2017_2018学年高中物理第四章原子核第五节裂变和聚变教学案粤教版选修3_5
高中物理第四章原子核4.5裂变和聚变教案粤教版选修3_8
4.5 裂变和聚变课堂互动三点剖析一、对铀核裂变的正确理解（1）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,向核能的利用迈出了第一步.（2）核反应方程：U 23592+n Kr Ba n 10923614156103++−→−(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 .复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，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，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能.这就叫链式反应，如图4-5-1所示.图4-5-1（4）临界体积：能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积，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，中子容易在通过铀核时碰不到而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积.二、对聚变的理解（1）定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应.（2）聚变反应方程式：H 21+H 31−→−He 42+n 10 应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的.氢弹内部相当于还有一颗小原子弹.各个击破【例1】 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解析：铀核受到中子的轰击，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，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1 MeV 以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小；引起链式反应，须使铀块体积越过临界体积.故选项B 、C 两项正确.答案：BC类题演练用中子轰击铀核（U 23592），其中的一个可能反应是分裂成钡（Ba 14156）和氪（Kr 9236）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 kgm Ba =234.001 6×10-27 kg,m kr =152.604 7×10-27 kg试写出核反应方程，算出反应中释放的核能.解析：根据反应前后核的质量数守恒、核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，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能.此铀核裂变方程为n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→−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由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc 2=0.357 8×10-27×（2.997 9×108）2 J=3.215 7×10-11 J答案：n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→− 3.245 7×10-11 J 【例2】 以下说法正确的是（ ）A.聚变是裂变的逆反应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度以上高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量解析：从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为两者的反应物与生成物全然不同.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.既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反.诚然，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量.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，总的说来，聚变反应还是释放热量，故D 项正确.答案：D。
高中物理第四章原子核第五节裂变和聚变导学案粤教选修
第五节裂变和聚变班级姓名学号评价【自主学习】一、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．知道原子弹的原理．3．知道轻核的聚变反应．知道氢弹的原理．4．了解受控热核反应的发展前景．二、重点难点1．核裂变与核聚变的条件三、问题导学1．铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种裂变的核反应方程式是什么样的？2．什么是链式应？发生链式反应的条件是什么？什么是临界体积？3．什么叫核聚变？热核反应？四、自主学习（阅读课本P45-47页，《金版学案》P80-81知识点1、2）1．完成《金版学案》P80预习篇五、要点透析见《金版学案》P80-81知识点1、2）【预习自测】1．两个比较轻的核聚合成一个较的核时要___ ___能量，这种核反应称为 ____________．如21H＋31 H→___________＋10n＋17.51 MeV.比较重的核分裂成两个较轻的核时要___ ___能量，这种核反应称为核裂变．铀核的一种裂变方程为23592U＋10n→8936Kr＋14456Ba＋________.2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（）A．eSiP0130143015+→B．nHeHH1423121+→+C．eNC01147146-+→D．HeThU422349023892+→3．关于重核的裂变，下列说法正确的是( ) 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，放出核能第五节 裂变和聚变【巩固拓展】 课本作业P87练习1、2、31.以下核反应方程中，属于原子核裂变的是（ ）A ．HeTh U 422349023892+→ B ．n C Be He 101269442+→+ C ．nKr Ba n U 1089361445610235923++→+ D ．nHe H H 10423121+→+2．(双选)关于铀核裂变，下列说法中正确的是( ) 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 ．一般的，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 ．铀块的体积对产生链式反应无影响3.(双选)一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为23592U+10n→Z AX+9438Sr +102n ，则下叙述正确的是A ．X 原子核中含有86个中子B ．该反应是核聚变反应C ．由于该反应释放能量，根据E =mc 2判断，反应后的总质量数增加 D ．虽然该反应出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 4. 我国科学家研制“两弹”所涉及到的基本核反应方程有：(1)nk Xe Sr n U 101365490381023592++→+ (2)nd He H H 10423121+→+关于这两个方程的下列说法，正确的是A ．方程(1)属于α衰变B ．方程(2)属于重核裂变C ．方程(1)中k=10，方程(2)中d=1D ．方程(1)中k=6，方程(2)中d=1第五节 裂变和聚变班级 姓名 学号 评价 【课堂检测】 一、重核的裂变（例举：2351141921920563603U n Ba Kr n +→++ ）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 +→+二、轻核的聚变（例举： 21H ＋11H →42He ＋10n ）2．一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H →42He+10n ，其中氘核的质量：m D =2.014 102 u 、氚核的质量：m T =3.016 050 u 、氦核的质量：m α=4.002 603 u 、 中子的质量：m n =1.008 665 u ，1u=1.660 6×10-27kg ，e = 1.602 2×10-19C ，请求出该核反应所释放出来的能量。
2017-2018学年高中物理 第四章 原子核章末整合提升教学案 粤教版选修3-5
第四章原子核章末整合提升一、对核反应方程及类型的理解1．四类核反应方程的比较(1)熟记一些粒子的符号α粒子(42He)、质子(11H或P)、中子(10n)、电子(0－1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.14 7N＋42He―→17 8O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A选项中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；在B选项中，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；在C选项中，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；在D选项中，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10n)，故方程中X是中子的核反应为B、C、D.其中A、B为原子核的人工转变．针对训练1 完成下列核反应方程．A.147N＋42He―→178O＋________B.3015P―→3014Si＋________C.23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋________D.21H＋31H―→________＋10n其中属于衰变的是______________，属于人工转变的是____________，属于裂变的是____________，属于聚变的是____________．