2018版高中物理第4章核能第2节核裂变教师用书鲁科版选修

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1、第2节　核裂变学习目标知识脉络1.知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量．(重点)2.知道什么是链式反应.3.会计算重核裂变过程中释放出的能量．(重点)4.知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型．(难点)重核的裂变1．重核的裂变(1)核裂变：用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量的核反应过程叫做核裂变．(2)裂变能：核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能．核裂变是释放核能的方法之一．(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：n＋U→Sr＋Xe＋2nn＋U→Ba＋Kr＋3n.2．链式反应(1)定义：在U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可

2、以放出2～3个中子，这些中子称为第1代中子，如果其中至少有一个继续轰击U，使之发生裂变，就能产生第2代中子，这样不断继续下去，中子会不断增加，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应．能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做临界体积．(2)条件：发生链式反应必须具备两个条件：a.铀核的体积达到临界体积；b.必须存在持续不断的中子源．1．原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程．(×)2．用中子轰击重核使之分裂实现核裂变．(√)3．利用不可控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹．(√)重核裂变反应是否满足电荷数守恒？是否满足质量数守恒？【提示】　重核裂变反应属于核反应，满足电荷

3、数守恒，质量数守恒．1．铀核的裂变和裂变方程(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状．(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或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能．(3)常见的裂变方程：①U＋n―→Xe＋Sr＋2n.②U＋n―→Ba＋Kr＋3n.2．链式反应的条件(1)有慢中子轰击．(2)铀块的体积大于临界体积，或铀块的质量大于临界质量．以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足．3．裂变反应的能

4、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．4．铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况不同．(1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大．(2)铀238：只有俘获能量大于1MeV的中子才能发生裂变，且裂变的几率小．能量低于1MeV的中子只与铀

5、核发生弹性碰撞，不引起裂变．因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀235.1．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　)A．核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量B．铀核裂变在自然界中会自发地产生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．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以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释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反

6、应中核子数是不会减少的，因此A正确，B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能，所以D正确．【答案】　AD2．(多选)1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是(　　)A．这个实验的核反应方程是U＋n―→Ba＋Kr＋3nB．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C．实验中产生的γ射线穿透能力极强D．这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的质能方程来计算【解析】　根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：U＋n―→Ba＋Kr＋3n

7、，选项A正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B错误，D正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项C正确．【答案】　ACD3．现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8e＋ν(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(U)核的质量为235.0493u，中子质量为1