2021-2022学年鲁科版选修3-5 核裂变 教案 Word版含答案
第2节核裂变(老师用书独具)
●课标要求
学问与技能1.知道什么是核裂变．
2．知道什么是链式反应．3．了解裂变反应堆的工作原理．
过程与方法通过让同学自己阅读课本，查阅资料，培育同学归纳与概括学问的力量和提出问题的力量．
情感态度与价值观激发同学宠爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培育同学基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系.
●课标解读
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．
2．知道什么是链式反应，知道链式反应发生的条件．
3．会计算重核裂变过程中释放出的能量．
4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点．
●教学地位
本节在同学了解核能概念的基础上，进一步探讨释放核能的一条途径——重核的裂变．
有关重核裂变和链式反应的概念，学校已学过，教学中在学校内容的基础上结合前面学习的内容说明各种自然衰变也好，原子核的人工转变也好，反应中放出的能量不是由于功率大小而是粒子轰击原子核的概率太小，而不能用来作为有效利用巨大核能的手段．而裂变反应中的链式反应就使这种潜伏在核内的巨大能量被有效利用．
有关核反应堆和核电站的内容，同学在学校也学过，教学中最好指导同学学习阅读有关核反应堆和增值反应堆的内容，同时介绍我国近年来快速进展的核电状况，适时对同学进行爱国主义和爱科学训练.
(老师用书独具)
●新课导入建议
故事导入
大家都知道在其次次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经格外秀丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了很多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等．我想，现在大家肯定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解．
●教学流程设计
课前预习支配： 1.看教材 2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行争辩)⇒
步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个同学)⇒
步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展同学思路)⇓
步骤7：指导同学完成【当堂双基达标】，验证学习状况⇒
步骤6：完成“探究3”(重在讲解核裂变的特点及规律)⇐
步骤5：师生互动完成“探究2”(方式同完成探究1相同)⇐
步骤4：让同学完成【迁移应用】，检查完成状况并点评
⇓
步骤8：先由同学自己总结本节的主要学问，老师点评，支配同学课下完成【课后知能检测】
课标解读重点难点
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．
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．
4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型.
1.链式反应及其释放能量的计算．(重
点)
2．重核裂变的核反应方程式的书写．(重
点)
3．链式反应及重核裂变的理解．(难点)
重核的裂变
1.基本学问
(1)定义
重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应．
(2)条件
中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块．
(3)裂变能
核裂变释放的能量，也称核能或原子能．
(4)链式反应
当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的连续下去，称为链式反应．
(5)反应产物
235
92
U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有
1
n＋235 92U→9538Sr＋139 54Xe＋210n
1
n＋235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋310n.
(6)临界体积
能够发生链式反应的铀块的最小体积．
2．思考推断
(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)利用不行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．(√)
3．探究沟通
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，满足电荷数守恒，质量数守恒．
裂变反应堆
1.基本学问
(1)核反应堆：能维持和把握核裂变的装置．
(2)核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、把握系统和防护层等部分．
①堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．
②中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参与链式反应．
③把握棒：用能吸取慢中子的镉或硼钢制成，以把握链式反应的速度．
2．思考推断
(1)核反应堆可以人工把握核反应速度．(√)
(2)减速剂的作用使快中子减速变成慢中子．(√)
(3)链式反应一旦形成无法进行人工把握．(×)
3．探究沟通
核反应堆中的防护层的构造和作用是什么？
【提示】核反应堆中的防护层一般由金属套、防止中子外逸的水层以及1 m～2 m厚的钢筋混凝土构成，可以有效地防止射线对人体及其他生命的侵害.
铀核的裂变及链式反应
【问题导思】
1．什么是裂变反应？
2．发生链式反应的条件是什么？
1．铀核的裂变
(1)两种典型的裂变反应：
235
92
U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n
235
92
U＋10n→9538Sr＋139 54Xe＋210n
(2)235 92U核裂变释放的能量是巨大的，平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV，裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV.
2．裂变的解释
(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，使核变成不规章的外形．
(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力快速减弱，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2～3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．链式反应的条件
铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量)．
(2021·福州检测)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得到的能量
B．中子从铀块中通过时，肯定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
D．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】依据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，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．释放的能量是远大于其俘获中子时吸取的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必需大于其临界体积，假如体积小，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．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、B、C均错；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，故选D.
