第五章 4. 核裂变与核聚变-【考点同步解读】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

第五章 原子核 第22讲 核裂变与核聚变 高考要求学业标准，考情分析 。考点分布⊙ 0学科素养© ⊙命题趋势⊙ 1.知道核裂变的发现及链式反应的条 物理观念 本讲内容在学业水平等级性考 件.（★★） 试中一般考查裂变与聚变方程的书 2.了解反应堆与核电站的工作原理.（★） 科学态度 写与判断，释放核能或质量亏损的计 3.知道聚变反应及条件，（★★） 与责任 算，题型为选择题，难度偏易 第 考点分类考点透析·典例副析 第 考点1核裂变的发现 ·核心总结 第 1.定义：使重核分裂成中等质量的原子核的核反应叫作重核的裂变，核裂变释放出的能 量称为裂变能，也称核能或原子能.1938年底，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 2.轴核的裂变：如图221，用中子轰击铀核时，轴核发生了裂变，铀核裂变的产物是多种 多样的，其中一种典型的反应是 块 U+dn→Ba十Kr+3}n. 89 中子 案 轴235 中子 与236 (不意定) 中子 钡144 图22-1核裂变示意图 3.链式反应：如图22-2，轴核裂变要放出一些中子，这些中子又引起其他轴235发生裂 变，这种连续不断的裂变反应就叫作链式反应， 中子 235 图222链式反应示意图 207 考点同步解读 高中物理选择性必修第三册利 4.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于临界体积，保证中子能够碰到铀核或者铀块的质量大于临界质量： (2)有足够浓度的轴235：(3)有足够数量的慢中子。 考题1[2021·江苏新沂一中高三月考]现在的核电站比较广泛 。难点突破© 对核裂变的理解 采用的核反应之一是： 1.裂变反应类型的判斯： 2U+bn→8Nd+Zr+3n+8_9e+元. 重核裂变是中子轰击质量数 章 (1)核反应方程中的0是反中微子，它不带电，质量数为0，试 较大的原子核（如铀核），使之 第二章 确定生成物锆(Zx)的电荷数与质量数」 分裂成两个（极少数是三个） (2)已知轴(U)核的质量为235.0439u,中子质量为1.0087u, 中等质量的原子核，同时释放 第 钕(Nd)核质量为142.9098u,锆核质量为89.9047u:又 大量的能量，放出更多的中子 知1u=1.6606×10”kg.试计算1kg铀235大约能产 的过程 生的能量是多少？ 2.重核的裂变是当前人 第 类利用核能的主要方式 【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒可确定生成物锆(Zr)的电荷 3.重核的裂变是放能核 数与质量数：求出一个轴核反应发生的质量亏损，从而求出 反应，原因是核反应前后质量 第 1kg铀235完全裂变时放出的能量. 有亏损，根本原因是重核的比 (1)锆的电荷数Z=92-60十8=40，质量数A=235+1 结合能相比中等质量的核的 模 143一3=90，核反应方程中应用符号8Zr表示，即U十 比结合能要小，所以在重核分 n→18Nd+8Zr+3n+8-9e十a 裂为两个中等质量核的过程 中要释放能量，而且释放的能 装 (21g钠235的原子桂个登为1=18需×6.02×10（个） 量远大于它俘获中子时得到 不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量 的能量 亏损为△w1=(235.0439-142.9098-89.9047-2×1.0087)u= 4,用中子轰击同一元素 的原子核，可能有不同的产 0.212u 物，产物不同，释放的能量也 1kg轴235完全裂变放出的能量约为E=n△2≈8.12×103J. 不同 变式11[2021·北京四中期中]（多选）用中子(n)轰击铀核 (U)产生裂变反应，会产生钡核(Ba)和氪核(Kr)并释放 出中子(n),当达到某些条件时可发生链式反应：一个轴核 (U)裂变时释放的能量约为200MeV(1eV=1.6×10-J). 真空中的光速为3×103m/s,下列说法正确的是(). A.U的裂变方程为U→Ba十端Kr十2n B.U的裂变方程为U十n→Ba十Kr+3n C.一个U裂变时，质量亏损约为7.1×10-8kg D.一个U裂变时，质量亏损约为3.6×108kg 208 第五章 原子核 考点2 反应堆与核电站 ·核心总结· 1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由以下几部分组成 (如图22-3). (1)燃料：铀棒，由天然轴或浓缩铀（铀235的含量占 控制一镉 水泥榜护层 2%4%)制成 (2)慢化剂：轴235容易捕获慢中子，发生反应，采用 燃料 一的棒 石墨、重水或普通水作慢化剂使反应生成的快中子变 授化剂 第 为慢中子，便于轴235吸收，发生裂变，慢化剂附在轴棒 周围。 图223 第 (3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法控制中子的数目，采用在反应堆中插 章 入镉棒的方法，利用镉吸