19.6重核的裂变
2、（2001· 广东理科综合· 18）关于我国已 建成的秦山和大亚湾两座核电站，下面说法中 正确的是 ( B ) A．它们都是利用核聚变释放原子能的 B．它们都是利用核裂变释放原子能的 C.两者的核燃烧都是纯铀235 D．一座是利用核裂变一座是利用核聚变释 放原子能
3、（1995· 全国· 1）关于原子反应堆，下 面哪种说法是错误的 ( C ) A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能. B．镉棒的作用是控制反应堆. C．石墨的作用是吸收中子. D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和 输出内能.
5、衰变后的质量亏损为0.0000968×1025kg释放能量为8.712×10-13J。 6、解：年发电量为9.4608×1015J每年 消耗铀量为115kg。
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
核反应堆示意图
热交换器
核电站原理示意图
核电站工作流程示意图 第一回路
第二回路
核电站工作的流程：第一回路中水被泵压入 反应堆，通过堆芯时利用反应放出的热水来增 加水的内能，水的温度升高。后来，第一回路 的水进入热交换器，把热量传给第二回路的水， 然后又被泵圧回到反应堆里。 在热交换器里，第二回路的水被加热生成高 温高压蒸汽，驱动汽轮机运转。
m 9 .4 6 1 0 8 .2 1 0
15 10
k g 1 .1 5 1 0 k g
2
教材习题解答
1、答：重原子核受到中子的轰击后分裂 成两个或两个以上中等质量原子核的现象，成 为重核的裂变，由重核裂变产生的中子使得裂 变反应一代接一代继续下去的过程，叫做和裂 变的链式反应。 2、答在核反应堆中，主要通过调节控制 棒的位置来控制核裂变的速度。
核子的平均质量 原子核的质量 是：
核子数
核子平均质量
D
E
F A
C O Fe
B Z
2、裂变和聚变 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，释放出核能的反映叫做聚变。 〓 聚变
〓
裂变
两种铀矿石（放大10000倍）
3、铀核的裂变| 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助 手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀 核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样 的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时 放出三个中子，其核反应方程是：
动画：重核的裂变演示
课堂小结
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，称为核反应。 2、裂变和聚变 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，释放出核能的反映叫做聚变。
3、链式反应 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代 接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式 反应。（图下图所示） 4、临界质量 使裂变物资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。
课堂练习
1、下列核反应中，表示核裂变的是（ C ）
238 92 234 4 2
A
B C
U
C
1 0
90
14 7
Th
0 1
He
14 6
N
e
92 36
235 92
U
n
4 2
141 56
Ba
12 6
Kr 30n
1 0
1
D
9 4
Be
He
C
n
2、原子反应堆是实现可控制的重核裂变链 式反应的一种装置，它主要有哪四部分组成 （ A） A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调 节系统 B．原子燃料、减速剂、冷热系统和传热系 统 C．原子燃料，调速剂、碰撞系统和传热系 统 D．原子燃料，中子源、原子能聚存系统和 输送系统
使裂变物资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。
6、原子弹
内爆式原子弹
内爆式原子弹结 构示意图
枪式原子弹
二、核电站
解决能源危机根本途径——核能可开发的核 裂变燃料资源可使用上千年。核聚变资源可 使用几亿年。 链式反应的应用——核电站慢中子反应堆。 核反应堆的装置首次通过可控制的链式反 应实现了核能的释放。
泰山核电站
第十九章
原子核
第一节原子核的组成
教学目标
1、知识与技能
知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放 出巨大的能量。 知道什么是链式反应。 会计算重核裂变过程中释放出的能量。 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。
2、过程与方法
通过对核子平均质量与原子序数关系的理解， 培养学生的逻辑推理能力及以及应用。教学图 像处理物理无问题能力。 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。
重核裂变的核反应方程式的书写。
难点
通过核子平均质量与原子序数的关系，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。
本节导航
一、核裂变 二、核电站
一、核裂变
1、核反应
在核物理学中， 原子核在其他粒子 的轰击下产生新原 子核的过程，称为 核反应。
原 子 核
电子
研究表明：原子核的质量虽然随着原子 序数的增大而增大，但是二者之间并不成正 比关系，其核子的平均质量与原子序数有如 图的关系：
3、重核裂变和轻核聚变是人类利用原子 能的两条途径，下面说法中正确的是 （ A ） A. 裂变过程和聚变过程都要有质量亏损 B. 裂变过程有质量亏损，聚变过程没有质 量亏损 C. 裂变过程没有质量亏损，聚变过程有质 量亏损 D. 裂变过程和聚变过程都没有质量亏损
4、秦山核电站第一期工程装机容量为 30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能 量为8.2×1010 J，并且假定产生的能量都变成 了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一 年按365天计算） 解：核电站每天的发电量为 W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J. 每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J而 1 g 铀完全裂变时产生的能量为 8.2×1010 J. 所以，每年消耗的铀的量为
