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高中物理第19章原子核6核裂变学案新人教版选修10.doc

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6 核裂变[学习目标] 1.知道什么是核裂变.2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能.3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染．一、核裂变和链式反应[导学探究] 如图1为铀核裂变示意图．图11．铀核裂变是如何发生的？答案铀核的裂变(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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．2．铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行．要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应．[知识梳理] 对核裂变和链式反应的理解1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.3．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．4．链式反应的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．(2)有足够数量的慢中子．[即学即用] 判断下列说法的正误．(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)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变．( ×)(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三个中子．( ×)二、核电站[知识梳理]1．核电站是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂；(3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度．2．工作原理核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高．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，同时也使反应堆冷却．4．核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．( √)(2)核反应堆用过的核废料无毒无害．( ×)一、重核裂变与其释放核能的计算1．常见的裂变方程(1)235 92U＋10n―→139 54Xe＋9538Sr＋210n(2)235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n2．链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积．体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核．(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子．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200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能，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更容易发生链式反应．例1关于重核的裂变，下列说法正确的是( )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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能答案 D解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；重核裂变时，核子数守恒，C错误．重核裂变的实质：(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程．(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小．所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量．例2用中子轰击铀核(235 92U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(141 56Ba)和氪(9236Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m U＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；m Ba＝234.001 6×10－27 kg，m Kr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．答案 10n ＋235 92U ―→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n 3.220 2×10－11J解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能． 铀核裂变方程为10n ＋23592U ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310n ， 则核反应前后的质量亏损为Δm ＝m U ＋m n －m Ba －m Kr －3m n ＝3.578×10－28kg ，由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝3.578×10－28×(3×108)2J ＝3.2202×10－11J.铀核裂变释放核能的计算(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm . (2)根据ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能．(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n )，则铀块裂变释放的核能E ＝n ΔE . 二、核电站1．核电站的主要部件及作用如下表：2.核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大，所能提供的能量大． (3)对环境的污染要比火力发电小．例3 如图2是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是( )图2A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些答案 B解析快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误.1．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( )A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能答案ABD解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态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，同时也使反应堆冷却，控制温度，故D正确．2．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应的裂变方程为235 92U＋10n→X＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案 A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．3．(多选)秦山核电站第三期工程的两个6×105kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于235 92U的裂变，下列说法正确的是( )A．反应堆中核反应速度通常是采用调节235 92U的体积来控制的B.235 92U的一种可能的裂变是235 92U＋10n―→139 54Xe＋9538Sr＋210nC.235 92U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，即3.2×10－11 J答案BD解析反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；235 92U裂变有多种可能性，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；通过计算知，D正确．4．一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案 C解析铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.一、选择题(1～4题为单选题，5～6题为多选题)1．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是( )A．质子 B．中子 C．β粒子 D．α粒子答案 B解析在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子．2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%，为了实现负责任大国的承诺，我们将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )A.235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010nB.2411Na―→2412Mg＋0－1eC.14 7N＋42He―→17 8O＋11HD.238 92U―→234 90Th＋42He答案 A解析重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A是裂变反应，A 正确；B为β衰变，C是发现质子的反应，D是α衰变．3．在众多的裂变反应中，有一种反应方程为235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋a X，其中X为某种粒子，a 为X的个数，则( )A．X为中子，a＝2B．X为中子，a＝3C．X为质子，a＝2D．X为质子，a＝3答案 B解析根据核电荷数守恒可知，X的电荷数为0，X必为中子10n，由质量数守恒可知，a＝3，选项B正确．4．1938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235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋10nB．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．这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦的质能方程来计算D实验中产生的γ射线穿透能力极强答案 D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：235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310 n，选项A不正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量可根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B、C不正确；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D正确．5．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析一个重核裂变时，在产生两个核的同时，也放出中子，所以新产生的两个核的中子数比裂变前重核的要少，选项B正确；裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量，要远大于俘获中子时得到的能量，C项错；重核裂变的产物是多种多样的，D项正确．6．日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升，对周边环境产生了巨大的危害．则下列说法正确的是( ) A ．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制B ．日本后来向反应堆灌注海水，可以降温，但大量的被污染的海水外泄，对周边环境产生了巨大的危害C ．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大D ．核泄漏中放射性物质对人类是有害的 答案 ABD解析 控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制，选项A 正确；日本后来向反应堆灌注海水，大量的被污染的海水外泄，泄漏中放射性物质对周边环境产生了巨大的危害，选项B 、D 正确；因为核反应有能量释放，可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小，故C 错误． 二、非选择题7．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U 为燃料的反应堆中，当23592U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为235 92U ＋ 10n → 139 54Xe ＋ 9438Sr ＋ 310n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u 为单位)，已知1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ，此裂变反应释放出的能量是________ MeV. 答案 180解析 此裂变反应的质量亏损为：(235.043 9＋1.008 7) u －(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7) u＝0.193 3 u ， 由于1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ， ΔE ＝931.5×0.193 3 MeV≈180 MeV. 8．现有的核电站常用的核反应之一是：235 92U ＋10n ―→143 60Nd ＋Zr ＋310n ＋8 0－1e ＋ν(1)核反应方程中的ν是反中微子，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)已知铀核的质量为235.043 9 u ，中子的质量为1.008 7 u ，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u ，锆核的质量为89.904 7 u ，1 u ＝1.660 6×10－27kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量．试计算1 kg 铀235裂变释放的能量为多少？ 答案 (1)40 90 (2)8.1×1013J解析 (1)锆的电荷数Z ＝92－60＋8＝40，质量数A ＝236－146＝90. (2)1 kg 铀235中铀核的个数为n＝1235.043 9×1.660 6×10－27≈2.56×1024(个)．不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV，则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV≈8.1×1013 J.。

