高中物理 3.4 裂变和聚变课件 新人教版选修12.ppt

四 裂变和聚变 1 知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件 2 了解原子弹和核反应堆的工作原理 3 知道轻核的聚变反应 4 了解聚变反应的特点 知道可控热核反应 一 二 一 核裂变1 铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块 把这个核反应定名为原子核的裂变 2 由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代地继续下去的过程 叫作核裂变的链式反应 3 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 你知道核电站中的反应堆里发生的是什么核反应吗 答案 重核的裂变反应 一 二 二 核聚变和受控热核反应1 两个轻核结合成质量较大的核 这样的核反应叫作聚变 2 物质的温度达到几百万摄氏度时 剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能 可以克服库仑斥力 碰撞时十分接近 发生聚变 聚变又叫热核聚变 3 为了实现核聚变 可以用磁场约束参加反应的物质 使其不致飞散 也可以利用聚变物质的惯性进行约束 环流器是目前最好的一种磁约束装置 一 二 太阳会 死 吗 提示 由于太阳能量的增长与半径的增长不相称 太阳表面的温度将比现在低 从而变成一颗红巨星 这颗红巨星再经过几十亿年后 氦燃料也将消耗完毕 像第一次消耗完氢燃料一样 太阳的内核又会收缩 内部温度上升 对于很大的恒星来说 这一次坍缩会导致碳元素的聚变 然而 由于太阳的质量不足以产生碳聚变 这样它将变成一颗白矮星 随着内部温度和光度的降低 最终变成一颗不发光的黑矮星 一 二 三 一 铀核的裂变1 一种典型的铀核裂变反应 2 原子弹内部的链式反应是不可控制的 核电站中的反应堆里的链式反应是在人工控制下进行的 链式反应过程中都能释放出巨大的核能 一 二 三 二 轻核的聚变使轻核发生聚变 必须使它们的距离达到10 15m的近距离 轻核聚变要比裂变释放更多的能量 平均每个核子放出的能量在3mev以上 比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3 4倍 一 二 三 三 裂变与聚变的比较1 原理不同重核的裂变是重核裂变成几个质量较小的原子核 而聚变是几个轻核聚变 结合 成质量较大的原子核 2 放出能量的多少不同聚变比裂变能放出更多的能量 一 二 三 3 燃料 的丰富程度不同聚变所需要的 燃料 氘在地球上非常丰富 1l海水中大约有0 03g氘 如果用来进行热核反应 放出的能量约和燃烧300l汽油相当 而裂变燃料 铀在地球上储量有限 尤其是用于核裂变的铀235 在铀矿中仅占0 7 相比起来聚变的燃料 氘要丰富得多 我国是一个 贫铀 国家 贮藏量不多 4 两种反应的可控制性不同裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制 因此 现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量 而聚变反应的可控制性比较困难 世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术 类型一 类型二 类型一 类型二 题后反思求解核裂变释放出的核能 要正确写出核反应方程 求出反应过程中的质量亏损 m 用 e mc2计算出裂变过程中释放的核能 类型一 类型二 类型一 类型二 类型一 类型二 类型一 类型二 题后反思和一切核反应一样 求核聚变中释放的核能 首先要正确写出聚变方程 求出反应中的质量亏损 利用 e mc2求得反应中释放的核能 类型一 类型二 12345 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 而铀238只有俘获能量在1mev以上的中子才能引起裂变 且裂变的概率小 而要引起链式反应 需使铀块体积超过临界体积 故选项b c正确 答案 bc 12345 12345 12345 解析 质量亏损是反应物与生成物质量之差 差值可用 u 或 kg 作单位 前者直接用1u的亏损放出931 5mev的能量计算 后者核能的单位是焦耳 答案 bd 12345 4原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源 当氘等离子体被加热到适当高温时 氘核参与的几种聚变反应可能发生 放出能量 这几种反应的总效果可以表示a k 1 d 4b k 2 d 2c k 1 d 6d k 2 d 3解析 由质量数守恒和电荷数守恒 分