3、情感态度与价值观
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，培养学生基本的科学素 养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
通过教学，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。
教学重难点
重点
链式反应及其释放核能的计算。
导入新课
在第二次世界 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， 这两座曾经十分美 丽的城市变成一片 废墟。
原子弹在日本广岛 爆炸
广岛原子弹爆炸后的惨景
目前世界上有少 数国家建成了许多 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。 大亚湾核电站
235 92
U + 0 n →56 Ba + 36 Kr + 3 0 n
1
141
92
1
裂变中释放出巨大的能量，在上述 裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的 总质量，质量亏损：
Δ m 0 . 3578 10
27
kg
释放出的能量为
Δ E Δ mc
2
201 MeV
4、链式反应 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代 接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式 反广东理科综合· 20）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 （D ） A. 105B+10n→73Li+42He B. 23892U→23490Th+42He C. 147N+42He→178O+11H D. 23592U+n→14156Ba+9236Kr+310n
3、解：衰变后的质能亏损为0.0053u根据 质能方程得到释放的能量为4934Mev。 4、提示：（1）中子与原子相碰撞，系统 的合外力为零，动量守恒。
（2）中子每次与原子核相互碰撞的情景都 一样，由于没碰一次，中子的速度大小都变为 碰前的11/13因此碰撞n次后中子的速度还是原 来的11/13根据碰撞前后的动量守恒知至少要经 过42次的碰撞。
高中物理 19.6核裂变详解
高中物理| 19.6核裂变详解核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
研究表明原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系。
其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：原子核的质量/核子数。
01裂变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。
铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙（Xe)和锶(Sr),有时裂变为钡（Ba）和氪（Kr）或者锑（Sb）和铌（Nb），同时放出2～3个中子。
铀核还可能分裂成三部分或四部分，不过这种情形比较少见。
铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是：铀核的裂变1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。
铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能为:在这个反应中释放的能量可以计算如下：反应中释放的能量：△E= △mc2=141MeV.说明：如果1克铀全部裂变，它放出的能量就相当于2500吨优质煤完全燃烧时放出的化学能。
铀核裂变时，同时释放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他U235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫做链式反应。
1链式反应用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应。
由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
使裂变物资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。
2原子弹“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。
人教版高中物理选修3-5课件19.6重核的裂变
3、情感、态度与价值观 （1）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，培养学生基本的科学素养，通 过核能的利用，思考科学与社会的关系； （2）通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发 新能源的重要性； （3）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。 教学重点：链式反应及其释放核能的计算；重核裂变 的核反应方程式的书写。 教学难点：通过核子平均质量与原子序数的关系，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。 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。
比利时57.7%
保加利亚47.1%
斯洛伐克47%
瑞典46.8% 乌克兰43.8% 韩国42.8%
世界核能发电占全 部电量1/4
匈牙利38.3%
亚美尼亚36.4%
秦山核电站
1960年，美国的德累斯顿沸水堆核电站投入运 行，它主要由沸水堆本体、蒸汽给水系统和其 它辅助系统组成。目前这种类型的核电站所占 比例仅次于压水堆核电站，我国目前没有这种 类型的核电站。 1968年，加拿大角坎杜堆核电站运行，它由重 水堆本体、一次冷却回路、二次回路及其它辅 助系统组成。目前，这种类型核电站所站比例 排在第三位，我国在建的秦山三期核电站即属 这种类型。 1974年，法国建成了“凤凰”示范快堆核电站 ，它由快中子堆本体、一回路钠、二回路钠、 三回路水及其它辅助系统组成。目前，这种类 型核电站所占比例最小，它的最大特点是在运 行中能够实现核燃料的增殖，我国将建一座实 验快（中子）堆。
高中物理19.6重核的裂变同步备课课件新人教选修35