【答案】 D
1．(2021·重庆高考)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：
235
92
U＋10n→a＋b＋210n
则a＋b可能是()
A.140 54Xe＋9336Kr
B.141 56Ba＋9236Kr
C.141 56Ba＋9338Sr
D.140 54Xe＋9438Sr
【解析】利用质量数守恒和电荷数守恒可以推断出可能的核反应方程．选项A不满足电荷数守恒也不满足质量数守恒，选项C不满足电荷数守恒；选项B不满足质量数守恒；只有选项D正确．【答案】 D
裂变反应堆的生疏
【问题导思】
1．裂变核反应堆由哪几部分组成？
2．原子弹的反应和核反应堆的反应一样吗？
3．为什么用重水和石墨作为减速材料？
1．核反应堆的组成
核反应堆由堆芯、中子反射层、把握系统和防护层等部分组成．其中把握棒用能吸取慢中子的镉或硼钢制成，以把握链式反应的速度．之所以把它叫做“堆”，是由于世界上第一个核反应堆是用石墨块(用以把握反应速度)和金属铀块(反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的．
2．核反应堆与原子弹爆炸的比较
原子弹爆炸时链式反应的速度是无法把握的，为了用人工方法把握链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工把握链式反应的装置．3．核电站发电的主要原理
核燃料裂变释放的能量使反应区温度上升．水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流淌，把反应堆内的热量传输出去．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．
用水(轻水或重水)和石墨作为减速材料，放在燃料棒四周，使中子速度减慢以有助于铀235发生裂变．减速后的中子能量最终都变为热能，所以这种速度变慢的中子称为热中子．
(2021·海口检测)关于核反应堆中用镉棒把握反应速度的原理，下列说法正确的是() A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少把握反应速度
B．用镉棒插入的多少把握快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸取力量强的特点，依靠插入的多少把握中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小把握反应速度
【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D 错误，镉棒对中子有吸取作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，把握棒能自动插入，多吸取中子，反之，自动抽出，少吸取中子，故C正确．
【答案】 C
2．在核反应中，把握铀235核裂变反应速度的方法是()
A．使用浓缩铀
B．转变铀块的临界体积
C．通过自动把握装置，转变镉棒插入的深度，以把握反应速度
D．利用石墨与中子的碰撞来转变中子的速度
【解析】利用把握系统吸取慢中子，把握链式反应的速度，C选项正确．
【答案】 C
综合解题方略——重核裂变的特点及规律
关于重核裂变，下列说法正确的是()
A．重核裂变成中等核要吸取能量
B．中子进入铀块中时，肯定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数削减
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能
【规范解答】中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定．假如使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量．由此知A错误，D正确．当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子假如能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误．核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误．
【答案】 D
重核裂变的特点及规律
1．反应特点：重核裂变成中等质量的核．
2．裂变过程满足质量数和电荷数守恒．
3．裂变过程中有质量亏损，放出能量．
4．利用裂变产生的中子轰击其他原子核，发生链式反应．
【备课资源】(老师用书独具)
揭开远古核反应堆的奇特面纱
20亿年前，十几座自然核反应堆奇特启动，稳定地输出能量，并平安运转了几十万年之久．为什么它们没有在爆炸中自我摧毁？是谁保证了这些核反应的平安运行？莫非它们真的如世间的传言那样，是外星人造访的证据，或者是上一代文明的杰作？通过对遗迹抽丝剥茧地分析，远古核反应堆的真相正越来越清楚地呈现在我们面前．
1972年5月，法国一座核燃料处理厂的一名工人留意到了一个惊异的现象．当时他正对一块铀矿石进行常规分析，这块矿石采自一座看似一般的铀矿．与全部的自然铀矿一样，该矿石含有3种铀同位素——换句话说，其中的铀元素以3种不同的形态存在，它们的原子量各不相同：含量最丰富的是铀238；最稀有的是铀234；而人们垂涎三尺、能够维持核链式反应的同位素，则是铀235.在地球上几乎全部的地方，甚至在月球上或陨石中，铀235同位素的原子数量在铀元素总量中占据的比例始终都是0.720%.不过，在这些采自非洲加蓬的矿石样品中，铀235的含量仅有0.717%！尽管差异如此微小，却引起了法国科学家的警惕，这其中肯定发生过某种怪事．进一步的分析显示，从该矿采来的一部分矿石中，铀235严峻缺斤短两：大约有200千克不翼而飞——足够制造6枚原子弹.
接连几周，法国原子能委员会的专家们都困惑不已．直到有人突然想起19年前的一个理论预言，大家才恍然大悟.1953年，美国加利福尼亚高校洛杉矶分校的乔治·W·韦瑟里尔指出，一些铀矿矿脉可能曾经形成过自然的核裂变反应堆，这个观点很快便流行起来．其后不久，美国阿肯色高校的一位化学家黑田和夫计算出了铀矿自发产生“自持裂变反应”的条件．所谓自持裂变反应，即可以自发维持下去的核裂变反应，是从一个偶然闯入的中子开头的．它会诱使一个铀235原子核发生分裂，裂变产生更多的中子，又会引发其他原子核连续分裂，如此循环下去，形成连锁反应．
黑田和夫认为，自持裂变反应能够发生的第一个条件就是，铀矿矿脉的大小必需超过诱发裂变的中子在矿石中穿行的平均距离，也就是0.67米左右．这个条件可以保证，裂变的原子核释放的中子在逃离矿脉之前，就能被其他铀原子核吸取．
其次个必要条件是，铀235必需足够丰富．今日，即使是储量最大、浓度最高的铀矿矿脉也无法成为一座核反应堆，由于铀235的浓度过低，甚至连1%都不到．不过这种同位素具有放射性，它的衰变速率比铀238快大约6倍，因此在久远的过去，这种更简洁衰变的同位素所占的比例确定高得多．例如，20亿年前奥克罗铀矿脉形成的时候，铀235所占的比例接近3%，与现在大多数核电站中使用的、人工提纯的浓缩铀燃料的浓度大致相当．
第三个重要条件是，必需存在某种中子“慢化剂”，减慢铀原子核裂变时释放的中子的运动速度，从而使这些中子在诱使铀原子核分裂时，更加得心应手．最终，矿脉中不能消灭大量的硼、锂或其他“毒素”，这些元素会吸取中子，因此可以令任何核裂变反应戛然而止．
最终，争辩人员在奥克罗和邻近的奥克罗班多地区的铀矿中，确定了16个相互分别的区域——20亿年前，那里的真实环境，竟然与黑田和夫描绘的大致状况惊人地相像.
