高中物理 第三章 原子核 第5节 核裂变教学案 教科版选修3-5

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1、第5节核_裂_变(对应学生用书页码P44)一、核裂变1．定义重核分裂为几个中等质量原子核的过程。2．裂变常见的方程U＋n―→Ba＋Kr＋3n[特别提醒]　同一重核发生裂变时，产生的中等核可能不同。二、链式反应1．链式反应一个反应过程的产物能够再次引起这种反应，从而使反应一旦开始就能自动延续下去，这种反应过程就称为链式反应。2．临界体积能够发生链式反应的裂变物质的最小体积。三、核电站1．核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成：燃料、慢化剂、控制棒。2．工作原理核燃料裂变释放能量，使反

2、应区温度升高。3．能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。4．注重核污染的防护1．判断：(1)铀核的裂变是一种天然放射现象。(　　)(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。(　　)(3)铀核裂变时会吸收大量的能量。(　　)(4)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变。(　　)(5)核能发电对环境的污染比火力发电要小。(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职

3、责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。2．思考：核反应堆中的控制棒是由什么制成的？控制棒起什么作用？提示：控制棒由镉棒制成，镉吸收中子的能力很强，在铀棒之间插进一些镉棒，可以控制链式反应的速度。(对应学生用书页码P45)对重核裂变和链式反应的分析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

4、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＋2n②U＋n―→Ba＋Kr＋3n2．链式反应的条件(1)铀块的体积大于临界体积。(2)铀块的质量大于临界质量。以上两个条件满足一个即可。3．裂变反应的能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

5、产生几百万度的高温。4．铀的同位素中铀235最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．关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　)非常感

6、谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。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，但核子数不会减少D．所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应解析：选C　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即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因此其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能

7、量的。发生链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于临界体积。如果体积过小，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。在裂变反应中核子数是不会减少的，因此选项A、B错误，C正确。用中子轰击U和Pu(钚)等少数几种重元素才能发生裂变反应，D错误。裂变反应堆原子核的链式反应可以在人工控制下进行，使核能较平缓地释放出来，这样释放的核能就可以为人类的和平建设服务。裂变反应堆的结构和工作原理如下表所示：组成部分材料作用裂变材料(核燃料)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

8、子减速控制棒镉吸收减速后的中子，控制反应速度反射层石墨阻止中子逃逸热交换器水产生高温蒸气，推动汽轮发电机发电防护层金属套和钢筋混凝土防止射线对人体及其他生物体的侵害2．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