湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 重核的裂变（A班）新人教版.doc

湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 重核的裂变（a班）新人教版 (2)裂变的同时能放出23个(或更多个)中子(3)裂变的产物不是唯一的注意:裂变反应的依据是实验事实，不能仅凭反应前后质量数守恒，电荷数守恒，杜撰各裂变反应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，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，相应的质量叫做临界质量。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。链式反应的条件：(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)要保持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，即铀块体积不小于临界体积(发生链式反应的最小体积)可不使中子还未碰到铀核就逸出铀块3裂变反应中的能量（以为例）裂变前的质量：kg， kg裂变后的质量：kg，kg，kg，质量亏损：kg，j=201mev理论的计算和实验都已证明了重核在裂变时要放出能量，每个核子平均放出的能量约为1兆电子伏。4核反应堆的基本部件及作用核能发电的优点、缺点：优点：污染小；可采储量大；比较经济。缺点：一旦核泄漏会造成严重的核污染；核废料处理困难。我国建造的秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。轻核的聚变轻核结合成质量较大的核的核反应叫做聚变。 聚变反应中能量的计算： （已知每个的质量为2.013553u 、的质量为3.013723 u 、质量为4.002000u、中子的质量为1.007276u、1u相当于931.5mev的能量） m=0.018100ue=mc2 =0.018100931.54 mev=17.6 mev典型的轻核聚变及释放能量的情况还有以下一些： 上述这些核反应都已在实验中观察到了。比较在重核裂变和轻核聚变中平均每个核子释放出的能量，可知聚变时，平均每个核子释放的能量约为3mev，大约是裂变时放出的能量的3倍。产生轻核聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15米，也就是要接近到核力能够发生作用的范围。由于参加反应的原子核间存在着库仑斥力，要使它们之间接近到如此小的距离，原子核必须具有很大的动能。要获得如此大的动能，就是把它们加热到几百万度的高温，物质达到几百万度以上的高温时，原子的核外电子已经完全和原子脱离，成为等离子体，这时一部分原子核就具有足够的动能，能够克服相互间的库仑斥力，在互相碰撞中接近到可以发生聚变的程度。因此，这种反应又叫热核反应。太阳就是利用热核反应释放能量的一个巨大的天体，在太阳和许多恒星内部，温度都高达107以上，在那是热核反应激烈地进行着，太阳每秒钟辐射出来的能量约为3.81026焦，就是从热核反应中产生的。地球只接受了其中的二十亿分之一，就使地面温暖，产生风云雨露，河川流动，生物生长。原子弹爆炸时产生高达几百万度的温度，所以也可以用原子弹来引起热核反应。利用聚变反应释放核能的方式更好，原因如下：1、释能多。每个核子在聚变过程中所释放的能量是裂变过程中每个核子释放能量要大几倍；2、污染小。裂变堆的核燃料不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且遗害千年的废料也很难处理，核聚变的辐射则小得多；3、原料足。核聚变反应的主要燃料是氢的同位素氘、氚及惰性气体3he（氦3），氘和氚在地球上蕴藏极其丰富，据测每一升海水中大约有0.03克的氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油，这就是说，1升海水可产生的能量相当于300升汽油，一座100万千瓦的核聚变发电站，每年耗氘量只需304千克。这样把海水通过核聚变转化为能源，按目前能源消耗水平，可供人类用上亿年。3he（氦3）的资源也非常丰富，月球、木星和土星上几乎是取之不尽，用之不竭的。世界上许多国家都在积极研究受控热核反应的理论和技术。我国自行设计和制造的最大受控核聚变实验装置“中国环流器一号”，已在四川省乐山地区建成，并于1984年9月顺利启动。 巩固训练1、下列核反应中，表示核裂变的是（ ）a、 b、c、 d、2一个电子（质量为m、电荷量为e)和一个正电子（质量为m、电荷量为e），以相等的初动能ek相向运动，并撞到一起发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为若这两个光子的能量都为h，动量分别为p和p，下面关系正确的是（ ）a. h=mc2 ，p= p b. h=mc2，p= pc. h= mc2ek，p=p d. h= (mc2ek )，p=p3雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯（c2cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氢核，其核反应方程式为clare,己知cl核的质量为36.956 58 u, ar核的质量为36. 956 91 u，e的质量为0. 000 55 u, l u质量对应的能量为931. 5 mev。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（ ）a. 1. 33 mev b. 0. 82 mevc.0. 51 mev d.0.31 mev4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）5太阳现正处于主序星演化阶段它主要是由正、负电子和、等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是4（释放的核能），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核组成(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m，已知地球半径r=6.4106 m，地球质量m=6.01024 kg，日地中心的距离r=1. 51011 m，地球表面处的重力加速度g=10 m/s2,1年约为3.2107s，试估算目前太阳的质量m.(2)已知质子质量1. 672 6 x 10-27 kg，he质量=6.645 810-27 kg，电子质量= 0. 910-30，光速c=3108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能(3)已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w=1. 35103 w/m2试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命（估算结果只要求一位有效数）参考答案 1.c 2.c 3.b 4. 5.(1)21030kg. (2) 410-12 j (3) 1百亿年温故知新1.据有关资料介绍，受控热核聚变反应装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装，而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内，现按下面的简化条件来讨论这个问题，如图所示，有一个环形区域，其截面内半径为，外半径为r2=1. 0 m，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，已知磁感应强度b=1.0 t，被束缚粒子的荷质比为=4.0107c/kg，不计带电粒子在运动过程中的相互作用，不计带电粒子的重力(1)若中空区域中的带电粒子沿环的半径方向射入磁场，求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0.(2)若中空区域中的带电粒子以（1)中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场，求带电粒子从进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间t.2.如图所示，在xoy平面上，一个以原点o为中心、半径为r的圆形区域内存在着一匀强磁场，磁场的磁感应强度为b，方向垂直于xoy平面向内在o处