●新课导入建议 铀核裂变时会放出巨大的能量，如果 1 kg 铀核全部裂变， 它放出的能量相当于 2 500 t 优质煤完全燃烧时释放的化学 能．那么铀核裂变时要满足什么条件？我们又是如何控制和 利用变核裂的？带着这些问题我们进入今天的学习．
• ●教学流程设计
演示结束
课标解读
1.知道重核的裂变反应 和链式反应的发生条 件． 2.了解原子弹的原理以 及常用的裂变反应堆的 类型． 3.知道核电站的工作模 式.
【答案】 D
1．(2013·苏州高二检测)利用重核裂变释放核能时选铀 235，主要原因是( )
A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多 B．它可能分裂成三部分或四部分 C．它能自动裂变，与体积无关 D．它比较容易形成链式反应
【解析】 铀 235 发生裂变时会生成 2 或 3 个中子，中 子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使 铀块体积大于临界体积，所以选项 A、B、C 错误，选项 D 正确．
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减速剂．中子在重水中可与21H 核碰撞减 速，在石墨中与162 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， 哪种减速效果更好．
【规范解答】 设中子质量为 Mn，靶核质量为 M，由 动量守恒定律：Mnv0＝Mnv1＋Mv2
(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 ．
19.7-19.8裂变和聚变
质量亏损： Δm 0.3578 10
27
原 子 弹
核 电 站 解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
核聚变资源可使用几亿年。
核电站
水泥防护层
控制棒——镉棒
燃料棒—铀棒
减速剂
核 电 核能发电优点： 站
235 92
U n
1 +0
144 →56
Ba
89 + 36
Kr +3 n
1 0
链 用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变， 式 反 释放出的中子又引起了其他铀核的裂变 应
链 式 由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一 反 代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。 应 铀块的大小是链式反应能否进行的重要因素 铀块不够大:中子碰不到铀核而跑到铀块外面去, 链式反应无法继续
平均每个核子放出的能量大约为3.5MeV
重核的裂变:
235 92
U n Ba Kr 3 n 201MeV
1 0 141 56 92 36 1 0
平均每个核子放出的能量大约为0.85MeV
核 发生聚变的条件: 聚 -15m 使原子核间的距离达到 10 变 为了克服电磁力,原子核必须有非常大的动能 实现的方法: 把原子核加热到很高的温度 聚变反应又叫热核反应
目前已实现的人工热核反应是氢弹的爆 炸．由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核 爆炸。
核 聚 变
核聚变的利用——氢弹
氢弹爆炸形成的磨姑云
核 聚 变
核聚变普遍存在于宇宙中
太阳
恒星
聚变与裂变相比:
轻核聚变产能效率高 地球上聚变燃料的储量丰富
19.6-19.7核裂变核聚变
1、裂变：重核分裂成质量较小的核， 释放核能的反应
〓
〓
2、聚变：把轻核结合成质量较大的核， 释放出核能的反应
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手 斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核 发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的， 一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出 三个中子，其核反应方程是：
⑸水泥防护层
屏蔽裂变产物放出的各种射线
核 能 是 解 决 能 源 危 机 的 根 本 途 径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是： 法国 75% 立陶宛 73.1% 比利时 57.7%
保加利亚 47.1%
斯洛伐克 47% 瑞典 46.8% 乌克兰 43.8% 韩国 42.8%
世界核能发电占全部电量1/4
235 92
U→56
Ba
92 + 36
Kr +3 n
1 0
3、由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一 代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
使裂变物资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。
裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后 的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：
例：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核 （同时放出一个中子）时，释放17.6MeV的 能量，平均每个核子放出的能量在3MeV以 上，比裂变反应中平均每个核子释放的能量 大3～4倍．这时的核反应方程式是：
6、聚变发生的条件： (1)必须让轻核的距离非常接近 (2)必须让轻核具有很大的动能 实现的方法有:
１.热核反应的的点火温度很高； ２.如何约束聚变所需的燃料； ３.反应装置中的气体密度要很低 ，相当于常温常压 下气体密度的几万分之一
19.6核裂变
减速剂
慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、 重水或普通水作慢化剂。
核能的和平利用――核电站
思考：在电站工作过程中，能是如何转化的？ 核能→内能→机械能→电能
课堂小结
1、核裂变 2、核裂变的链式反应 3、核电站
请同学们完成可以课后问题 与练习并预习核聚变
链式反应的条件：（以下条件满足一个即可）
1、裂变物质的体积大于临界体积。 2、裂变物质的质量大于临界质量。
二、核电站：是利用可控链式反应释放出能量发电。核 心设备是核反应堆。
反应堆：核电站中使核燃料在人工控制下产生裂变的装置。
水泥防护层
控制棒——镉棒 燃料棒—铀棒
燃料：铀棒 控制棒：镉吸收中子。
反应堆示意图
6 核裂变
一、核裂变：重原子核受到中子的轰击分裂 成两个或两个以上中等质量原子核的现象