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高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)

高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)

6 核裂变7 核聚变8 粒子和宇宙[目标定位］ 1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件.2。

知道核聚变，关注受控聚变反应的研究进展。

3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是错误!U＋错误!n―→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n.3．链式反应当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变,且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变质量大于等于临界质量．【深度思考】根据所学知识想一想核裂变反应过程中吸收能量还是放出能量？答案重核的裂变反应是放出能量的反应,原因是核反应前、后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小,所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量．【例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．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子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．能否发生链式反应与铀的质量无关解析要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确．答案C链式反应的条件：(1）铀块的体积大于等于临界体积．(2）铀块的质量大于等于临界质量．以上两个条件满足一个即可．【例2】用中子轰击铀核(错误!U)，其中的一个可能反应是分裂成钡（错误!Ba）和氪（错误! Kr)两部分,放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；Um＝234。

高中物理第十九章原子核第6节核裂变教学案新人教版选修

高中物理第十九章原子核第6节核裂变教学案新人教版选修

第6节核_裂_变1．核裂变：重核分裂为质量较小的核，释放出核能的反应。

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。

3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积，或裂变物质的质量大于临界质量。

一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。

2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是235 92U ＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n。

3．链式反应当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应。

4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。

二、核电站1．核能释放的控制通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。

2．慢化剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水。

3．控制棒为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。

4．能量输出核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高，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。

5．核能发电的效益(1)一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要烧煤250万吨。

(2)核电技术已经成熟，在经济效益方面也跟火力发电不相上下。

(3)作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量所能提供的能量，比煤、石油等所提供的能量大15倍左右，核电对环境的污染比火电小。

6．核污染的处理为阻止射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制容器，深埋地下。

高二物理选修第十九章 原子核.第一框导学案doc

高二物理选修第十九章 原子核.第一框导学案doc

第十九章原子核19．1 原子核的组成教学目标1．了解天然放射现象及其规律。

2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。

3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

教学重点然放射现象及其规律，原子核的组成。

教学难点教学过程任务一预习导学1、认识放射现象：原子序数大于83的所有天然存在的元素的原子核都不稳定，能自发地变为别种元素的原子核，同时放出射线。

天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

2、三种射线：3、研究射线的方法：磁场偏转、电偏转。

三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。

⑶图中γ肯定打在O 点；如果α也打在O 点，则β必打在O 点下方；如果β也打在O 点，则α必打在O 点下方。

4、原子核组成：核子：质子和中子的统称。

质量数（核内核子数） = 质子数 + 中子数。

5、同位素：① 同一种元素的原子，核内质子数相同，核外电子数也相同，具有相同的化学性质。

② 核内质子数相同，核内中子数不同的原子。

任务二 合作探究【例1】α射线、β射线、γ射线、x 射线、红外线，关于这5种射线的分类有如下一些说法，其中正确的是（ ）A ．前两种不是电磁波，后三种是电磁波B ．前三种传播速度较真空中的光速小，后两种与光速相同C ．前三种是原子核发生核反应时放出的，后两种是核外电子发生跃迁时放出的D ．前两种是由实物粒子组成的，不具有波粒二象性，后三种是光子组成的，具有波粒二象性【例2】 以下说法中正确的是（ ）A ．β射线粒子和电子是两种不同的粒子B ．红外线的波长比X 射线的波长长C ．α粒子不同于氦原子核D ．γ射线的贯穿本领比β粒子强【例3】有关同位素，下列说法中正确的是 （ ）A ．同位素具有相同的化学性质B ．同位素具有相同的核子数C ．同位素具有相同的质子数D ．同位素具有相同的中子数（1） （2） （γ α α β β γ【例4】α射线中，α粒子的速度约为光速0.1倍，α粒子的质量为βArray粒子质量的7.3×103倍，如图所示，在有窄孔的铅盒底上，放有能放出α、β、γ三种射线的放射性元素，放出的三种射线都打在窄孔对面屏上的A点，要使三种射线分开，分别打在屏上的A、B、C三点（B到A的距离大于C到A的距离)，可在铅盒和屏之间加上（）A．垂直于纸面向里的匀强磁场 B．垂直于纸面向外的匀强磁场C．水平向右的匀强电场 D．水平向左的匀强电场任务三达标提升1、物质发射射线的性质叫_____________，具有这种性质的元素的原子序号大于或等于_______________。

