2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第4章 第5节　裂变和聚变 (3份打包)

第五节　裂变和聚变 [学习目标]　1.知道核裂变和核聚变的概念，知道重核裂变和轻核聚变中能释放出巨大的能量．(重点)2.知道什么是链式反应.3.知道核聚变反应及受控热核反应.4.会计算重核裂变、轻核聚变过程中释放出的能量．(重点、难点) 一、核裂变与链式反应 1．核裂变 重核分裂成两个较轻的核时，释放出能量，这种核反应叫做核裂变． 2．链式反应 为了使裂变产生的能量可以被利用，必须让一个核的裂变能够引发一个或一个以上的核发生裂变，让裂变过程自己持续下去，源源不断地将核能释放出来，这样的核反应叫做链式反应． 3．典型的铀核裂变 (1) nKr＋3Ba＋n→U＋ (2)nSr＋10Xe＋n→U＋ 二、受控热核反应 1．核聚变 (1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应． (2)举例：n＋17.6 MeV.He＋H→H＋ (3)条件： ①轻核的距离要达到10－15_m以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． 2．受控热核反应 人工的热核反应可以通过原子弹爆炸时产生的高温来达到．氢弹就是这样制成的．如果要使巨大的热核反应能量不是以爆炸的形式释放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用(例如发电)，这称为受控热核反应． 3．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． 4．约束方法 磁约束和惯性约束． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)铀核裂变时，可以放出多个中子． (√) (2)裂变物体的体积小于临界体积时，不可能发生链式反应． (√) (3)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些． (×) (4)轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生． (×) (5)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应． (√) 2．下列属于原子核裂变的链式反应的是(　　) A．核电站发电　　　　 B．天然气的形成 C．石油的形成 D．利用太阳能发电 A　[核电站是利用原子核的链式反应发电的，A选项正确；石油和天然气的形成是复杂的过程，属于化学变化，B、C选项错误；太阳能辐射是以热传递的形式传递热量，D选项错误．] 3．据《每日邮报》报道，英国一名13岁的小学生近日宣布自己在学校实验室实现了核聚变．他表示用氘聚变氦的过程中检测到了中子，证明聚变成功，成为世界上实现聚变的最年轻的人．下面列出的核反应方程，属于聚变的是(　　) A.nHe＋H―→H＋ B.HeTh＋U―→ C.HeC＋H―→N＋ D.nP＋He―→Al＋ A　[轻核聚变是指轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是轻核聚变，B是α衰变，C、D是原子核的人工转变，B、C、D选项错误，A选项正确．] 重核裂变 1.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：重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，平均每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂变放出的能量相当于2 500 t优质煤燃烧时释放的能量．裂变时能产生几百万度的高温． 2．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，则另一个条件自动满足． 【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，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 D　[重核裂变释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于或等于其临界体积，如果体积小于临界体积，中子可能从铀块中穿过，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是守恒的，而核子数等于质量数，综上可知A、B、C均错．] 对重核裂变的两点理解 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，放出更多的中子的过程． 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相比中等质量的核的比结合能要小． 训练角度1：对重核裂变的理解 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