答案11H 0＋1e 1010n 42He B A C D解析根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 或m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，其中n ＝t T 1/2，T 1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X ―→A′Z′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得 A ＝A′＋4n ，Z ＝Z′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】 恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K 时，可以发生“氦燃烧”．①完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋______―→84Be ＋γ. ②84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s ．一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩下的84Be 占开始时的________． 答案 ①42He ②18(或12.5 %)解析 ①由质量数和电荷数守恒可得答案为42He 或α；②由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18m 0，故应填18或12.5 %.针对训练2 放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.210 83Bi ―→210 a X 是β衰变，210 83Bi ―→ b81Tl 是α衰变 C.210 83Bi ―→210 a X 是α衰变，210 83Bi ―→ b81Tl 是β衰变 D. b 81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb 答案 B解析 由210 83Bi ―→210 a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由210 83Bi ―→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由206 81Tl ―→20682Pb 发生了一次β衰变．故选B.三、核能的计算方法 1．利用质能方程来计算核能(1)首先根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm .(2)再根据爱因斯坦质能方程E ＝mc 2或ΔE ＝Δmc 2计算核能．方程ΔE ＝Δmc 2中若Δm 的单位用“kg”、c 的单位用“m/s”，则ΔE 的单位为“J”；若Δm 的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式 1 u 相当于931.5 MeV 推算ΔE ，此时ΔE 的单位为“兆电子伏(MeV)”，即原子质量单位1 u 对应的能量为931.5 MeV. 2．利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(吸收)的核能． 【例3】 试计算用α粒子轰击铍(94Be)核发现中子的核反应中所释放的能量．(已知铍核、碳核、α粒子和中子的质量分别为m Be ＝9.012 19 u ，m C ＝12.000 u ，m α＝4.002 6 u ，m n ＝1.008 665 u ．1 u ＝1.660 566×10－27 kg)答案 5.705 MeV(或9.15×10－13J)解析 核反应方程为94Be ＋42He ―→126C ＋10n ＋ΔE ，核反应中的质量亏损为Δm ＝m Be ＋m α－m C －m n ＝9.012 19 u ＋4.002 6 u －12.000 0 u －1.008 665 u ＝0.006 125 u ，ΔE ＝Δmc 2＝0.006 125×931.5 MeV≈5.705 MeV 或ΔE ＝0.006 125×1.660 566×10－27×(3×108)2 J≈9.15×10－13J.针对训练3 已知氘核的平均结合能为1.1 MeV ，氦核的平均结合能为7.1 MeV ，则两个氘核结合成一个氦核时( ) A ．释放出4.9 MeV 的能量 B ．释放出6.0 MeV 的能量 C ．释放出24.0 MeV 的能量 D ．吸收4.9 MeV 的能量 答案 C解析 依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为21H ＋21H ―→42He ，因氘核的平均结合能为1.1 MeV ，氦核的平均结合能为7.1 MeV ，故核反应过程释放能量．ΔE ＝4×7.1 MeV －2×2×1.1 MeV＝24.0 MeV ，故选C. 四、原子物理与动量、能量相结合的问题1．核反应过程中满足四个守恒：质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒． 2．静止的核在磁场中自发衰变：轨迹为两相切圆，α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切，根据动量守恒m 1v 1＝m 2v 2和r ＝mvqB知，半径小的为新核，半径大的为α粒子或β粒子，其特点对比如下表：匀强磁场中轨迹 94自发衰变成一个铀核23592U 的能量．其核衰变方程为：23994Pu ―→23592U ＋X. (1)方程中的“X”核符号为________；(2)钚核的质量为239.052 2 u ，铀核的质量为235.043 9 u ，X 核的质量为4.002 6 u ，已知1 u 相当于931 MeV ，则该衰变过程放出的能量是________MeV ；(3)假设钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和X 核的动能，则X 核与铀核的动能之比是________．答案 (1)42He (2)5.31 (3)58.7解析 (1)根据质量数、电荷数守恒，得X 核的质量数为239－235＝4，核电核数为94－92＝2，故“X”核为氦核，符号为42He. (2)钚核衰变过程中的质量亏损Δm ＝239.052 2 u －235.043 9 u －4.002 6 u ＝0.005 7 u ， 根据爱因斯坦质能方程， 得出衰变过程中放出的能量E ＝0.005 7×931 MeV≈5.31 MeV.(3)钚核衰变成铀核和X 核，根据动量守恒定律，两者动量大小相等，根据E k ＝12mv 2＝p22m ，得X 核和铀核的动能之比E kHe E kU ＝m um He≈58.7. 针对训练4 一个静止的放射性同位素的原子核3015P 衰变为3014Si ，另一个静止的天然放射性元素的原子核23490Th 衰变为23491Pa ，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图2所示，则这四条径迹依次是( )图2A ．电子、234 91Pa 、3014Si 、正电子 B.234 91Pa 、电子、正电子、3014SiC.3014Si 、正电子、电子、234 91Pa D ．正电子、3014Si 、23491Pa 、电子 答案 B 解析3015P ―→3014Si ＋01e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R ＝mvqB，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是3014Si.23490Th ―→23491Pa ＋ 0－1e ，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R ＝mvqB知，电荷量大的半径小，故1是23491Pa,2是电子，故B 项正确．。
高中物理 4.5 裂变与聚变教案 粤教版选修3-5
裂变和聚变★新课标要求（一）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。
5．了解聚变反应的特点及其条件.6．了解可控热核反应及其研究和发展.7．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。
（二）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，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
（三）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1．链式反应及其释放核能的计算。
2．重核裂变的核反应方程式的书写。
3. 聚变核反应的特点。
★教学难点1、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。
2、聚变反应的条件。
★教学方法教师启发、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。
★课时安排1 课时★教学过程重核裂变（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。
温州市2017-2018学年高二物理粤教版选修3-5学案：4-5 裂变和聚变
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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 的平均结合能相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． 【例 2】 用中子轰击铀核(29325U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(15461Ba)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＋29325U―→15461Ba＋9326Kr＋310n 3.220 2×10－11 J 解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写 出核反应方程． 铀核裂变方程为 10n＋29325U―→15461Ba＋9326Kr＋310n， 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． 则核反应前后的质量亏损为 Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝0.357 8×10－27 kg. 由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 ΔE＝Δmc2＝0.357 8×10－27×(3×108)2 J ＝3.220 2×10－11 J.
