6核裂变导学案

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 2×10－11 J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＋235 92U―→141 56Ba＋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＝3.578×10－28 kg，由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.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＝Δmc2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＝nΔE.二、核电站1．核电站的主要部件及作用如下表：部件名称项目慢化剂控制棒热循环介质保护层采用的材料石墨、重水或普通水(也叫轻水)镉水或液态的金属钠很厚的水泥外壳作用降低中子速度，便于铀235吸收吸收中子，控制反应速度把反应堆内的热量传输出去屏蔽射线，防止放射性污染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.。

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.。

6 核裂变课堂合作探讨问题导学一、核裂变活动与探讨11．重核的裂变能够自发地进行吗？2．发生链式反映的条件是什么？迁移与应用1关于重核的裂变，以下说法正确的是（）A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时取得的能量B．中子从铀块中通过时，必然发生链式反映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，所以重核裂变成中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能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．核子割裂：核子间的距离增大，因此核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而割裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引发其他铀核裂变，如此，裂变就会不断地进行下去，释放出愈来愈多的核能。

3．能量：铀核裂变成中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。

一般来讲，平均每一个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀235全数裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤燃烧时释放的能量，裂变时能产生几万度的高温。

二、核电站活动与探讨21．快中子增殖反映堆，简称“快堆”，是获取核能的一种技术。

快堆不用铀235，而用钚239作燃料，不过在堆心燃料钚239的外围再生区里放置铀238。

钚239产生裂变反映时放出来的快中子，被装在外围再生区的铀238吸收，变成铀239，铀239通过两次β衰变后转化为钚239。

在大型快堆中，平均每10个钚239原子核裂变可使12至14个铀238转变成钚239。

如此，钚239裂变，在产生能量的同时，又不断地将铀238变成可用燃料钚239，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越烧越多，快速增殖，所以这种反映堆又称“快速增殖堆”。

快中子增殖反映堆目前还处在研制阶段。

2011年7月21日10时，我国第一个由快中子引发核裂变反映的中国实验快堆成功实现并网发电。

如图为该快堆外景。

初中阶段的核裂变教案教学目标：1. 让学生了解核裂变的定义和过程。

2. 使学生掌握核裂变的特点和应用。

3. 培养学生的科学思维和创新能力。

教学重点：1. 核裂变的定义和过程。

2. 核裂变的特点和应用。

教学难点：1. 核裂变过程的示意图的绘制。

2. 核裂变和核聚变的区别。

教学准备：1. 电脑和投影仪。

2. 核裂变过程的示意图。

3. 核裂变和核聚变的区别的资料。

教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：什么是核能？核能是如何产生的？2. 学生回答后，教师总结：核能是指原子核发生变化时释放出的能量，其中最重要的两种核反应是核裂变和核聚变。

