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3-5.doc

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：u_bakr3n。(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n(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：unbakr3nunsrxe2n2. u核裂变释放的能量是巨大的，比结合能是7.5 mev。而中等质量的核的比结合能是8.5 mev，裂变反应中每个核子释放的能量约1 mev。3链式反应的条件：铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量。二、裂变反应堆组成部分材料作用裂变材料(核燃烧)浓缩铀(u)提供核燃料慢化剂(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慢中子，控制反应速度类型一 重核裂变的概念【例题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：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。其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、电荷数均守恒，即核子数守恒，所以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，发生质量亏损，从而释放出核能，故选d。答案：d题后反思：重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有了亏损，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。类型二 裂变反应中的核能计算【例题2】 若u俘获一个中子裂变成sr及xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u(1 u1.660 61027 kg，1 u相当于931.50 mev)(1)写出铀核裂变的核反应方程；(2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)点拨：利用反应规律书写核反应方程，利用质能方程计算核能。解析：(1)unsrxe10n。(2)因为一个铀核裂变的质量亏损m(235.043 9 u1.008 7 u)(89.907 7 u135.907 2 u101.008 7 u)0.150 7 u，故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为m u3.551024 u，所以e3.551024931.50 mev3.31027 mev。答案：(1)unsrxe10n(2)3.31027 mev题后反思：(1)利用裂变方程和质能方程求得的是一个铀核裂变释放的核能。(2)求一定质量的纯铀裂变释放的核能要先求出铀核的数目。(3)计算核能时要注意统一单位。触类旁通：例题2(2)中释放的核能相当于多少千克优质煤完全燃烧时放出的能量？(1 kg优质煤完全燃烧时产生3.4107 j的热量)触类旁通答案：1.61071下列核反应中属于裂变反应的是()。a.b.c.d.2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3下列关于重核裂变的说法中，正确的是()。a核裂变反应是一个吸能反应b核裂变反应是一个放能反应c核裂变反应的过程质量亏损d核裂变反应的过程质量增加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，以控制反应速度d利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度51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(na为阿伏加德罗常数)()。ana196 mevb235 na196 mevc235196 mevd.答案：1c核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变，其中衰变有衰变、衰变等，选项a为衰