1．(2010·上海高考)现已建成的核电站的能量来自于()
A．自然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
【解析】核电站的核心设施就是核反应堆，核反应堆的核心技术就是用人工的方法把握重核裂变链式反应的速度，所以核电站的能量来自重核裂变放出的能量．
【答案】 C
2．下列关于重核裂变的说法中正确的是()
A．裂变过程中释放能量
B．裂变过程中吸取能量
C．反应过程中质量增加
D．反应过程中质量削减
【解析】重核裂变成两个或多个中等质量的原子核，质量削减，释放出能量．
【答案】AD
3．(2021·保亭检测)下列核反应中，表示核裂变的是()
A.23892U―→23490Th＋42He
B.23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310n
C.3015P―→3014Si＋01e
D.94Be＋42He―→126C＋10n
【解析】裂变是重核俘获中子后分裂成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子的过程．【答案】 B
4．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要由于()
A．它比较简洁发生链式反应
B．能自动裂变，与体积无关
C．铀核比较简洁分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能
D．铀235价格比较廉价，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多
【解析】铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸取低能量的中子裂变的几率更大．【答案】 A
5．(2021·广东高考)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应()
A．上述裂变反应中伴随着中子放出
B铀块体积对链式反应的发生无影响
C．铀核的链式反应可人工把握
D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
【解析】依据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的
【答案】AC
5.4核裂变与核聚变 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
5.4核裂变与核聚变 〖教材分析〗 前面已经学习了关于原子核方面的知识，已经有了一定的基础。本节内容由核裂变、核聚变以及核能的利用三部分组成。利用核能除了裂变，还可以利用聚变与热核反应，认识核能的和平利用能为人类造福。在核裂变的三分裂和四分裂以及原子弹和氢弹的研制方面，可以介绍我国在这方面的成就，对学进行爱国主义教育。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶知道核聚变与和裂变的不同，通过核反应方程能计算所释放的能量。 科学思维∶能够分清楚裂变和聚变的含义，知道当前核聚变是不受控制的。 科学探究：通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理学常用的方法一—推理法。 科学态度与责任∶通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频，激发学生献身国防的爱国主义热情。 〖教学重难点〗 教学重点：核裂变、核聚变。 教学难点：核裂变。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 较重的核分裂成中等大小的核，较小的核合 并成中等大小的核的过程中，都有可能释放出能 量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器，利用的 就是这些核能。在这些装置中，核能是怎样被转 化和使用的呢? 20世纪30年代，物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在"分
裂或聚合"时，会释放出惊人的能量。 二、新课教学 （一）核裂变的发现 1.裂变的概念 奥地利物理学家迈特纳和弗里施进一步研究了这个过程，发现 铀核被中子轰击后会复合成一种不稳定的同位素，形状也从原来的 球型被拉长成这样。核子间距离远了，核力迅速减小，不足以克服 库仑斥力使原子核恢复原来的形状，所以最后原子核会分裂成两块 质量差不多的碎块，同时放出中子。弗里施觉得这个过程和细胞分裂挺像的，所以把这类核反应定名为核裂变。即 重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应的过程，叫做核裂变。 n 3Kr Ba n U 108936144 5610235 92++→+ 裂变的生成物是多种多样。比如会裂为先和斯，也可能会裂变为钡和氪，同时放出一些中子。在这个过程中原子的质量数以及核电荷数是守恒的。 2.链式反应 以中子轰击铀235核的反应为例，过程 中会再释放出三个中子。 问题：如果这三个中子再意外撞击了其 它铀核，是不是又会引发新的核裂变？ 这些中子能与其他铀核继续反应，而且 反应中新产生的中子还能继续撞击其他铀核，让反应不断的持续下去。显然这样会产生越来越多的中子，裂变反应了的整体强度不断增大。即 把这种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，称为核裂变的链式反应。
人教版高中物理选修(3-5)-19.6《核裂变》名师教案
19．6 核裂变 兴宁市第一中学罗裕龙 ★教材分析与学情分析 本节知识从内容上来讲非常抽象，从掌握知识的角度来讲理解、记忆的成分较多。因此本堂课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。当前，在新能源的开发和利用中，核能非常重要。核能包括裂变能和聚变能，本节只讨论裂变能的产生及其和平利用。教材沿重核裂变→链式反应（可控链式反应）→核电站这条主线展开。教学方法主要是以学生阅读教材、背景材料及相关图片为基础，以问题为中心，锻炼学生的思维能力。而对于裂变能的计算应引导学生复习前面学过的相关知识，注重知识的迁移。 ★核心素养 通过《核裂变》的学习过程培养学生的逻辑推理能力及应用数学图像处理物理问题的能力。激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，思考科学与社会的关系。让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。★教学目标 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。 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。 4．知道什么是核反应堆。了解核电站的工作原理及核能发电的优缺点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 ★教学难点 1．通过核子比结合能与质量数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2．维持链式反应的条件。 ★教学过程 课前：登陆平台，发送预习任务。根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，
针对性教学。 （提示：请登陆平台，发送本节预习任务） （一）简要复习，引入新课 复习本章第5节的主要内容，给出原子核的比结合能与质量数关系的图像。 教师：同学们来看一下这个图像，从图像上大家可以获得哪些信息？ 学生：中等大小的核最稳定，因为这些核的比结合能最大。 教师：那大家猜想一下，获得核能的途径有哪些？ 学生：使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，核子将发生新的质量亏损，释放新的结合能。 老师：对了，物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。今天这节课我们先来学习核裂变的相关内容。 点评：激发起学生主动探求知识的欲望，从而为下一步进行教学活动奠定一个良好的基础。 （二）进行新课 老师：请同学们带着以下几个问题阅读课文： 1、什么是核裂变？了解一下铀核裂变的发现史。 2、铀核裂变的产物有什么特点？在其裂变过程中，如何计算释放的核能？ 3、什么是链式反应？发生链式反应的条件有哪些？ 4、核电站的核心设施是什么？主要由哪几部分组成？了解一下核电站的工作原理。 点评：通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。 1．核裂变（fission） 提问：什么是核裂变？ 让学生一起回答。重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变。 教师总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。 提问：首先发现核裂变反应的是哪几位科学家？ 学生回答：德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实