1938年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯 曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂 变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和 氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：
235 92
U+
1 0
n
1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2800t优 质煤完全燃烧时释放的能量。
=
裂变的特点：
1、裂变过程中能放出巨大的能量（200MeV） 2、裂变的同时能放出2到3个（或更多）中子 3、裂变的产物不是唯一的
核裂变的链式反应
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，叫做核裂变的链式反应。
问题：重核的裂变能够自发的进行吗？
原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大， 如果铀块不够大，中子在铀块通过时，就有可能碰 不到铀核而跑到铀块外面去，链式反应不能继续， 只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的 概率打中某个铀核，使链式反应继续进行下去，能 够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体 积。相应的质量叫做临界质量。
高中物理第十九章原子核19.6重核的裂变同步训练含解析新人教版选修3_50902229
19.6重核的裂变一、选择题1、下列说法正确的是（）A、 H+ H→ He+ n是核聚变反应B、比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C、α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流D、从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率大2、已知氘核的平均结合能是1.09MeV ，氚核的平均结合能是2.78MeV ，氦核的平均结合能是7.03MeV ．在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6MeV的能量，下列说法正确的是（）A、这是一个裂变反应B、核反应方程式为 H+ H→ He+ nC、目前核电站都采用上述核反应发电D、该核反应不会有质量亏损3、在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是（）A、 A+ n→ Mg+XB、 Na→ Mg+XC、 Be+ He→ C+XD、 U→ Np+X4、下列说法正确的是（）A、α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构B、晶体熔化时吸收热量，分子平均动能增大C、布伞有小孔但不漏水是由于液体表面张力的作用D、方程式 U→ TH+ He是重核裂变反应方程5、下列说法中不正确的是（）A、β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B、目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C、一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型6、在下列叙述中，不正确的是（）A、光电效应现象说明光具有粒子性B、重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损C、玛丽居里最早发现了天然放射现象D、若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应7、下列说法正确的是（）A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的C、卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子D、一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短8、下列说法正确的是（）A、卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，发现了原子是可以再分的B、β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱C、原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最大能量D、裂变时释放能量是因为发生了亏损质量9、下列说法中正确的是（）A、α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构B、石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用C、燃料铀在反应堆中发生裂变反应D、将铀棒插入得更深些，反应堆的核反应速度将降低10、在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（）A、水B、镉C、氧D、氢11、下列说法正确的是（）A、TH核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C、若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小D、β射线是由原子核外的电子电离产生12、下列说法正确的是（）A 、88226Ra 衰变为86222Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变B 、23592U+10n →14156Ba+9236KR+310n 此方程是核裂变方程C 、42He+94Be →126C+X 此方程中X 是质子D 、12H+13H →10n+X 此方程中X 是质子 13、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、中子和质子，如图中M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装有银箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源．