2024-2025学年高中物理第4章第5节裂变和聚变教案粤教版选修3-5
答案：核能作为一种新型能源，具有清洁、高效、安全等优点。但核能利用的潜在风险主要包括核事故、核废料处理等。
（3）简述核废料的处理方法及其对环境的影响。
答案：核废料的处理方法包括地质储存、海洋储存、化学固定等。核废料处理对环境的影响主要体现在核废料的长期储存可能对地下水和土壤造成污染，以及核废料的运输和储存过程中可能发生事故，对环境和人类健康造成威胁。
作用与目的：
- 帮助学生初步掌握裂变和聚变的基础概念。
- 培养学生自主学习习惯和初步的问：
- 导入新课：通过介绍核能的重要性和现实应用，激发学生兴趣。
- 讲解知识点：详细讲解裂变和聚变的过程、应用及其环境影响。
- 组织课堂活动：开展小组讨论，让学生分析核能的利弊，如讨论核能的安全问题和未来发展趋势。
教学实施过程
1. 课前自主探索
教师活动：
- 发布预习任务：提供包含裂变和聚变概念、原理及其应用的PPT、视频等预习资料，明确学习目标。
- 设计预习问题：提出如“核裂变和聚变有何异同？”“核能利用的潜在风险有哪些？”等问题，引导学生深入思考。
- 监控预习进度：通过在线平台检查学生的预习笔记和疑问提交情况。
（2）视频：播放与核能相关的科普视频，让学生更直观地了解核能的原理和应用，增强学生的学习体验。
（3）在线工具：利用互联网资源和在线工具，如科普文章、研究报告等，为学生提供丰富的学习资料，方便学生自主学习和探究。
（4）互动平台：利用班级互动平台，为学生提供在线提问、讨论等功能，方便学生随时提出问题，促进师生之间的互动与交流。
（3）核能作为一种新型能源，具有清洁、高效、安全等优点。
（4）核废料的处理方法包括地质储存、海洋储存、化学固定等。
2017-2018学年同步备课套餐之物理粤教版选修3-5讲义：第4章原子核第五节
第五节裂变和聚变[学习目标 ] 1.知道重核的裂变反响和链式反响发生的条件.2. 掌握核聚变的定义及发生条件 .3.会计算裂变、聚变所开释的能量．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 1(1)铀核裂变是怎样发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自觉进行吗？答案(1) 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)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，这些中子连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较轻的核，并放出能量的过程．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235 1 144 92U＋0n→5689 1Ba＋36 Kr ＋ 3 0n.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连续下去的过程，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、受控热核反响1．聚变两个轻核联合成质量较大的核，开释出能量的反响， 称为核聚变， 聚变反响又称为热核反响．2．聚变方程21H ＋31 H ―→ 24He ＋ 10n ＋ 17.6 MeV .3．聚变发生的条件要使轻核聚变， 一定使轻核靠近核力发生作用的距离10－15m ，这要战胜电荷间巨大的库仑斥力作用，要求使轻核拥有足够大的动能．要使原子核拥有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万度以上的高温．[即学即用 ]判断以下说法的正误．(1) 核聚变时汲取能量． ( × )(2)核聚变均匀每个核子放出的能量，比裂变反响中均匀每个核子放出的能量大． ( √ )(3)轻核聚变比裂更改完整、洁净． ( √ )(4) 实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受这样高的温度． ( √ )一、核裂变与其开释核能的计算 1．常有的裂变方程(1) 235113995192U ＋0 n ―→ 54Xe ＋ 38Sr ＋20n(2) 235 1 n ―→ 144 B a ＋89 1 U ＋ 56 36Kr ＋ 3 n920 02．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，所以放出能量．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以上的高温．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取的能量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，所以核子数减少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，根根源因是重核的均匀联合能比中等质量的核的均匀联合能要小．所以在重核分解为两此中等质量核的过程中要开释能量，并且开释的能量远大于它俘获中子时获取的能量．例 2 用中子轰击铀核 (23592U)，此中的一个可能反响是分裂成钡(14156Ba)和氪 (3692Kr) 两部分，放出 3 此中子．各个核和中子的质量以下：－ 27 －27kg；m U＝ 390.313 9× 10 kg，m n＝ 1.674 9× 10m 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01n＋23592U―→14156Ba＋3692Kr ＋ 301n－11 3.220 2× 10 J分析依据反响前后质量数守恒、电荷数守恒，便可以写出核反响方程．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 0n＋ 92U―→ 56Ba＋ 36Kr＋30n，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＝mc2＝ 3.578× 10－28× (3×108) 2 J＝ 3.220 2×10 －11 J.二、聚变及开释核能的计算1．核聚变的特色(1)轻核聚变是放能反响：从均匀联合能的图线看，轻核聚变后均匀联合能增添，所以聚变反应是一个放能反响．(2)在耗费相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变开释更多的能量．(3)热核反响一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自己产生的热便可以使反响进行下去．(4)广泛性：热核反响在宇宙中不时辰刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反响堆．2．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反响装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引起热核聚变爆炸．(2)可控热核反响：当前处于研究阶段．3．