19.6 核裂变-2019-2020学年人教版物理选修3-5知识点突破

19.6 核裂变 学习目标 1．知道什么是裂变。　 2．了解铀核的裂变特点。　 3．知道重核裂变能放出能量，知道链式反应。 4．了解核电站的工作原理。 重点：1．重核裂变反应的核能计算。 2．核反应堆的工作原理。 难点：链式反应及核电站。 知识点一、核裂变（fission） 1．概念：重核分裂成中等质量的核，释放出核能的反应，称为裂变。 2．特点：只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能。 不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。 3．核反应类型：重核的裂变只发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发的产生。 【题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，所以核子数要减小 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 【题2】（多选）当一个重核裂变时，它所产生的两个核 A．是稳定的 B．含有的中子数较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．可以是多种形式的两个核的组合 知识点二、铀核的裂变 1．铀核的裂变的一种典型反应：铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是U＋n―→Ba＋Kr＋3n （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式。 （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，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能。 （3）核能的释放：由于重核的核子的平均质量大于中等质量原子核的核子的平均质量，因此，铀核裂变为中等质量的原子核时，会发生质量亏损，释放核能。 2．链式反应： （1）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。 3．链式反应条件——临界体积（临界质量）： （1）要有足够浓度的235U；（2）要有足够数量的慢中子；（3）铀块体积要大于临界体积。 通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。 4．裂变反应中的能量及计算 （1）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200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。 （2）能量计算—裂变前的质量：mU=390.3139×10-27kg，mn=1.6749×10-27kg。裂变后的质量：mBa=234.0016×10-27kg，mKr=152.6047×10-27kg，3mn=5.0247×10-27kg， 质量亏损：Δm=0.3578×10-27kg，ΔE=Δmc2=0.3578×10-27×（3.0×108）2J=201MeV。 5．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。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 【题3】（多选）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原子核 B．铀核裂变的同时将释放2～3个中子 C．为了使裂变的链式反应更容易进行，最好用铀235 D．铀块的体积对产生链式反应无影响 【题4】原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。在下列核反应中，属于核裂变反应的是 A．B＋n→Li＋He B．U→Th＋He C．N＋He→O＋H D．U＋n→Ba＋Kr＋3n 【题5】核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要________（选填“大于”或“小于”）它的临界体积。 【题6】山东烟台海阳核电站项目，一期工程和2号常规岛正在进行设备安装，一期工程规划建设两台125万千瓦AP1000核电机组，预计2016年并网发电。如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u。 （1）写出裂变方程；（2）求出一个铀核裂变放出的能量； （3）若铀矿石的浓度为3%，一期