核电站的核心．(2)分类：按引起裂变的中子能量分为反应堆和反应堆．目前运行的大多是慢中子反应堆．根据减速剂的不同，又分为轻水堆、和石墨堆等．(3)组成：反应堆由核材料、减速剂、控制棒、反射层、热交换器、防护层构成．6．热核反应(1)定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应，简称核聚变．核聚变反应必须在下进行，因此又叫热核反应．(2)核反应举例：21H＋31H→42He＋10n(3)特点：在消耗相同质量的核燃料时，核聚变反应比核裂变反应能释放的能量；核聚变反应没有产生；核聚变反应所用的燃料储量丰富.一、重核裂变[问题设计](1)铀核裂变是如何发生的？(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？答案(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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地发生．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，这样形成了链式反应．[要点提炼]1．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，其中两种典型的反应是235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ；235 92U ＋10n →136 54Xe ＋9038Sr ＋1010n.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，叫做核裂变的链式反应． 3．链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量．(2)有足够数量的慢中子．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二、裂变过程中核能的分析与计算[问题设计]重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明．答案 中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大．从题图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小．如果原子序数较大的重核A 分裂成原子序数小一些的核B 和C ，会有质量亏损，放出巨大的核能．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变．[要点提炼]铀核裂变释放核能的计算1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm .2．根据ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能计算时注意Δm 与ΔE 单位的对应关系，若Δm 用kg 做单位，ΔE 用J 做单位；Δm 用u 做单位，ΔE 用MeV 做单位，1 u 相当于931.5 MeV 的能量．3．若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n )，则铀块裂变释放的核能E ＝n ΔE .例2 2011年3月11日，日本发生了9.1级大地震，并引发海啸，在此次灾害中，日本福岛核电站发生了核泄露，对附近的环境造成了很大的危害．核泄露产生的射线具有非常大的危害性，能够使动植物体内的细胞发生癌变，致使生物死亡．根据以上材料回答以下问题：核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量，完成下面铀核裂变可能的一个反应方程235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋________，并计算1 kg 铀核裂变放出的能量是______ J ．(结果保留两位有效数字，235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 和中子的质量分别为235.049 3 u,140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u ，1 u＝1.66×10－27 kg)解析 一个铀原子核裂变放出的核能为ΔE ＝Δmc 2＝(235.049 3 u －140.913 9 u －91.897 3 u －2×1.008 7 u)×1.66×10－27 kg ×(3×108 m/s)2＝3.3×10－11 J ，E ＝1 000235N A·ΔE＝1 000235×6.02×1023×3.3×10－11 J ＝8.45×1013 J. 答案 310n 8.45×1013三、核聚变发生的条件及特点[要点提炼]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m ，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温．3例应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(m p ＝1.007 3 u ，m He ＝4.001 5 u ，m e ＝0.000 55 u)解析 (1)核反应方程411H →42He ＋02X ，而02X 只能是2个正电子．因此核反应方程应为411H →42He＋201e.(2)反应前的质量m 1＝4m p ＝4×1.007 3 u ＝4.029 2 u ，反应后m 2＝m He ＋2m e ＝4.001 5 u ＋2×0.000 55 u ＝4.002 6 u ，Δm ＝m 1－m 2＝0.026 6 u ，由质能方程得，释放能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV ＝24.78 MeV .(3)由质能方程ΔE ＝Δmc 2得每秒减少的质量Δm ＝ΔE c 2＝3.8×1026(3×108)2 kg ＝4.2×109 kg. 答案 (1)411H →42He ＋201e (2)24.78 MeV(3)4.2×109 kg核裂变核聚变⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 核裂变⎩⎪⎨⎪⎧ 定义及发现链式反应的条件⎩⎪⎨⎪⎧ V≥V 临足够的慢中子应用⎩⎪⎨⎪⎧ 原子弹核电站核聚变⎩⎪⎨⎪⎧ 定义聚变发生的条件受控热核反应⎩⎪⎨⎪⎧ 优点可控方案1。
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。
核裂变学案
19.6 重核的裂变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。
（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、核裂变核裂变是___________________________________是不是所有的核裂变都能放出核能？__________________________________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。
只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。
2、铀核的裂变（1）铀核的裂变的一种典型反应。
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？________________________________（2）链式反应：______________________________________（3）____________________________________做它的临界体积，____________叫做临界质量）（4）裂变反应中的能量的计算裂变前的质量：27103139.390-⨯=U m kg ，27106749.1-⨯=n m kg 裂变后的质量：27100016.234-⨯=Ba m kg ，27106047.152-⨯=Kr m kg ，27100247.53-⨯=n m kg ，学生计算：质量亏损：=∆m _________kg ，_______________________2=∆=∆mc E J=_______MeV总结：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。
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《核裂变》导学案
学习目标
1•知道重核的裂变反应。
2.知道链式反应的发生条件。
3•了解裂变反应堆的工作原理，知道核核电站的工作模式。
重点与难点：链式反应及其条件；核反应速度的控制。
【基础新知预习】
一、核裂变
1•定义：重核被中子轰击________ 为两个或三个质量中等的原子核并释放___________ 的过程。
2•铀核的裂变：用________ 轰击铀核时发生的裂变，其典型的反应：
235 144 89
U + _ t56Ba +36 Kr +___
92
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。
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，1kg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。
二、核电站
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：
(1) __________ 燃料：；
⑵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，__________ 。
【合作探究】
问题1 关于链式反应的条件：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，所以链式反应一定会自动进行下去，不需要什么条件，这种观点正确吗？问题 2 关于核裂变能量的释放:
核裂变时为什么会有能量释放？如何计算核裂变时释放的能量?
问题 3 关于原子弹: 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
【规律方法】发生链式反应的三大条件
(1) 要有足够浓度的铀235(浓缩铀)——因为铀235可以俘获各种能量的中子。
(2) 要有足够数量的慢中子——因为铀235俘获慢中子的概率大。
(3) 要有足够大的铀块，即铀块的体积不小于临界体积——不会使中子还未碰到铀核就逸出
铀块。
【针对性练习】
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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
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，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
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. 铀块的体积对产生链式反应无影响
【知识点睛】核能的利用
(1) 核武器：原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短的时间内释放出来。
(2) 核电站：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。
(3) 核反应堆：原子核的链式反应可以在人工控制下进行，使核能较平缓地释放出来，这样释放的核
能就可以为人类的和平建设服务。
基础达标检测】
1.（基础理论辨析题）下列说法中正确的是（ ）
A. 用中子轰击铀核发生裂变，其一定分裂为质量差不多的两部分
B. 铀核裂变为中等质量的原子核一定释放能量
C •铀核发生裂变时可能分裂成两、三或四部分
D. 所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应
E. 相对于火电站，核电站放出的污染物要多
238 .234 ( 4 g2 U go
235 _ i .139 194 1
归口十加一'%亦十器血+3讯
几加处―丫出日
3关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是
（ A. 镉棒能释放中子，依靠释放中子的多少控制反应速度
B. 用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C. 利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D. 镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
4.
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
5.
下列说法不正确的是 （ ） A H 怦H .[He 律n 是聚变
n - Xe -Sr+*. i n 是裂变
■92 T 。
54
〒關 C . . Ra . Rn . - He 是衰变
-SB ^86 十 2 D -Na .上Mg ]負严是裂变
6. 现已建成的核电站的能量来自于 （
2. F 列核反应中，表示核裂变的是（
B.
）
A.天然放射性元素衰变放出的能量
B. 人工放射性同位素放出的能量
C. 重核裂变放出的能量
D. 化学反应放出的能量。