重核裂变与轻核聚变的差别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多此中等质量两个轻核联合成质量较大的原子的原子核，放出核能核，放出核能放能多少聚变反响比裂变反响均匀每个核子放出的能量要大3～4 倍核废料办理难度聚变反响的核废料办理要比裂变反响简单得多主要原料是氘，氘在地球上的储量核裂变燃料铀在地球上储量有特别丰富 .1 L 水中大概有 0.03 g 氘，原料的储藏量限，特别用于核裂变的铀235 在假如用来进行热核反响，放出的能铀矿石中只占 0.7% 量约与焚烧 300 L 汽油开释的能量相当速度比较简单进行人工控制，现可控性在的核电站都是用核裂变反响开释核能例 3氘核和氚核可发生热核聚变而开释出巨大的能量，当前，除氢弹之外，人们还不可以控制它23 4该反响方程为： 1 H＋ 1H―→ 2He＋x，式中 x 是某种粒子．已知：2 3 42.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 1H、1H、2He和粒子x的质量分别为u 和 1.008 7 u； 1 u＝931.5 MeV，c 是真空中的光速．由上述反响方程和数据可知，粒子x 是c 2________，该反响开释出的能量为________ MeV( 结果保存 3 位有效数字 )．答案10n(或中子)17.6分析依据质量数和电荷数守恒可得x 是01n(中子 )．核反响中的质量损失为m＝ 2.014 1 u＋ 3.016 1 u－4.002 6 u－ 1.008 7 u＝ 0.018 9 u所以该反响开释出的能量为E＝m·c2≈17.6 MeV .针对训练(多项选择 )据新华社报导，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”)已达成了初次工程调试．以下对于“人造太阳”的说法正确的选项是()A ．“人造太阳”的核反响方程是12H＋13H→ 24He＋ 01nB ．“人造太阳”的核反响方程是23592U＋ 01n→14156Ba＋ 3692Kr＋301n2C．依据公式 E＝ mc 可知，核燃料的质量相同时，聚变反响开释的能量比裂变反响大得多D．依据公式 E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反响开释的能量与裂变反响相同答案AC分析2 3 4 1A 项正确；依据轻核聚变特色，相同质量的核1H＋1H→ 2He＋ 0n是轻核聚变方程，故燃料，轻核聚变开释的能量比裂变反响大得多，应选项 C 正确．235 235 1 94 1．一个92U 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92U＋ 0n→X＋ 38Sr ＋ 201n，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C．因为裂变时开释能量，依据2，所以裂变后的总质量数增添E＝ mcD．因为裂变时开释能量，出现质量损失，所以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．2． (多项选择 ) 以下对于聚变的说法中，正确的选项是()A ．要使聚变产生，一定战胜库仑斥力做功B ．轻核聚变需要几百万度以上的高温，所以聚变又叫做热核反响C．原子弹爆炸能产生几百万度以上的高温，所以氢弹能够利用原子弹引起热核反响D ．太阳和很多恒星内部都在进行着强烈的热核反响，在地球内部也可自觉地进行答案ABC分析轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m ，故一定战胜库仑斥力做功，A 正确；要战胜核子间作使劲做功，一定使反响的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万度以上的高温， B 正确；热核反响一定在几百万度以上的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸开释的能量获取，C 正确；在太阳和很多恒星内部都存在热核反响，但在地球内部不会自觉地进行， D 错．3．一个铀 235 汲取一此中子后发生的一种核反响方程是 235113690192U ＋ 0n → 54Xe ＋ 38Sr ＋ 10 0n ，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 ()2A ． (M － m 1－ m 2)cB ．(M ＋m －m 1－ m 2)c 2C ．(M －m 1－ m 2－ 9m)c 2D ． (m 1＋ m 2＋ 9m － M)c 2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 E ＝ mc 2＝(M － m 1－ m 2－ 9m)c 2.4．太阳内部连续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反响， 这个核反响开释出的大批能量就是太阳的能源．(已知质子质量为 m H ＝1.007 3 u ，氦核质量为m He ＝4.001 5 u ，正电子质量为 m e ＝ 0.000 55 u ，结果保存两位小数， 1 u 相当于 931.5 MeV 的 能量 )(1)写出这个核反响方程；(2)这一核反响能开释多少能量？(3)已知太阳每秒开释的能量为 3.8× 1026 J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？答案 (1)414＋ 01 H → 2He ＋2 1e (2)24.78 MeV(3)4.22× 10 9kg分析(1) 由题意可得核反响方程为411H → 42He ＋ 2＋ 01e.(2)反响前的质量m 1＝ 4m H ＝ 4× 1.007 3 u ＝ 4.029 2 u ，反响后的质量 m 2＝ m He ＋2m e ＝ 4.001 5 u＋ 2× 0.000 55 u ＝4． 002 6 u ，m＝ m1－ m2＝ 0.026 6 u ，由质能方程得，开释能量E＝mc2＝ 0.026 6× 931.5 MeV ≈ 24.78 MeV.(3)由质能方程E′＝m′ c2得太阳每秒减少的质量E′ 3.8× 1026 9m′＝c2 ＝3×108 2 kg≈ 4.22× 10 kg.一、选择题 (1～ 6 题为单项选择题，7 题为多项选择题 )1．铀核裂变时，对于产生链式反响的重要要素，以下说法中正确的选项是()A．铀块的质量是重要要素，与体积没关B．为了使裂变的链式反响简单发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀 235 的体积超出它的临界体积，裂变的链式反响便可以发生D．可否发生链式反响与铀的质量没关答案 C分析要使铀核裂变产生链式反响，铀块的体积一定大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只需构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，裂变反响中产生的中子为快中子，这些快中子不可以直接引起新的裂变，假如铀块的质量大，则其体积大，若超出临界体积时则发生链式反响，由此知 A 、B、D 错误， C 正确．