二、核裂变的定义和过程（15分钟）1. 教师展示核裂变过程的示意图，并讲解核裂变的定义：核裂变是指重核分裂成两个或多个轻核，同时释放出大量能量的过程。

2. 学生跟随教师一起绘制核裂变过程的示意图，加深对核裂变过程的理解。

三、核裂变的特点和应用（20分钟）1. 教师讲解核裂变的特点：核裂变释放的能量巨大，核裂变的过程是不可逆的，核裂变产生的放射性废物对环境有严重影响。

2. 学生通过资料了解核裂变的应用：核裂变反应堆、核武器等。

四、核裂变和核聚变的区别（10分钟）1. 教师展示核裂变和核聚变的区别的资料，并讲解两者的本质区别：核裂变是重核分裂成轻核，核聚变是轻核聚变成重核。

2. 学生通过对比核裂变和核聚变的示意图，加深对两者区别的理解。

五、课堂小结（5分钟）1. 教师引导学生总结本节课所学的核裂变的定义、过程、特点和应用。

2. 学生分享自己的学习收获和感悟。

六、作业布置（5分钟）1. 绘制核裂变过程的示意图。

2. 查阅资料，了解核裂变在生活中的应用。

教学反思：本节课通过讲解和示意图的绘制，使学生了解了核裂变的定义、过程、特点和应用，并对核裂变和核聚变的区别有了清晰的认识。

在教学中，要注意引导学生思考和讨论，激发学生的科学思维和创新能力。

同时，要关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和节奏，提高教学效果。

------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳------------------------------6核裂变[ 学习目标 ] 1. 知道重核的裂变和链式反响． ( 要点 )2. 会计算核裂变开释的能量． ( 难点 )3. 认识原子弹的原理 .4. 知道核电站的工作模式及核能发电的优弊端．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，此中一种典型3．链式反响当一此中子惹起一个重核裂变后，裂变开释的中子再惹起其余重核裂变，且能不断持续下去，这类反响叫核裂变的链式反响．4．链式反响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．核能开释的控制经过可控制的链式反响实现核能开释的装置称为核反响堆．2．慢化剂反响堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒四周要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和一般水．3．控制棒为了控制反响速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它汲取中子的能力很强，反响过于强烈时，可将其插入深一些，多汲取一些中子，链式反响的速度就会慢一些，这类镉棒叫做控制棒．4．能量输出核燃料裂变开释的能量使反响区温度高升，水或液态的金属钠等流体在反响堆外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电．1．思虑判断 ( 正确的打“√”，错误的打“×” )(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响才能不断地进行下去．( √ )(3) 铀核裂变时能开释出多此中子．( √ )(4) 控制棒是经过汲取中子多少来控制链式反响速度的．( √ )(5) 核电废料难以办理，对环境的污染比火电大．( × )2．( 多项选择 ) 对于重核的裂变，以下说法正确的选项是()A．核裂变开释的能量等于它俘获中子时获得的能量B．中子从铀块中经过时，必定发生链式反响C．重核裂变开释出大批能量，产生显然的质量损失，但核子数不变D．重核裂变为中等质量的核时，放出核能[ 分析 ]核裂变开释的能量根源于裂变过程的质量损失，是核能转变为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时汲取的能量， A 错误， D正确；发生链式反响是有条件的，铀块的体积一定大于其临界体积，不然中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反响， B 错误；重核裂变时，核子数守恒， C正确．[ 答案] CD3．( 多项选择 ) 对于核反响堆，以下说法正确的选项是 ( ) A．铀棒是核燃料，裂变时开释核能B．镉棒的作用是控制反响堆的功率C．铀棒的作用是控制反响堆的功率D．石墨的作用是汲取中子[ 分析 ]铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故 A 正确；镉棒汲取中子的能力很强，作用是调理中子数量以控制反响速度，即控制反响堆功率，故 B 正确，C 错误；慢中子最简单引起铀核裂变，所以在快中子遇到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故 D 错误．[ 答案]AB------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳 ------------------------------对核裂变和链式反响的剖析1．铀核的裂变和裂变方程(1) 核子受激发：中间子进入铀 235 后，便形成了处于激发状态的复核，复核中因为核子的强烈运动，使核变为不规则的形状．(2) 核子分裂：核子间的距离增大，因此核力快速减弱，使得原子核因为质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2 或3 此中子，这些中子又惹起其余铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，开释出愈来愈多的核能．(3) 常有的裂变方程：1 n ＋ 235 U →141 92 1 ①9256 Ba ＋Kr ＋ 3 n0 36------------------------- 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤劳 ------------------------------②235 1 90 136 1 92U ＋n → Sr ＋54Xe ＋ 10 n382．链式反响的条件(1) 铀块的体积大于临界体积．(2) 铀块的质量大于临界质量．以上两个条件知足一个即可。

6 核裂变1．核裂变(1)核裂变的发觉：1939年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发觉了铀核的裂变。

(2)核裂变：使重核割裂成中等质量原子的核反映叫做重核的裂变。

(3)铀核裂变的一种核反映方程235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n 。

(4)核裂变的条件重核的裂变只能发生在人为控制的核反映中，自然界中不会自发地产生。

如铀核的裂变要利用中子轰击才能割裂。

【例1】 235 92U 吸收一个慢中子后，割裂成136 54Xe 和9038Sr ，还放出( )A ．1个α粒子B ．3个中子C ．10个中子D ．10个质子解析：设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反映进程知足质量数守恒和电荷数守恒。

由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ 235＋1＝136＋90＋x ，92＝54＋38＋y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝10，y ＝0。

由此判断该核反映放出的必然是中子，且个数是10。

答案：C2．链式反映(1)概念：由重核裂变产生的中子使裂变反映一代接一代继续下去的进程，叫做核裂变的链式反映。

如图所示。

(2)临界体积要发生核反映，就必需使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情形下，中子通过铀块时，没有碰着铀核而跑到铀块外，因此，要发生链式反映，铀块的体积必需大于某一值，能发生链式反映的铀块的最小体积叫它的临界体积。

