高中物理 第4章 第2节 核裂变学案 鲁科版选修3-5-鲁科版高中选修3-5物理学案VIP免费

核裂变1.核裂变是指重核分裂为质量较小的核并释放出能量的反应，这个放出的能量称为裂变能、核能或原子能。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且不断加强的过程。3．链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积。4．核反应堆是能维持和控制核裂变的装置。包括堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分。堆芯又由燃料棒、减速剂和冷却剂组成。1．重核的裂变定义用中子轰击铀核，发现铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量，这种核反应过程叫做核裂变裂变能核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能典型裂变反应n＋U―→Sr＋Xe＋2nn＋U―→Ba＋Kr＋3n2.链式反应(1)定义：当中子轰击U核使其裂变释放出巨大能量的同时，释放出的中子继续轰击U，使之发生裂变，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。(2)临界体积：能够发生链式反应的铀块的最小体积。3．核反应堆核反应堆是用人工的方法控制链式反应的速度，维持和控制核裂变的装置。包含堆芯、中子反射层、控制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，进一步参加链式反应。(3)控制系统：①控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度。②中子强度检测器：当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子；反应较弱时，控制棒能自动抽出一些，少吸收中子。(4)防护层：用厚厚的水泥墙制成，防止放射线的外泄。4．核反应堆主要组成部分的原料及其作用原料作用核燃料浓缩铀(铀棒)释放核能减速剂石墨或重水变快中子为慢中子控制棒镉棒或硼钢棒吸收中子，控制反应速度保护层厚水泥壁防止辐射热交换器(冷却系统)水(或液体金属钠、空气)冷却和输出热能1．自主思考——判一判(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。(√)(4)核反应堆可以人工控制核反应速度。(√)(5)减速剂的作用使快中子减速变成慢中子。(√)(6)链式反应一旦形成无法进行人工控制。(×)2．合作探究——议一议(1)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。(2)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1～2m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。重核的裂变的理解1．裂变的解释(1)核子受激发：当中子进入U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2～3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)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。一般说来，裂变时能产生几万摄氏度的高温。2．重核裂变的条件(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．常见的裂变方程(1)U＋n―→Xe＋Sr＋2n。(2)U＋n―→Ba＋Kr＋3n。[例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吸收的能量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[思路点拨]根据核裂变反应的特点及核能产生的原因分析判断。[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；在裂变反应中核子数是不会减少的，因此A、B、C错误。重核裂变为中等质量的原子核时，由于核子平均质量减小，必然发生...