235 1 141 922．在众多的裂变反响中，有一种反响方程为92U ＋0n→56Ba＋36Kr ＋ aX ，此中 X 为某种粒子，a 为 X 的个数，则 ()A ． X 为中子， a＝ 2 B．X 为中子， a＝ 3C．X 为质子， a＝ 2 D． 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0， X 必为中子01n，由质量数守恒可知， a＝ 3，选项 B 正确．33．科学家发此刻月球上含有丰富的2He(氦3)，它是一种高效、洁净、安全的核聚变燃料，其参加的一种核聚变反响方程为32He ＋32He ―→ 211 H＋42He，对于32He 聚变以下表述正确的选项是() A．聚变反响不会开释能量B．聚变反响产生了新的原子核C．聚变反响没有质量损失D．当前核电站都采纳32He聚变反响发电答案 B分析核聚变反响中产生新的原子核，同时因为发生了质量损失，会有核能的开释，这是人类利用核能的门路之一；当前核电站大多采纳重核裂变的方法来开释与利用核能发电．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23592U＋10n→ 14456Ba＋8936Kr＋ 10nB．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可以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 1 144 89 92U＋ 0n→ 56Ba＋ 36Kr＋ 301n，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．我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克”(英名称： EAST ，俗称“人造太阳” )．设可控热核实验反响前氘核2 3 4 (1H) 的质量为 m1，氚核(1H) 的质量为m2，反响后氦核 (2He)的质量为 m3，中子 (01n)的质量为 m4，光速为 c，以下说法正确的选项是( )A ．这类装置中发生的核反响方程式是12H＋ 13H―→ 24He＋01nB ．由核反响过程质量守恒可知m1＋ m2＝ m3＋m4C．核反响放出的能量等于(m1－m2－ m3－m4)c2D．这类装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反响原理相同答案 A分析核反响方程为21H＋31H―→42He＋10n，选项A正确；反响过程中向外开释能量，故质量有损失，且开释的能量E＝mc2＝ (m1＋ m2－ m3－m4)c2，选项 B 、C 错误；可控热核反响为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反响原理为核裂变，选项 D 错误．6．我国秦山核电站第三期工程中有两个60 万千瓦的发电机组，发电站的核能根源于23592U的裂变，现有四种说法：①23592U原子核中有92个质子，143此中子；②235 235 139 95 92U的一种可能裂变是变为两此中等质量的原子核，核反响方程为92U＋10n→ 54Xe＋ 38Sr＋210n；③23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，高升温度半衰期缩短；④一个23592U裂变能放出－ 11 200 MeV 的能量，合 3.2× 10 J.以上说法中完整正确的选项是()A ．①②③B．②③④C．①③④D．①②④答案 D分析由23592U 的质量数和电荷数关系知① 正确；由核反响方程中电荷数守恒和质量数守恒知② 正确；半衰期不受外界要素扰乱，故③ 错误；经过计算知④正确，故答案为 D.7．对于轻核聚变，以下说法正确的选项是()A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时要汲取能量B．物质发生聚变时放出的能量比相同质量的物质裂变时开释的能量大好多C．聚变反响的条件是聚变物质的体积达来临界体积D．发生聚变反响时的原子核一定有足够大的动能答案BD分析依据均匀联合能图线可知，聚变后均匀联合能增添，所以聚变反响中会开释能量，故A 错误；聚变反响中均匀每个核子放出的能量比裂变反响中每个核子放出的能量大3～4 倍，故B 正确；裂变反响的条件是裂变物质的体积达来临界体积，而聚变反响时，要使轻核之间的距离达到 10－15 m 之内，这需要原子核有很大的动能才能够实现聚变反响，故C错误，D 正确．二、非选择题8．现有的核电站常用的核反响之一是：235 1 143 1 092U＋0n―→60Nd＋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 ×1013 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n＝ 1 ≈ 2.56× 1024(个 )．235.043 9×1.660 6 ×10－27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× 1013 J.。
高中物理第四章原子核第五节裂变和聚变导学案粤教选修
第五节裂变和聚变班级姓名学号评价【自主学习】一、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．知道原子弹的原理．3．知道轻核的聚变反应．知道氢弹的原理．4．了解受控热核反应的发展前景．二、重点难点1．核裂变与核聚变的条件三、问题导学1．铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种裂变的核反应方程式是什么样的？2．什么是链式应？发生链式反应的条件是什么？什么是临界体积？3．什么叫核聚变？热核反应？四、自主学习（阅读课本P45-47页，《金版学案》P80-81知识点1、2）1．完成《金版学案》P80预习篇五、要点透析见《金版学案》P80-81知识点1、2）【预习自测】1．两个比较轻的核聚合成一个较的核时要___ ___能量，这种核反应称为 ____________．如21H＋31 H→___________＋10n＋17.51 MeV.比较重的核分裂成两个较轻的核时要___ ___能量，这种核反应称为核裂变．铀核的一种裂变方程为23592U＋10n→8936Kr＋14456Ba＋________.2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（）A．eSiP0130143015+→B．nHeHH1423121+→+C．eNC01147146-+→D．HeThU422349023892+→3．关于重核的裂变，下列说法正确的是( ) 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，放出核能第五节 裂变和聚变【巩固拓展】 课本作业P87练习1、2、31.以下核反应方程中，属于原子核裂变的是（ ）A ．HeTh U 422349023892+→ B ．n C Be He 101269442+→+ C ．nKr Ba n U 1089361445610235923++→+ D ．