(3)产生条件：裂变的链式反映需要必然的条件才能维持下去：①要有足够浓度的铀235；②要有足足数量的慢中子；③铀块的体积要大于临界体积。

【例2】 关于铀核的裂变，下列说法正确的是( )A ．铀核裂变的产物是多种多样的B ．铀核裂变时能同时释放出2～3个中子C ．为了使裂变的链式反映容易进行，最好用浓缩铀235D ．铀块的体积对产生链式反映无影响解析：铀核受到中子的轰击会引发裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情形较多，也可能割裂成多块，并放出2～3个中子。

《核裂变》导学案学习目标1•知道重核的裂变反应。

2.知道链式反应的发生条件。

3•了解裂变反应堆的工作原理，知道核核电站的工作模式。

重点与难点：链式反应及其条件；核反应速度的控制。

【基础新知预习】一、核裂变1•定义：重核被中子轰击________ 为两个或三个质量中等的原子核并释放___________ 的过程。

2•铀核的裂变：用________ 轰击铀核时发生的裂变，其典型的反应：235 144 89U + _ t56Ba +36 Kr +___923•链式反应：由重核裂变产生的______ 使裂变反应一代接一代继续下去的过程。

4•链式反应的条件：裂变反应的物质必须____________ 发生链式反应的最小体积即 _______ 体积，或大于等于相应的质量即___________ 质量。

5•能量的释放：核裂变释放的能量巨大，1kg铀235全部裂变时释放的能量相当于 __________ t标准煤完全燃烧时释放的化学能。

二、核电站1•核电站：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：；⑵慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________ 、_____ 或______ 作慢化剂；(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___________________ 的特性，就可以容易地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 ______________ ，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。