第3章 4.原子核的结合能 知识点讲解汇总附练习 高中物理选修3-5 Word版含答案
4.原子核的结合能 [先填空] 1．结合能 核子结合成原子核所释放的能量． 2．质能关系 (1)物体的能量与其质量的关系式E＝mc2. (2)能量计算ΔE＝Δmc2. 3．质量亏损 核反应中的质量减少称为质量亏损． [再判断] 1．原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×) 2．质量亏损是因为这部分质量转化为能量．(×) 3．质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√) [后思考] 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？ 【提示】不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．
1．对质量亏损的理解 质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2. 2．核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm. ②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能． 其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳． (2)利用原子质量单位u和电子伏特计算 根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV. 1．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H＋10n→21 H＋γ，以下说法中正确的是( ) A．反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 B．反应前后的质量数不变，因而质量不变 C．反应前后质量数不变，但会出质量亏损 D．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度 【解析】核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C、D. 【答案】ACD 2．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的( ) 【导学号：22482045】A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量 B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值 C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 【解析】质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，故B、D对． 【答案】BD
人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙含答案
第7、8节核聚变__粒子和宇宙 1．两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚 变。 2．约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。 3．粒子分为三大类，有媒介子、轻子、强子。美国物 理学家盖尔曼提出，强子是由夸克构成的。 一、核聚变 1．定义 两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。 2．条件 (1)轻核的距离要达到10－15_m以内。 (2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫热核反应。 3．核反应举例 (1)热核反应主要应用在核武器上，如氢弹。 (2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆。 (3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变， 2 1H＋3 1H→ 4 2He＋ 1 0n＋γ 该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。4．聚变与裂变相比有很多优点 (1)轻核聚变产能效率高。 (2)地球上聚变燃料的储量丰富。 (3)轻核聚变更为安全、清洁。 5．实现核聚变的方法
(1)难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温。 (2)方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。 二、粒子和宇宙 1．“基本粒子”不基本 (1)19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。 (2)后来认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并称为“基本粒子”。 随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，另外又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。所以，从20世纪后半期起，就将“基本”二字去掉，统称为粒子。 2．发现新粒子与夸克模型 (1)反粒子 实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反的粒子，这些粒子叫做反粒子。例如，电子的反粒子就是正电子。 (2)粒子的分类 按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子分为三大类： ①强子：参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子。 ②轻子：不参与强相互作用的粒子，最早发现的轻子是电子。 ③媒介子：是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子。 (3)夸克模型的提出 1964年提出的夸克模型，认为强子是由更基本的夸克组成的。 3．宇宙及恒星的演化 (1)宇宙演化 根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期。在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时代、轻子时代、核合成时代。继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系。 (2)恒星的演化 ①恒星的形成：大爆炸后，在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚使引力势能转变为内能，温度升高，直到发光，于是恒星诞生了。 ②恒星演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生时，恒星的中心密度达到极大。 ③恒星归宿：恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞。
2021-2022学年鲁科版选修3-5 核裂变 教案 Word版含答案
