2016-2017学年高中物理 第19章 原子核新人教版选修3-5_5

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 原子核 第十九章 第六节 核裂变 第十九章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 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 课堂情景切入 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？ 知识自主梳理 1 定 义 使重核分裂成 _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 _的核反应中，自然界不会自发的产生。 重核的裂 变 中等质量 人为控制 1 定 义 重核裂变产生的 _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 _或裂变物质的质量大于 _。 链 式反 应 中子 临界体积 临界质量 1 核 电 站的工作原理 核电站的核心是 _，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 _作为核燃料，释放 _。 核 电 站 核反应堆 铀棒 核能 (2)减速剂：用 _，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 _制成，用以控制 _。 (4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的 _，可防止射线辐射出去。 (5)热交换器：靠 _和 _在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出 去。 石墨、重水和普通水 镉 反应速度 水泥壁 水 液态金属钠 2 核 电 站与火 电 站相比有何 优 缺点 (1)优点： 核电站消耗的燃料 _。 作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量 _。 火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要 _。 (2)缺点： 一旦核泄漏会造成严重的 _。 核废料处理 _。 很少 很大 少得多 核污染 比较困难 重点难点突破 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 成不规则的形式。 (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。 2 链 式反 应 的条件 (1)要有足够浓度的 235U； (2)要有足够数量的慢中子； (3)铀块的体积要大于临界体积。 3 裂 变 反 应 的能量 铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。一个铀 235核裂变时释放的能量如果按 200MeV估算， 1kg铀 235全部裂变放出的能量相当于 2800t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。 答案： (1)不是 (2)不能 解析： 重核的裂 变 不能自 发 地 进 行，只能 发 生在人工控 制的核反 应 中，只有达到 链 式反 应 的条件 时 ，才会 发 生重核 的裂 变 。 二、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。 如图所示为核电站工作流程示意图 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，裂变反应堆的结构和工作原理如下表所示： 特 别 提醒： 在利用核反应堆发电时，一定要注意安全防护，历史上曾经有过核电站泄漏事故。 答案： 镉有吸收中子的特性，减少中子的数目，可以控制能量释放的速度，而原子弹需要在极短的时间内 释放大量核能，发生猛烈爆炸，不需要控制速度，故不需要镉棒。 考点题型设计 对 核裂 变 的理解 其中各粒子 质 量分 别为 mU 235.043 9u， mn 1.008 67u， mSr 89.907 7u， mXe 135.907 2u， 质 量 亏 损为 m (mU mn) (mSr mXe 10mn) 0.151 0u 可 见铀 裂 变 的 质 量 亏 损 是 远 小于一个核子的 质 量的，核 子数是不会减少的，因此 选项 A、 B、 C均 错 。重核裂 变为 中 等 质 量的原子核 时 ，由于核子平均 质 量小，会 发 生 质 量 亏 损 ，从而 释 放出核能。 综 上所述， 选项 D正确。 答案： D 核能的利用 易错案例剖析 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 易 错 分析： 不知道铀 235容易吸收慢中子的特点而错选 A项。不理解反应堆的工作原理而错选 D项 。 正确解答： 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