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中，__________ 。

6 核裂变名师导航 知识梳理1.裂变与链式反应：重核分裂成质量____________的核，释放出____________的反应，称为裂变，重核裂变时释放出2—3个中子，这些中子又引起____________重核裂变，这样裂变就会____________进行下去，称为链式反应.2.世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术，我国自行研制的可控热核反应实验装置“____________”，于1984年9月顺利启动，具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“____________”，于1994年安装调试成功. 疑难突破1.对铀核裂变的正确理解 剖析：（1）发现：1939年德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步. （2）核反应方程：n Kr Ba n U 1092361415610235923++→+.（3）裂变的解释：当中子进入铀235后，便形成了处于激发态的复核.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2—3个中子；这些中子又引起其他的铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能.这就叫链式反应，如图19-6-1所示.图19-6-1（4）临界体积：能发生链式反应的铀块的最小体积叫它的临界体积，要发生核反应，就必须使中子击中铀核，而核的体积很小，那么在铀块不太大的情况下，中子容易在通过铀核时碰不到而跑到铀块外，因此，要发生链式反应，铀块的体积必须大于某一值，即临界体积. 2.对核反应堆的理解剖析：在核电站中，核反应堆是热源，如图19-6-3为简化的核反应堆的示意图：图19-6-3铀棒是燃料由天然铀或浓缩铀（铀235的含量占2%—4%）制成，石墨（重水）为减速剂，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围.镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒，控制棒插入深些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作.核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠或二氧化碳作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电.发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面. 问题探究问题：核电站的工作原理是什么？探究：无论哪一种电站都需要有能量转换器，通过能量转换器实现内能（或其他形式能）与电能的转换.核电站实现了核能→内能→电能的转换，如图19-6-4所示.图1-9-4反应堆冷却剂在主泵的驱动下进入反应堆，流经堆芯后从反应堆容器的出口管流出，进入蒸汽发生器，然后回到主泵，在反应堆冷却剂循环流动过程中，将反应堆释放的核能转换为内能，在蒸汽发生器中，通过热交换器又将热量传递给另一冷却回路中的水，水变成蒸汽驱动蒸汽轮机，带动发电机产生电能. 探究结论：核电站是通过热交换器把核反应产生的热能转化为电能. 典题精讲【例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思路解析：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，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1MeV 以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小.引起链式反应，须使铀块体积越过临界体积.故B 、C 选项正确. 答案：BC【例2】 每昼夜消耗220 g 铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？（每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV ）思路解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能 ΔE=200×235220×6.02×1023×106×1.6×10-19 J=1.80×1013J ； 电功率P=360024%251080.1%2513⨯⨯⨯=⨯∆t E W=5.2×107W. 答案：5.2×107W知识导学本节的主要内容是原子核的裂变.根据爱因斯坦的质能特点：ΔE=Δmc 2，也就是说对应很小的质量变化就会有很大的能量变化，人们研究原子核就是为了利用核能，而原子核的裂变是核能释放的主要形式之一，同时还要对核能发电的原理进行一些必要的了解，对核能利用的危害性也要注意理解. 疑难导析1.核反应中的能量释放不同的核反应都可以放出能量，例如单个核子结合成原子核时放出能量，重核分裂成中等质量的核时放出能量，有些轻核结合成中等质量的核时也放出能量，为什么呢？原因是它们在发生核反应时都有质量亏损.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）与原子序数有如图19-6-2所示的关系.图19-6-2从图中可以看出，中等质量的原子核的核子平均质量较小（铁核的核子平均质量最小），重核和轻核的平均质量大，这就为研究核反应中能量的释放建立了理论基础；当重核分裂成中等质量的原子核时，会发生质量亏损，当轻核聚合成中等质量的原子核时，也会发生质量亏损.由质能方程知，此时核反应会放出能量.2.对各种不同形式反应堆的分析（1）气冷式反应堆，即采用冷气体作为冷却剂，如空气、二氧化碳等，英国大多数核电站的反应堆是气冷式的.（2）水冷式反应堆①压水堆与沸水堆：在正常运动条件下，压水堆内的水由于受到很高的压力，始终处于“液态”，我国已建成的秦山核电站（一期）和大亚湾核电站以及正在建设的秦山二期、岭澳和田湾核电站均采用压水堆，沸水反应堆内的水处于汽、液两相的状态.②轻水堆与重水堆：氢有三种同位素：氕、氘、氚.普通水中的氢原子是“氕”，这种水称为“轻水”；若水中的氢原子是“氘”，则称为“重水”，“轻水堆”和“重水堆”的区别在于反应堆的冷却剂、慢化剂是“轻水”还是“重水”.秦山三期核电工程采用的是重水堆.问题导思核电站的核心是核反应堆，核反应堆的主要组成部分及其作用有：（1）铀棒：吸收慢中子而发生裂变（2）减速剂：用来减速裂变产生的快中子使其易被铀棒俘获，原料一般为石墨、重水或普通水.（3）控制棒：由镉做成，因其吸收中子的能力强，所以可以用其插入反应堆的深浅控制反应速度.插入深，吸收中子多，反应减慢；插入浅，吸收中子少，反应加快.（4）保护层：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.核电站的优点是：①消耗的“燃料”很少；②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大；③对环境的污染比火电站要小得多.典题导考绿色通道：铀核的裂变的形式是多种多样的，生成物也是多种多样的，发生链式反应是有条件的，必须达到临界体积才能发生.【典题变式1】重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个主要途径，下列说法正确的是（）A.裂变和聚变过程中都有质量亏损B.裂变过程有质量亏损，聚变过程质量不变C.裂变过程质量不变，聚变过程有质量亏损D.裂变和聚变过程中质量都增加答案：A绿色通道：解此类题时要注意通过物质的量来计算产生的核能，如果不从这一点出发此题就很难解决. 【典题变式2】核反应堆的燃料是___________，石墨、重水等作为___________使裂变时产生的中子速度减少，易于被铀核吸收；用镉棒___________以控制核反应的___________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.思路解析：在核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度.答案：铀235 减速剂吸收中子速度2019-2020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．下列说法正确的是（）A．铀核裂变的核反应是23592U→14156Ba+9236Kx+21nB．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性C．原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大2．下列四幅图的有关说法中正确的是（）A．图（l）若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生B．图(2)卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核的构成C．图(3)一群氢原子处于n=5的激发态跃迁到n=1的基态最多能辐射6种不同频率的光子D．图(4)原子核D、E结合成F时会有质量亏损，要释放能量3．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力，则（）A．从A点运动到M点电势能增加2JB．小球水平位移x1与x2的比值1：4C．小球落到B点时的动能24JD．小球从A点运动到B点的过程中动能有可能小于6J4．关于近代物理的知识，下列说法正确的有（）A．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定B ．铀核裂变的一种核反应方程为2351419219256360U Ba+Kr+2n →C ．2382349290U Th+X →中X 为中子，核反应类型为β衰变D ．平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能5．如图所示，自身重力不计的定滑轮固定在天花板上，跨过定滑轮的轻绳两端分别与A B 、两物体相连，物体A 质量为m ，物体B 质量为3m 。