第2节核裂变(老师用书独具) ●课标要求 学问与技能1.知道什么是核裂变． 2．知道什么是链式反应．3．了解裂变反应堆的工作原理． 过程与方法通过让同学自己阅读课本，查阅资料，培育同学归纳与概括学问的力量和提出问题的力量． 情感态度与价值观激发同学宠爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培育同学基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系. ●课标解读 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． 2．知道什么是链式反应，知道链式反应发生的条件． 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量． 4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点． ●教学地位 本节在同学了解核能概念的基础上，进一步探讨释放核能的一条途径——重核的裂变． 有关重核裂变和链式反应的概念，学校已学过，教学中在学校内容的基础上结合前面学习的内容说明各种自然衰变也好，原子核的人工转变也好，反应中放出的能量不是由于功率大小而是粒子轰击原子核的概率太小，而不能用来作为有效利用巨大核能的手段．而裂变反应中的链式反应就使这种潜伏在核内的巨大能量被有效利用． 有关核反应堆和核电站的内容，同学在学校也学过，教学中最好指导同学学习阅读有关核反应堆和增值反应堆的内容，同时介绍我国近年来快速进展的核电状况，适时对同学进行爱国主义和爱科学训练. (老师用书独具) ●新课导入建议 故事导入 大家都知道在其次次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经格外秀丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了很多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等．我想，现在大家肯定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解． ●教学流程设计 课前预习支配： 1.看教材 2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行争辩)⇒ 步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个同学)⇒ 步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展同学思路)⇓ 步骤7：指导同学完成【当堂双基达标】，验证学习状况⇒ 步骤6：完成“探究3”(重在讲解核裂变的特点及规律)⇐ 步骤5：师生互动完成“探究2”(方式同完成探究1相同)⇐ 步骤4：让同学完成【迁移应用】，检查完成状况并点评 ⇓ 步骤8：先由同学自己总结本节的主要学问，老师点评，支配同学课下完成【课后知能检测】 课标解读重点难点 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． 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． 4．知道什么是核反应堆．了解常用裂变反应堆的类型. 1.链式反应及其释放能量的计算．(重 点) 2．重核裂变的核反应方程式的书写．(重 点) 3．链式反应及重核裂变的理解．(难点) 重核的裂变 1.基本学问 (1)定义 重核分裂为质量较小的核，释放出能量的反应． (2)条件 中子轰击铀核，一般分裂为质量差不多的两块． (3)裂变能 核裂变释放的能量，也称核能或原子能． (4)链式反应 当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子再引起其他铀核裂变，且能不断的连续下去，称为链式反应． (5)反应产物 235 92 U裂变的产物多种多样，其中有代表性的有 1 n＋235 92U→9538Sr＋139 54Xe＋210n 1 n＋235 92U→141 56Ba＋9236Kr＋310n. (6)临界体积 能够发生链式反应的铀块的最小体积． 2．思考推断 (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)利用不行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．(√) 3．探究沟通 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，满足电荷数守恒，质量数守恒． 裂变反应堆 1.基本学问 (1)核反应堆：能维持和把握核裂变的装置． (2)核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、把握系统和防护层等部分． ①堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．
高中物理 第十九章 7核聚变教案 新人教版选修3-5(2篇)
核聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。（二）过程与方法 通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 （三）情感、态度与价值观 1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 ★教学重点 聚变核反应的特点。 ★教学难点 聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题. 学生：学生认真仔细地听课 点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。 （二）进行新课 1．聚变及其条件 提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？ 学生仔细阅读课文 学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。 投影材料一：核聚变发展的历史进程［1］ 提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 让学生了解聚变的发展历史进程。 学生思考并分组讨论、归纳总结。 学生回答：因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大 点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。 教师归纳补充：
高中物理鲁科版选修3-5 第3章 原子核与放射--练习及答案
第三章 原子核与放射性 第1节 原子核结构 一、质子和中子的发现 (1)质子的发现：①实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．②结论：质子是原子核的组成部分． (2)中子的发现 ①卢瑟福的预想：卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子． ②中子的发现是许多科学家研究的结晶． A ．1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线． B ．1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子． C ．1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子． 二、原子核的组成 (1)原子核的组成：由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示．X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数； 质量数＝质子数＋中子数＝核子数 (2)同位素 具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H. (3)核反应方程 ①核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程． ②意义：能够用人工方法改变原子核． ③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒． ④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子． 1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此 发现了质子．图中A 为放射源发出的α粒子，B 为氮气．该实验的核反应方程：42He ＋14 7N → 17 8O ＋11H. 1．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( ) A ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上有α粒子引起的闪烁 B ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上见不到质子引起的闪烁 C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁 D ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上见不到α粒子引起的闪烁 2．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、质子．如图所示，此装置是( ) A ．卢瑟福的α粒子散射实验装置 B ．卢瑟福发现质子的实验装置 C ．汤姆孙发现电子的实验装置 D ．查德威克发现质子的实验装置