则该装置是（）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 、汤姆生发现电子的实验装置D 、查德威克发现中子的实验装置14、下列说法正确的是（）A 、同一元素的两种同位素具有相同的质量数B 、C 的半衰期会随着周围环境的温度的变化而改变C 、在核聚变反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量D 、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转15、下列说法中不正确的是（）A 、目前已经建成的核电站的能量来自于重核裂变B 、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能C 、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型D 、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加二、填空题16、用动能为E k 1的中子轰击静止的锂核（36Li ），发生核反应，产生动能为E k2的氚核和一个α粒子，并放出能量，写出核反应方程式________．17、氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，则两个氘核聚变成 He 核的核反应方程为________．18、能的转化有方向性，符合能量守恒的过程________（选填“一定”或“不一定”）能发生．核电站是利用________（选填“重核裂变”或“化学反应”）获得核能并将其转为电能．19、如图所示实验装置可实现原子核的人工转变，当装置的容器内通入气体B时，荧光屏上观察到闪光．图中气体B是________，使荧光屏出现闪光的粒子是________．20、核反应堆中的燃料是________．用石墨、重水等作为________，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来________，以控制反应的________，再用水等流体在反应堆内外循环流动，传输反应中产生的热量．三、解答题21、关于人类对原子核的研究，历史上曾用α粒子轰击氮14发现了质子．设α粒子的运动方向为正方向，已知碰撞前氮14静止不动，α粒子速度为v0=3×107m/s，碰撞后氧核速度为v1=0.8×107m/s，碰撞过程中各速度始终在同一直线上，请写出这个核反应的方程式，并求碰撞后质子的速度大小．（保留两位有效数字）22、核电站利用原子核链式反应放出的世大能量进行发电， 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，并产生多少个中子？要使链式反应发生，裂变物质的体积跟它的临界体积关系？23、铀核裂变的一种方式是： U+ n→ Nd+ ZR+3 n+8X ，该反应的质量亏损是0.2U ， 1U相当于931.5MeV的能量．(1)核反应方程中的X是什么？(2)该反应放出的能量是多少J？（结果保留3位有效数字）24、一质子束入射到静止靶核AL上．产生如下核反应：P+ AL→X+n ，式中P代表质子．n代表中子，X代表核反应产生的新核，由反应式可知．新核X的质子数为多少？中子数为多少？25、静止的镭226（ Ra）发生α衰变，生成氡222（ Ra），如果衰变中放出的能量都转化为α粒子和氡核的动能．(1)写出衰变方程；(2)求α粒子与氡核的动能之比；(3)若α粒子与氡核的运动方向与匀强磁场的方向垂直，画出轨迹示意图，并计算轨道半径之比．答案解析部分一、选择题1、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、核反应是由两个轻核经聚变生成中等质量核的过程；故属于核聚变反应；故A正确；B、比结合能反映原子核的牢固程度；比结合能越大，原子核越稳定．故B错误；C、α射线和β射线分别是带正电的氦核流和带负电的电子流，而γ射线不带电；故C错误；D、从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出能量小，光子能量公式E= ，所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长短，故D不正确；故选：A．【分析】本题考查了玻尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁．能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，则波长越小；比结合能越大，则原子核越牢固．2、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应．故A错误；B、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为 H+ H→ He+ n ．故B正确；C、目前核电站都采用核裂变发电．故C错误；D、该反应放出热量，所以一定有质量亏损．故D不正确．故选：B【分析】1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应；由质量数守恒和电荷数守恒判定反应方程是否正确；由质能方程判断出释放的核能；目前核电站都采用核裂变发电．3、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为13+0﹣12=1，质量数为27+1﹣27=1，为质子．故A错误．B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为11﹣12=﹣1，质量数为24﹣24=0，为电子．故B错误．C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为4+2﹣6=0，质量数为9+4﹣12=1．为中子．故C正确．D、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92﹣93=﹣1，质量数为239﹣239=0，为电子．故D错误．故选：C．【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒确定X的电荷数和质量数，从而判断是否是中子．4、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、a粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；B、晶体熔化时吸收热量，温度不一定升高，分子平均动能不一定增大；故B错误；C、布伞有小孔但不漏水是由于液体表面张力的作用；故C正确；D、将方程式 U→ TH+ He是a衰变反应，故D错误；故选：C【分析】a粒子散射实验说明原子具有核式结构，温度是分子平均动能的标志，重核裂变是质量数较大的核反应生成质量数较小的核．