高中物理第十九章原子核核裂变课堂互动学案新人教选修

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6 核裂变课堂互动三点剖析一、重核的裂变铀核裂变的几个特点：①铀核裂变能放出巨大的能量；②铀核裂变的产物是多种，同时能放出2—3个(或更多个)中子.例如：n Sr Xe n U 1094381395410235923++→+ n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+.二、链式反应维持链式反应要有一定的条件.如果每次裂变放出的中子平均有一个能再度引起裂变反应，或者说一代裂变中子的总数不少于前一代的中子数，链式反应就能维持下去.裂变中放出的中子有的可能从裂变物质中漏失出去，有的可能被杂质裂变物质吸收而没有产生裂变，也有的可能被杂质吸收，所以就要减少裂变物质中的杂质，增大裂变物质的体积来维持链式反应.参加裂变反应的裂变物质体积越大，中子的漏失越少，裂变物质达到临界体积时，链式反应就可以持续下去.跟临界体积相对应的裂变物质的质量，叫临界质量.纯铀235的临界体积(球形)，直径只有4.8 cm ，相应的临界质量只有1 kg 左右.核反应堆不同，临界质量不同.三、裂变反应堆1.核反应堆的主要组成(1)核燃料.用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3％—4％).(2)减速剂.用石墨或重水(使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收).(3)控制棒.用镉做成(镉吸收中子的能力很强).(4)冷却剂.用水或液态钠(把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全).(5)水泥防护层.用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.2.核能发电的优缺点优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济.缺点：①一旦核泄露会造成严重核污染；②核废料处理困难.各个击破【例1】关于铀核裂变，下列说法正确的是( )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，也有三分裂和四分裂的情况并放出几个中子，铀235受中子轰击时，裂变的概率大，但可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获快中子才能引起裂变，且概率小，而要引起裂变，铀块体积必须超过临界体积，故正确选项为B 、C.答案：BC【例2】已知铀235的质量为235.043 9 u ，钡141的质量为140.913 9 u ，氪92的质量为91.897 3 u ，每个中子质量为1.008 7 u.1 kg 铀235发生n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+的铀核裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg 优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J 的热量)解析：质量亏损为：△m=(m U +m n )-(m Ba +m kr +3m n )=236.052 6 u-235.837 3 u=0.215 3 u释放的能量：△E =△mc 2≈2020MeV1 kg 铀235含有的铀原子核数目为 N=2351000× 6.02×1023=2.56×1024 个 1 kg 铀完全反应释放的总能量为：E 总=N·△E=2.56×1024 ×2020106×1.60×10-19 J=8.23×1013 J1 t 煤完全燃烧释放的能量为：E=1 000×2.9×107J=2.9×1010 J ，故1 kg 铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的吨数为：n=2.84×103 t.答案：2.84×103 t【例3】利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本条件.(1)核反应堆中的“燃料”是U 23592，完成下面的核反应方程式n Xe Sr n U 10)(5490)(102359210++→+；(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀?已知铀核的质量为235.043 9 u ，氙质量为135.907 2u.1 u=1.66×10-27 kg ，浓缩铀中铀235的含量占2％.解析：(1)n Xe Sr n U 10)136(5490)38(102359210++→+.(2)核电站每年放出的热量：Q=P·t=1.0×109×3.6×103×24×365 J=3.2×1016 J.一个U 23592裂变放出的能量：△E=△m ·c 2=(235.043 9-89.907 7-135.907 2-9×1.008 7)×1.66×10-27×(3×108)2J ＝2.3×10-11 J.需要浓缩铀：m=02.0⨯••A N E u Q ＝2.7×103 kg 答案：(1) (2)2.7×103kg2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，在水平匀强电场中，有一带电粒子（不计重力）以一定的初速度从M 点运动到N 点，则在此过程中，以下说法中正确的是（ ）A ．电场力对该带电粒子一定做正功B ．该带电粒子的运动速度一定减小C ．M 、N 点的电势一定有φM ＞φND ．该带电粒子运动的轨迹一定是直线2．2018年5月17日，我国发布了《电动自行车安全技术规范》同家标准，并于2019年4月15日起正式执行。

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