2020届人教版高中物理选修3-5教学案：第十九章 第6节 核裂变含答案
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。 1．自主思考——判一判 (1)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。(√) (2)铀核裂变时能释放出多个中子。(√) (3)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的。(√) (4)核裂变释放的大量核能是通过在反应堆内外循环流动的液体传输出去的。(√) (5)核电废料难以处理，对环境的污染比火电大。(×) 2．合作探究——议一议 (1)铀核的裂变是一种天然放射现象吗？ 提示：不是。铀核在受到中子轰击后才发生裂变，不是天然放射现象，属于核反应。 (2)铀核裂变的核反应方程是唯一的吗？ 提示：不是。铀核裂变的生成物并不确定，所以其核反应方程不是唯一的。 (3)慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率。
2019-2020年高中物理(SWSJ)教科版选修3-5教学案：第三章 第6节 核聚变(含答案)
(对应学生用书页码P47) 一、热核反应 1．核聚变 轻原子核聚合成较重原子核的反应。 2．核聚变较裂变的优越性 (1)相同质量的燃料下，放出的能量更多。 (2)不产生放射性废料。 (3)燃料储量非常丰富。 3．热核反应 因为核聚变要在高达108_K的温度下才能发生，故核聚变反应也称热核反应。 4．热核反应的应用 目前主要用在核武器上，如氢弹。 二、可控核聚变反应 1．托卡马克 是一种环形磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。 2．超导托卡马克 把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的线圈上。 三、恒星演化中的核反应 1．恒星的形成 恒星主要是由遍布宇宙中的极其弥散的气态尘埃聚集形成的，且内部发生聚变反应。 2．恒星的演变 恒星内部随聚变反应的发生，核燃料减少经慢长时间最终将成为残骸。 (对应学生用书页码P47) 1.聚变 轻原子核聚合成较重原子核的反应叫聚变。 例如：21H＋31H→42He＋10n＋17.60 MeV。 2．热核反应 轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，这种在很高温度下产生的聚变又叫热核反应。
3．聚变比裂变反应放出更多能量的原因 (1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的2～3倍。如一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量17.6 MeV ，平均每个核子放出能量约3.5 MeV ；而铀235裂变时，平均每个核子放出能量为1 MeV 。 (2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变为1 kg 氦时放出的能量为ΔE 1，则 ΔE 1＝1 0004×6.02×1023×17.6 MeV ＝2.65×1033 eV 。 假设一个铀核裂变时平均放出的能量为200 MeV ，则1 kg 铀核全部裂变时放出能量为ΔE 2，即 ΔE 2＝1 000235×6.02×1023×200 MeV ≈5.12×1032 eV ， 得：ΔE 1 ΔE 2≈5.2。 1．下列说法中正确的是( ) A ．聚变反应从外界吸收能量 B ．聚变反应向外界放出能量 C ．聚变反应可以无条件地进行 D ．聚变反应必须使核之间的距离接近10 －15 m 解析：选BD 聚变反应时有质量亏损，所以会向外界放出能量。聚变必须使核之间的距离接近10 －15 m ，才能发生聚变反应生成新核，所以是有条件的。
高中物理 第四章 原子核 4.5 裂变和聚变教案 粤教版选修3-5
4.5 裂变和聚变 课堂互动 三点剖析 一、对铀核裂变的正确理解 （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：U 23592+n Kr Ba n 109236141 56103++−→− (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4-5-1所示. 图4-5-1 （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. 二、对聚变的理解 （1）定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应. （2）聚变反应方程式：H 21+H 31−→−He 42+n 10 应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的.氢弹内部相当于还有一颗小原子弹. 各个击破 【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235 D.铀块的体积对产生链式反应无影响 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1 MeV 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.故选项B 、C 两项正确.
4.2《核裂变》优秀教案(鲁科版选修3-5)
第二节 核裂变 学案 【学习目标】 （1）知道核裂变地概念，知道重核裂变中能释放出巨大地能量； （2）知道什么是链式反应； （3）会计算重核裂变过程中释放出地能量； （4）知道什么是核反应堆.了解常用裂变反应堆地类型，了解核电站及核能发电地优缺点. 【学习重点】 链式反应及其释放核能地计算；重核裂变地核反应方程式地书写. 【知识要点】 1、核裂变（fission ） 重核分裂成质量较小地核地反应，称为裂变 只有核子平均质量减小地核反应才能放出核能 不是所有地核反应都能放出核能，有地核反应， 反应后生成物地质量比反应前地质量大，这样 地核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸 收大量地能量.只有重核裂变和轻核聚变能放 出大量地能量.2、铀核地裂变 （1）铀核地裂变地一种典型反应. 235 1141 921920563603U n Ba Kr n +→++ （2）链式反应： 链式反应：这种由重核裂变产生地中子使裂变反应一代接一代继续下去地过程，叫做核裂变地链式反应 （3）临界体积（临界质量）： 临界体积（临界质量）：通常把裂变物质 能够发生链式反应地最小体积叫做它地 临界体积，相应地质量叫做临界质量 （4）裂变反应中地能量地计算. 3、核电站 核核反应堆各组成部分 铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料. 控制棒由镉做成，用来控制反应速度. 减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获.冷却剂由水或液态地金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内地热量传输出，确保反应堆地安全. 水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出地各种射线，防止核辐射. 核能发电地优点、缺点： 优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济.