5、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、β衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，故A错误；B、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B正确；C、从n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合 =3，能辐射3种不同频率的光子，故C正确；D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故D正确；故选：A【分析】β衰变是中子转变成质子而放出的电子；核电站的能量来自于重核裂变；n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合，即可求解；α粒子散射实验提出原子核式结构模型；6、【答案】C【考点】光电效应【解析】【解答】A、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象；说明光具有粒子性；故A正确．B、重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损；故B正确；C、贝可勒尔发现天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核可以再分；故C错误；D、因紫光的频率高于黄光的频率；故若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应半衰期的大小与所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定．故D正确．故选：C．【分析】光电效应是金属中的电子逸出金属的现象；贝可勒尔发现天然放射现象；根据氢原子能量的变化得出轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，抓住原子能量等于动能和电势能之和得出电势能的变化7、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A不正确B、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的，故B正确C、卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，故C错误；D、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明入射频率小于极限频率，则该束光的波长太长，故D 错误；故选：B【分析】太阳内部的核聚变反应；α粒子散射实验，表明原子具有核式结构；卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中；不能发生光电效应，是入射频率小于极限频率，该束光的波长太长；8、【答案】 D【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型；故A错误；B、β射线的本质的电子流，γ射线是电磁波，故B错误；C、根据分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量．故C不正确；D、根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了亏损质量，故D正确；故选：D【分析】卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型．比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度．结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．9、【答案】 C【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、a粒子散射实验说明原子具有核式结构，不能说明原子核具有复杂结构；故A错误；B、石墨在反应堆中起到将快中子转换为热中子的作用，可以加快核反应速度；故B错误；C、核反应堆中的燃料铀发生裂变反应，从而释放出大量热量；故C正确；D、将铀棒插入的更深一些后，与中子接触的铀原子增大，反应堆的核反应速度将加快，故D错误；故选：C．【分析】原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．10、【答案】 A【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】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减速剂，故A正确．故选：A．【分析】解决本题应掌握：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减速剂．11、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，【解析】【解答】A、Tn故A错误；B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，B正确；C、半衰期与外界因素无关，故温度改变时，半衰期不变；故C错误；D、β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．故D错误．故选：B【分析】α衰变生成氦原子核，质量数少4，质子数少2，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，半衰期与外界因素无关，β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子．12、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A、设经过X次α衰变、Y次β衰变，则由226﹣222=4X ， 88﹣2X+Y=86，解得X=1，Y=0，故A错误；B、裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，则23592U+10n→14156Ba+9236KR+310n此方程是核裂变方程，故B正确；C、根据质量数和电荷数守恒知：X为10n ，即为中子，故C不正确；D 、根据质量数和电荷数守恒知：X 为42n ， 即为氦核，故D 错误；故选：B【分析】由质量数和电荷数守恒判断衰变次数，裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，由质量数和电荷数守恒判断X ．13、【答案】B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】本装置是卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子的装置，故B 正确．故选：B【分析】明确卢瑟福发现质子的实验装置即可解题．14、【答案】 D【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A 、同一元素的两种同位素具有相同的质子数、不同的质量数．故A 错误．