nHe H H 10423121+→+2．(双选)关于铀核裂变，下列说法中正确的是( ) 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 ．一般的，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 ．铀块的体积对产生链式反应无影响3.(双选)一个23592U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的核反应为23592U+10n→Z AX+9438Sr +102n ，则下叙述正确的是A ．X 原子核中含有86个中子B ．该反应是核聚变反应C ．由于该反应释放能量，根据E =mc 2判断，反应后的总质量数增加 D ．虽然该反应出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 4. 我国科学家研制“两弹”所涉及到的基本核反应方程有：(1)nk Xe Sr n U 101365490381023592++→+ (2)nd He H H 10423121+→+关于这两个方程的下列说法，正确的是A ．方程(1)属于α衰变B ．方程(2)属于重核裂变C ．方程(1)中k=10，方程(2)中d=1D ．方程(1)中k=6，方程(2)中d=1第五节 裂变和聚变班级 姓名 学号 评价 【课堂检测】 一、重核的裂变（例举：2351141921920563603U n Ba Kr n +→++ ）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 +→+二、轻核的聚变（例举： 21H ＋11H →42He ＋10n ）2．一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H →42He+10n ，其中氘核的质量：m D =2.014 102 u 、氚核的质量：m T =3.016 050 u 、氦核的质量：m α=4.002 603 u 、 中子的质量：m n =1.008 665 u ，1u=1.660 6×10-27kg ，e = 1.602 2×10-19C ，请求出该核反应所释放出来的能量。
高中物理第四章原子核4.5裂变和聚变教案粤教版选修3_8
4.5 裂变和聚变课堂互动三点剖析一、对铀核裂变的正确理解（1）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,向核能的利用迈出了第一步.（2）核反应方程：U 23592+n Kr Ba n 10923614156103++−→−(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 .复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，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，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能.这就叫链式反应，如图4-5-1所示.图4-5-1（4）临界体积：能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积，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，中子容易在通过铀核时碰不到而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积.二、对聚变的理解（1）定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应.（2）聚变反应方程式：H 21+H 31−→−He 42+n 10 应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的.氢弹内部相当于还有一颗小原子弹.各个击破【例1】 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解析：铀核受到中子的轰击，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，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1 MeV 以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小；引起链式反应，须使铀块体积越过临界体积.故选项B 、C 两项正确.答案：BC类题演练用中子轰击铀核（U 23592），其中的一个可能反应是分裂成钡（Ba 14156）和氪（Kr 9236）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 kgm Ba =234.001 6×10-27 kg,m kr =152.604 7×10-27 kg试写出核反应方程，算出反应中释放的核能.解析：根据反应前后核的质量数守恒、核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，用爱因斯坦的质能方程就可算出释放的核能.此铀核裂变方程为n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→−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由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为ΔE=Δmc 2=0.357 8×10-27×（2.997 9×108）2 J=3.215 7×10-11 J答案：n 10+n Kr Ba U 10923614156235923++−→− 3.245 7×10-11 J 【例2】 以下说法正确的是（ ）A.聚变是裂变的逆反应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度以上高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量解析：从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为两者的反应物与生成物全然不同.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.既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反.诚然，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量.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，总的说来，聚变反应还是释放热量，故D 项正确.答案：D。
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
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.