2021-2022高二物理教科版选修3-5学案：第三章5、6 核裂变 核聚变 Word版含答案
学案5核裂变 学案6核聚变 [目标定位] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.了解核反应堆的工作原理及常见核反应堆类型.3.知道热核反应，了解受控核聚变反应争辩的进展． 一、核裂变和链式反应 [问题设计] 阅读课本“核裂变”，说明： (1)铀核裂变是如何发生的？ (2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？ 答案(1)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，使核变成不规章的外形．②核子分裂 核子间的距离增大，因而核力快速减弱，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连续下去，形成链式反应． (2)重核的裂变只能发生在人为把握的核反应中，在自然界中不会自发地发生．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，这些中子连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． [要点提炼] 1．核裂变：把重核分裂成几个中等质量原子核的现象． 2．铀核裂变方程举例 235 92 U＋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连续下去的过程，叫做核裂变的链式反应． 4．链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积或铀块的质量大于临界质量． (2)有足够数量的慢中子．二、核电站 1．核电站是利用核能发电的装置，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简洁捕获慢中子发生反应，接受石墨、重水或一般水作慢化剂； (3)把握棒：接受在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸取中子的力量很强的特性，把握链式反应的速度．2．工作原理 核燃料裂变释放能量，使反应区温度上升．利用水或液态的金属钠等流体把反应堆内的热量传输出去，用于发电． 三、裂变过程中核能的分析与计算 [问题设计] 重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？通过图1说明． 图1 答案中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子的平均质量较大．假如原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，会有质量亏损，放出巨大的核能． 获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变． [要点提炼] 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．依据ΔE＝Δmc2计算释放的核能 计算时要留意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，则ΔE 用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量． 3．若计算肯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. 四、核聚变(热核反应) 1．定义：把轻原子核聚合成较重原子核的反应称为聚变反应，简称核聚变．也称热核反应． 2．热核反应举例：21H＋31H→42He＋10n 3．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必需使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的库仑斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到108 K以上的高温． 4．重核裂变与轻核聚变的区分
2021人教版高中物理选修3-5检测：课时训练18 核裂变 Word版含答案
课时训练18核裂变 题组一核裂变 1.下列核反应中,表示核裂变的是() AU ThHe BC Ne Cn BaKr+n DBeHe Cn 解析U ThHe是α衰变C e是β衰变BeHe Cn是人工转变,只有选项C是重核裂变。 答案:C 2.(多选)关于裂变反应,下列说法中正确的是() A.用中子轰击铀核发生裂变,其肯定分裂为质量差不多的两部分 B.铀核裂变为中等质量的原子核肯定释放能量 C.铀核发生裂变时可能分裂成二、三或四部分 D.全部重核元素用中子轰击均能发生裂变反应 解析: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,发生裂变的原子核可能分裂为两部分、三部分或四部分,但产生两部分的概率很大,由此可知B、C正确。 答案:BC 3.利用重核裂变释放核能时选用铀235,主要由于() A.它比较简洁发生链式反应 B.能自动裂变,与体积无关 C.铀核比较简洁分裂成为三部分或四部分,因而放出更多的核能 D.铀235价格比较廉价,而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多 解析:铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应,吸取低能量的中子裂变的几率更大。 答案:A 4.U吸取一个慢中子后,分裂成Xe和Sr,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:依据所给产物写出核反应方程 XeSr+1n 所以C选项正确。 答案:C 5.用中子轰击铀核U),其中的一个可能反应是分裂成钡Ba)和氪Kr)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,算出反应中释放的核能。 解析:依据电荷数及质量数守恒,可知此铀核裂变方程为BaKr+n。 则核反应前后的质量亏损为 Δm=m U+m n-m Ba-m Kr-3m n=0.357 8×10-27 kg, 由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为 ΔE=Δmc2=0.357 8×10-27×(3×108)2 J=3.220 2×10-11 J。 答案BaKr+n3.220 2×10-11 J 题组二核电站 6.(多选)国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站在山东荣成石岛湾建设。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,地球上核燃料资源远多于煤炭 C.核电站造成的污染远小于相等发电力量的火电站 D.核电站比火电站更简洁建筑 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供应的能量约为煤、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、B、C均正确;核电站的建筑难度较大,D错误。 答案:ABC 7.在核反应中,把握铀235核裂变反应速率的方法是() A.使用浓缩铀 B.转变铀块的临界体积 C.通过自动把握装置,转变使用镉棒插入的深度,以转变反应堆中的中子数目 D.利用石墨与中子的碰撞来转变中子的速度 解析:核反应堆中核裂变反应速度是通过调整镉棒的深度来转变中子数而实现的。 答案:C 8.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂。中子在重水中可与H核碰撞减速,在石墨中与C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种材料减速效果更好? 解析:设中子质量为m n,靶核质量为m,由动量守恒定律得m n v0=m n v1+mv2, 由能量守恒定律得m n m n, 解得v1=v0。 在重水中靶核质量m H=2m n, v1H=v0=-v0。 在石墨中靶核质量 m C=12m n, v1C=v0=-v0。 由于与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。 答案:重水 (建议用时:30分钟) 1.裂变反应中释放出的能量来自于() A.核子消逝转化为能量 B.原子中电子与原子核的电势能减小 C.入射的中子消逝转化为能量 D.原子核的比结合能变大,释放出能量 解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消逝,故A错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确。
