2019-2020学年高中物理 第19章 原子核 6 核裂变课件 新人教版选修3-5(1)

6核裂变,贫铀是从金属中提炼铀以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹的贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，其残留物也会长期危害环境，北约组织就曾在波黑战争中大量使用贫铀弹，致使遭北约轰炸后的萨拉热窝市共有302人先后死于贫铀弹所造成的危害之中！那么为什么说贫铀弹的残留物会长期危害环境呢？答案：爆炸后的弹片存在放射性，而且铀238的半衰期很长，所以可长期危害环境,一、重核的裂变1定义：重核分裂是_的核，释放_能的核反应，称为核裂变【答案】质量较小核2条件：_轰击重核，一般分裂为质量差不多的两个核【答案】中子,3链式反应：当_中子引起一个铀核的裂变后，放出_个中子，放出的中子再引起其他铀核_，且能不断地继续下去，称为_【答案】一个更多裂变链式反应,5重核裂变的特点：(1)裂变释放能量_；(2)裂变产物有_；(3)裂变产物有_；(4)裂变能产生_个中子【答案】(1)大(2)多样性(3)放射性(4)多,6链式反应的条件：(1)发生裂变物质的体积大于等于_；(2)有足够_的铀235；(3)有足够数量的_中子【答案】(1)临界体积(2)浓度(3)慢,二、核电站1核电站：是利用核能发电，它的核心设施是_它主要由以下几部分组成：(1)燃料：_.(2)减速剂：铀235容易捕获_发生反应，可采用_、_、_作减速剂(3)控制棒：为控制能量释放的速度，需减少中子的数目，采用_作为_来控制链式反应的速度【答案】核反应堆(1)铀棒(2)慢中子石墨重水普通水(3)镉棒控制棒,2工作原理：核燃料_释放的能量，使反应区温度升高【答案】裂变3能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外_，把反应堆内的热量传输出去，用于发电【答案】循环流动,4核污染的处理：为避免_对人体的伤害和_对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的_，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的_，需要装入特制的容器，_.【答案】射线放射性物质水泥层放射性深埋地下或海底,1链式反应：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，核子间的距离增大，因而核力迅猛减弱，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23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，这就叫链式反应如图所示,链式反应及其发生的条件,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为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子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裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关,【答案】c【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故a、d错，c对，铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的概率小，故b错,核电站的核心是核反应堆，核反应堆的主要组成部分(如图所示)及其作用是：,核电站结构及工作原理,(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%4%)制成铀棒，作为核燃料，释放核能(2)中子减速剂：铀235具有易俘获慢中子，不易俘获快中子的特点而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来变成慢中子常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式反应的速度,(4)保护层：核反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去(5)热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去反应堆是核电站的核心，核电站是靠核反应堆产生的内能发电,2原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由哪四部分组成()a原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统b原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统c原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统d原子燃料、中子源，原子能存聚系统和输送系统【答案】a【解析】通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统,1优点：(1)核电站消耗的燃料很少(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量很大(3)火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要少得多2缺点：(1)一旦核泄漏会造成严重的核污染(2)核废料处理比较困难,核电站与火电站相比有何优缺点？,3(多选)山东荣成石岛湾核电站计划总装机规模400万千瓦核电站与火电站相比较，其优势在于()a核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量b就可采储量来说，地球上核燃料资源相当于煤炭c核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站d核电站比火电站更容易建造,【答案】ac【解析】核电站与火电站相比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多，地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍，只要措施得当，核电站造成的污染很小，核能属于清洁能源，a、c均正确；核电站的建造难度较大，b、d错误,例1关于铀核裂变，下列说法不正确的是()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23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,重核裂变的理解,解析：铀核受到中子的冲击，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比较多，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b、c正确答案：bc反思领悟：此类题型关键在于牢记重核裂变的特点以及发生重核裂变的条件,核电站工作原理与组成,答案：b反思领悟：核电站的核心是核反应堆，对反应堆的原理和组成应记牢是解答此类题目的核心,1(2018保山二模)如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是()a铀棒是核燃料，核心物质是铀238b石墨起到吸收中子的作用c镉棒起到使中子减速的作用d水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害【答案】d,解析：核反应堆采用的核燃料为铀235，故a错误；石墨的作用是使中子减速，故b错误；镉棒的作用是吸收中子，故c错误；水泥防护层的作用是为了阻隔射线，避免放射性危害，故d正确,例3已知一个铀235核裂变时能释放200mev的能量，问1kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94107j/kg的煤所放出的能量？,答案：2789t反思领悟：解答此题的关键在于第一步如何把已知与所求联系起来，特别是要能考虑到利用原子量和阿伏加德罗常数来计算1kg铀所含有的原子核数，然后一切问题便迎刃而解,利用核子平均质量曲线判断核反应是吸热还是放热图象法在中学物理中有广泛应用，原子核这一章中可以利用核子平均质量曲线来判断核反应是吸热还是放热,创新拓展提升,精确的研究表明，原子核的质量虽然随着原子序数z的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数z有如图所示的关系从图象中可以看出中等质量的原子核的核子的平均质量较小，其比结合能较大；重核和轻核的核子的平均质量较大，其比结合能较小；其中fe的平均质量最小所以重核分裂成中等质量的核时，质量亏损，放出能量同理，一些轻核结合成中等质量的核时也有质量亏损，放出能量,例4如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象下列说法中正确的是()a若d、e能结合成f，结合过程一定要释放能量,解析：由核子平均质量曲线图确定核反应前后的质量亏损情况，即可确定核反应是吸收能量还是