2017_2018学年高中物理第四章原子核4.5裂变和聚变教学案粤教版
第五节 裂变和聚变[目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会计算裂变、聚变所释放的能量．一、核裂变与链式反应 1．核裂变比较重的一个核分裂为两个较轻的核并释放出能量的反应． 2．链式反应一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发生裂变，让核裂变的过程自己持续下去，源源不断地将核能释放出来的反应． 3．一种典型的裂变反应方程235 92U ＋10n→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n4．临界体积能够发生链式反应的铀块的最小体积． 二、受控热核反应 1．核聚变比较轻的两个核结合成一个较重的核，并释放出能量的反应叫核聚变． 2．能量变化轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量． 3．核反应举例21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV.4．核反应条件必须使它们的距离达到10－15m 以内，使核具有足够的动能，轻核才能够发生聚变．5．受控热核反应热核反应能量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． 6．实现受控热核反应的条件(1)要把热核燃料加热到非常高的温度；(2)使热核反应释放的能量足以补偿形成聚变过程中所损失的能量，这个条件称为“点火”条件．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 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相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．【例2】 用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)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 ＋23592U ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310n 3.220 2×10－11J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． 铀核裂变方程为10n ＋23592U ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310n ，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． 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 8×10－27kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为 ΔE ＝Δmc 2＝0.357 8×10－27×(3×108)2J＝3.220 2×10－11J.二、核聚变及核能的计算 1．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10－15m ，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． 2．轻核聚变是放能反应从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应． 3．聚变方程21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋γ.4．重核裂变与轻核聚变的区别【例3】 以下说法正确的是( ) A ．聚变是裂变的逆反应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 答案 D解析 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，A 选项错误；裂变与聚变都释放能量，B 选项错误；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，C 选项错误． 【例4】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H ＝1.007 3 u ，中子质量m n ＝1.008 7 u ，氚核质量m T ＝3.018 0 u ．求：(1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？ 答案 (1)11H ＋210n ―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV解析 (1)聚变方程11H ＋210n ―→31H.(2)质量亏损Δm ＝m H ＋2m n －m T ＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0) u ＝0.006 7 u ， 释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV. (3)平均每个核子放出的能量为6.243MeV ＝2.08 MeV.对核裂变的理解1．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中一种裂变反应为23592U ＋10n ―→14456Ba ＋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．对核聚变的理解2．科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为232He ―→211H ＋42He ，关于32He 聚变下列表述正确的是( )A ．聚变反应不会释放能量B ．聚变反应产生了新的原子核C ．聚变反应没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反应发电 答案 B解析 核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释放，这是人类利用核能的途径之一．目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电． 3．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈的( ) A ．衰变反应 B ．人工核反应 C ．裂变反应 D ．热核反应答案 D核聚变释放的核能的计算4．氘核(21H)和氚核(31H)结合成氦核(42He)的核反应方程如下：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV (1)这个核反应称为________．(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV 是核反应中________(填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(填“增加”或“减少”)了________kg(保留一位有效数字)． 答案 (1)聚变 (2)放出 减少 3×10－29解析 在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由ΔE ＝Δmc 2， 可以求得Δm ＝ΔE c2＝3×10－29kg.(时间：60分钟)题组一 对核裂变的理解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，C错误，D 正确．2．(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．所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，故两核中子数会比原来的重核减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．3．铀核裂变时，关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答案 C解析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，若超过临界体积则能够发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．4．一个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＝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．5．现有的核电站常用的核反应之一是：235 92U ＋10n ―→143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，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 ，试计算1 kg 铀235裂变释放的能量为多少？ 答案 (1)40 90 (2)8.1×1013J 解析 (1)锆的电荷数Z ＝92－60＋8＝40， 质量数A ＝236－146＝90. 核反应方程中用符号9040Zr 表示． (2)1 kg 铀235中铀核的个数为n ＝1235.043 9×1.660 6×10－27＝2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量， 1个铀235核裂变产生的质量亏损为 Δm ＝0.212 u ， 释放的能量为ΔE ＝0.212×931.5 MeV＝197.5 MeV 则1 kg 铀235完全裂变释放的能量为E ＝n ΔE ＝2.56×1024×197.5 MeV＝8.1×1013 J.题组二 对核聚变的理解6．关于核聚变，以下说法不正确的是( ) A ．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁 B ．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 C ．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15m 以内，核力才能起作用D ．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核 答案 B解析 与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变发电还没有投入实际运行．所以B 项是不正确的． 7．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( ) A ．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 B ．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加 C ．裂变过程和聚变过程都有质量增加 D ．裂变过程和聚变过程都有质量亏损答案 D解析 重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损．8．(多选)下列说法正确的是( ) A.157N ＋11H ―→126C ＋42He 是α衰变方程 B.11H ＋21H ―→32He ＋γ是核聚变反应方程 C.23892U ―→23490Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al ―→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程 答案 BD解析 选项A 、D 为原子核的人工转变，选项B 为轻核聚变，选项C 为原子核的衰变，故选项B 、D 正确．9．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H ＋126C ―→137N ＋Q 1，11H ＋157N ―→126C ＋X ＋Q 2方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A ．X 是32He ，Q 2>Q 1 B ．X 是42He ，Q 2>Q 1 C ．X 是32He ，Q 2<Q 1 D ．X 是42He ，Q 2<Q 1答案 B解析 根据核反应中质量数与电荷数守恒求得新核X 的质量数为4、电荷数为2，即X 是42He ；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反应的质量亏损大，根据爱因斯坦质能方程必然有Q 1<Q 2.10．4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106eV 的能量，写出核反应方程，并计算1 g 氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量． 答案 见解析解析 该反应的核反应方程为：411H ―→42He ＋2 0＋1e ，由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为E 0＝2.8×1064eV ＝7×105 eV1 g 氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个．应释放出的总能量E 为：E ＝7×105×6.0×1023 eV ＝4.2×1029 eV ＝6.72×1010 J.题组三 综合应用11．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量m D ＝2.013 6 u ，氦核质量m He＝3.015 0 u，中子质量m n＝1.008 7 u.(1)计算释放出的结合能；(2)若反应前两氘核的动能均为E k0＝0.35 MeV，它们正撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？答案(1)3.26 MeV (2)0.99 MeV 2.97 MeV解析(1)核反应方程为：221H―→10n＋32He.设反应质量亏损Δm＝2m D－m He－m n＝0.003 5 u.由质能方程得释放核能ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV.(2)将两氘核作为一个系统，由动量守恒有0＝m He v He＋m n v n，①由能量守恒有：1 2m He v2He＋12m n v2n＝ΔE＋2E k0.②由①②代入数据可得E kHe＝0.99 MeV，E kn＝2.97 MeV.。