物理鲁科版选修3-5学案：知识导航第四章第3节核聚变含解析
第3节 核聚变 思维激活 太阳会“死亡”吗? 提示：太阳是一颗黄矮星，黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约50亿岁.随着太阳的衰老，其光度会稳定增加.在未来大约50亿年之内，太阳内部的氢元素几乎会全部消耗,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升，这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。由于氦燃烧产生的能量比氢燃烧产生的能量多，因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中.当转向新燃料的过程结束时，太阳的质量将会稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处（这是由于太阳质量的下降，这两颗行星将会离太阳更远)。 由于太阳能量的增长与半径的增长不相称，太阳表面的温度将比现在低，从而变成一颗红巨星。这颗红巨星再经过几十亿年后，氦燃料也将消耗完毕.像第一次消耗完氢燃料一样,太阳的内核又会收缩，内部温度上升.对于很大的恒星来说，这一次坍缩会导致碳元素的聚变。然而，由于太阳的质量不足以产生碳聚变,这样它将变成一颗白矮星.随着内部温度和光度的降低，最终变成一颗不发光的黑矮星。 自主整理 1。轻核聚变 由轻核结合成质量较大的核叫__________. 例子： H 12 +H 31→He 42+n 1 0+17。6 MeV ，平均每个核子释放3.52 MeV H 31 +H 11→He 42 +19。2 MeV ，平均每个核子释放4.8 MeV 平均每个核子在聚变放出的能量大约是裂变放出能量的
__________. 2.可控热核聚变反应 (1）产生轻核聚变的条件 要使轻核发生聚变,必须使原子核距离在___________的范围内，产生轻核聚变的条件是___________.必须使轻核具有很大的动能，才能使它们接近到10—15 m发生聚变。因此聚变又叫___________。太阳内部和许多恒星内部都在激烈地进行热核反应，辐射出大量的能量. (2)热核反应和裂变反应相比，具有许多优越性.热核反应释放能量比裂变反应________;热核反应产生放射性物质处理起来比裂变反应产生放射性物质________；热核反应用的氘,储量丰富;轻核聚变更安全，实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了. (3）受控热核反应：对反应采用________和________.我国自行研制可控热核反应装置“________”于1984年9月启动.具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“________”于1994年安装成功，标志我国在研究可控热核反应方面具有一定的实力.可控热核反应将为人类提供更为巨大的能源. 高手笔记 1.使核发生聚变反应，必须使它们接近到10-15 m.由于原子核带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服电荷之间的很大的斥力作用，这就要使核具有很大的动能才行。当物质达到几百万度以上的高温时，原子核核外电子已经完全和原子脱离,成为等离子体,这时小部分
2020-2021学年鲁科版高中物理选修35 第3章原子核与放射性 单元测试
2021-2021学年鲁科版高中物理选修3-5 第3章原子核与放射性单元测试 一、单项选择题 1.以下说法中正确的选项是〔〕 A. γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的 B. 在稳定的重原子核中，质子数比中子数多 C. 核反响过程中假如核子的平均质量减小，那么要吸收核能 D. 诊断甲状腺疾病时，注入的放射性同位素碘131作为示踪原子 2.放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成，而可以经一次衰变变成〔X 代表某种元素〕，也可以经一次衰变变成，和最后都衰变变成，衰变途径如下图，那么可知图中〔〕 A. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变 B. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变 C. 过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变 D. 过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变 3.关于近代物理，以下说法正确的选项是〔〕 A. α射线是高速运动的氦原子 B. 中，表示质子 C. 从金属外表逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D. 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论可以解释氦原子光谱的特征 4. 是人工产生的放射性元素，产生后会自发的衰变为．关于衰变为，以下描绘正确的选项是〔〕 A. 上述核反响属于α衰变 B. 的半衰期随温度升高、压强增大而变小 C. 上述核反响属于β衰变 D. 的半衰期随着数量的减少而增大 5.一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为( ) A. 222g B. 8g C. 2g D. 4g 6.关于原子构造及原子核的知识，以下判断正确的选项是〔〕 A. 处于n=3的一个氢原子回到基态时一定会辐射三种频率的光子
5-5核能的利用与环境保护练习-2021-2022学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册Word版
5.5核能的利用与环境保护同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册 一、选择题（共15题） 1．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术，其发生的 可控核聚变方程为：3 2 He+21H→43Li+X（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（） A．X为质子 B．核能不属于清洁能源 C．该核反应是我国秦山核电站利用核能的方式 D．4 3Li原子核比3 2 He原子核稳定 2．2020年11月27日0时41分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先 进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释b的核能，其裂变方程为235 92U+1 n→X+95 38 Sr+21 n，则下 列叙述正确的是（） A．裂变后粒子的总核子数减少 B．X原子核中含有85个中子 C．裂变过程中释放核能是因为新核的结合能小D．裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小 3．1933年至1934年间，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为27 13Al＋4 2 He→30 15 P ＋1 0n，反应生成物30 15 P像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e，且伴随产生中微子ν，核反应方程为 30 15P→30 14 Si＋01e＋íA Z 。则下列说法正确的是() A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素30 15 P的半衰期随之变化 B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0 C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的 D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量4．下列说法正确的是 A．增大压强，可以缩短放射性物质的半衰期 B．结合能越大，原子核越稳定