高中物理第4章第5节裂变和聚变教案粤教版选修351030169
高中物理第4章第5节裂变和聚变教案粤教版选修351030169第五节裂变和聚变[学习目标] 1.知道核裂变和核聚变的概念，知道重核裂变和轻核聚变中能释放出巨大的能量．(重点)2.知道什么是链式反应.3.知道核聚变反应及受控热核反应.4.会计算重核裂变、轻核聚变过程中释放出的能量．(重点、难点)一、核裂变与链式反应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．3．典型的铀核裂变(1) 23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n(2)23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n二、受控热核反应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．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铀核裂变时，可以放出多个中子．(√)(2)裂变物体的体积小于临界体积时，不可能发生链式反应．(√)(3)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．(×)(4)轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．(×)(5)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应．(√) 2．下列属于原子核裂变的链式反应的是( )A．核电站发电B．天然气的形成C．石油的形成D．利用太阳能发电A [核电站是利用原子核的链式反应发电的，A选项正确；石油和天然气的形成是复杂的过程，属于化学变化，B、C选项错误；太阳能辐射是以热传递的形式传递热量，D选项错误．] 3．据《每日邮报》报道，英国一名13岁的小学生近日宣布自己在学校实验室实现了核聚变．他表示用氘聚变氦的过程中检测到了中子，证明聚变成功，成为世界上实现聚变的最年轻的人．下面列出的核反应方程，属于聚变的是( )A.21H＋21H―→32He＋10nB.23892U―→23490Th＋42HeC.157N＋11H―→126C＋42HeD.2713Al＋42He―→3015P＋10nA [轻核聚变是指轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是轻核聚变，B是α衰变，C、D是原子核的人工转变，B、C、D选项错误，A选项正确．]重核裂变(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)能量：重核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量，一般说来，平均每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂变放出的能量相当于2 500 t优质煤燃烧时释放的能量．裂变时能产生几百万度的高温．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．【例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．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D [重核裂变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或等于其临界体积，如果体积小于临界体积，中子可能从铀块中穿过，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是守恒的，而核子数等于质量数，综上可知A、B、C均错．]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．训练角度1：对重核裂变的理解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，但铀块的质量无论怎样，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．]训练角度2：裂变中核能的计算2．用中子轰击铀核(23592U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(14156Ba)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 9×10－27kg ，m n ＝1.674 9×10－27kg ，m Ba ＝234.001 6×10－27kg ，m Kr ＝152.6047×10－27 kg.试写出核反应方程，算出反应中释放的核能．[解析] 此铀核裂变方程为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 8×10－27kg由爱因斯坦质能方程可得反应中释放的核能为 ΔE ＝Δmc 2＝0.357 8×10－27×(3.0×108)2 J ＝3.220 2×10－11J[答案] 10n ＋23592U→14156Ba ＋9236Kr ＋310n 3.220 2×10－11J轻核聚变要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m ，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．2．轻核聚变是放能反应从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应． 3．核聚变的特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆． 4．核聚变的应用(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．【例2】 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H ＝1.007 3 u ，中子质量m n ＝1.008 7 u ，氚核质量m ＝3.018 0 u.(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能为多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？[解析] (1)聚变方程：11H＋210n→31H.(2)质量亏损Δm＝m H＋2m n－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.0180)u＝0.006 7u释放的核能ΔE＝0.006 7×931 MeV≈6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为6.24MeV＝2.08 MeV.3[答案] 见解析1．核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循电荷数守恒和质量数守恒，这是书写核反应方程式的重要依据．2．轻核聚变释放核能的计算方法(1)根据质量亏损计算．根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)乘以真空中的光速(c＝3×108 m/s)的平方，即ΔE＝Δmc2训练角度1：对聚变的理解3．下列关于聚变的说法中，不正确的是 ( )A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫作热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D．自然界中不存在天然的热核反应D [轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D错误．]训练角度2：聚变核能的计算4．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.013 6 u，32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeVB [在核反应方程21H＋21H→32He＋10n中，反应前物质的质量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u，反应后物质的质量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4．023 7 u，质量亏损Δm＝m1－m2＝0.003 5 u.则氘核聚变释放的核能为E＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，选项B正确．]课堂小结知识脉络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.4.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫核聚变．约束核聚变材料的方法有磁约束和惯性约束.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．原子核的比结合能变大，释放出能量D [核反应过程中，核子数守恒，中子并未消失，故选项A、C均错误；能量来源于原子核内部，因重核裂变为中等质量的核时，比结合能增加而释放出能量，故选项B错误，D正确．] 2．1938年德国化学家、物理学家哈恩等发现用中子轰击铀核的产物中含有中等质量的原子核钡和氪，这种现象称为核裂变，其反应方程为23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋3X.下列说法正确的是( )A．核反应方程中的X为质子B．核反应方程中的X为电子C．由核反应方程可得钡核的比结合能比铀核的比结合能大D．此核反应能自动延续下去，故铀块的体积对于维持核反应是无关紧要的C [根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程中的X为中子10n，A、B错误；根据教材中原子核的比结合能曲线可知，钡核的比结合能比铀核的比结合能大，C正确；如果铀块的体积小于临界体积，此核反应不能自动延续下去，铀块的体积对于维持该反应是很重要的，D错误．]3．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及到的基本核反应方程有：(1) 23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋k10n.(2)21H＋31H→42He＋d10n.关于这两个方程的下列说法，正确的是( )A．方程(1)属于α衰变B．方程(1)属于重核裂变C．方程(2)属于轻核聚变D．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1BCD [方程(1)属于重核裂变，A选项错误，B选项正确；方程(2)属于轻核聚变，C选项正确；根据质量数守恒和电荷数守恒知，方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1，D选项正确．] 4．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν已知11H和42He的质量分别为m p＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变为1个42He的过程中，释放的能量约为( )A．8 MeV B．16 MeVC．26 MeV D．52 MeVC [核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV＝26.6 MeV，选项C正确．]。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。