B 、半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，故B 错误．C 、在核聚变反应中，伴随能量的产生，故反应物的总质量不可能等于生成物的总质量，质量要发生亏损，故C 错误．D 、在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，故D 正确．故选：D ．【分析】同位素具有相同的质子数、不同的质量数．半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关．在核聚变反应中，质量要发生亏损．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转．15、【答案】 B【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】A 、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故A 正确；B 、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能．故B 错误；C 、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故C 正确；D 、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，克服库仑力做功，电子的电势能增大，动能减小，原子总能量增加．故D 正确．故选：B【分析】核电站的能量来自于重核裂变；结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．α粒子散射实验提出原子核式结构模型；玻尔理论，电子半径变大时，动能减小，电势能增大，而原子总能量增大．二、填空题16、【答案】 36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】由题意可知反应物及生成物，根据质量数和电荷数守恒可得36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV故答案为：36Li+01n ﹣→13H+24He+4.8MeV【分析】由题意可知由中子轰击锂核生成氚核和一个α粒子；根据质量数和电荷数守恒可正确书写出该核反应方程．17、【答案】 n H+ H→ He+ n【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数守恒知，聚变的核反应方程：n H+ H→ He+ n故答案为： H+ H→ He+ n【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式．18、【答案】不一定；重核裂变【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】能的转化有方向性，符合能量守恒定律过程并不一定能发生；如内能不能全部转化为机械能，除非引起其他方面的变化；现阶段的核电站均是采用重核裂变而获得电能的；故答案为：不一定，重核裂变【分析】根据热力学第二定律可明确能量守恒的方向性；明确核电站是利用重核裂变而放出核能驱动发电机发电的．19、【答案】氮气；质子【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】该装置是卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子的实验装置，图中气体B是氮气，核反应方程为24He+714N→817O+11H ，可知使荧光屏出现闪光的粒子是质子．故答案为：氮气，质子．【分析】卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子，并首次实现原子核的人工转变．20、【答案】铀；慢化剂；吸收中子；速度【考点】核裂变与核聚变【解析】【解答】核反应堆中的燃料是铀，用石墨、重水作为慢化剂，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收．用镉棒来吸收中子，以控制反应速度．故答案为：铀，慢化剂，吸收中子，速度．【分析】核反应堆中的燃料是铀，石墨、重水等可以作为慢化剂，镉棒可以吸收中子，控制反应速度．三、解答题21、【答案】解答：根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：147N+42He→178O+11H根据动量守恒定律得，m He v0=m0v1+m H v解得v=﹣1.6×107m/s碰撞后质子的速度大小为1.6×107m/s答：核反应的方程式为147N+42He→178O+11H ，碰撞后质子的速度大小为1.6×107m/s．【考点】动量守恒定律，核裂变与核聚变【解析】【分析】根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量守恒，因此根据动量守恒可正确解答该题．22、【答案】解答： U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 KR两部分，根据根据电荷数和质量数守恒有：92=56+36，235+1=144+89+X×1，解得X=3，所以中子个数为3．链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行．【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】正确解答本题需要掌握：聚变和裂变反应的特点以及应用；质量数和电荷数守恒在核反应中的应用以及质子数、中子数、质量数等之间关系．23、【答案】（1）根据质量数和电荷数守恒得：质量数为0，核电荷数为﹣1，故此粒子是电子（2）该核反应质量亏损为：△m=0.2U=0.2×931.5MeV=2.98×10﹣11J【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】①根据质量数和电荷数守恒进行配平．②先求出铀核裂反应过程质量的亏损△m ，再爱因斯坦质能方程求放出的能量．24、【答案】解答：质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13﹣0=14，质量数为1+27﹣1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27﹣14=13．故答案为：14，13．【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒，得出新核的质子数和中子数．25、【答案】（1）衰变方程22688Ra→42He+22286Rn（2）生成的原子核动量守恒，设α粒子质量为m ，氡的质量为M ，由MV=mv知V：v′=m：M=4：222=2：111则：mv′2：MV2= ×4×1112：×222×22=111：2（3）α粒子与氡核在匀强磁场中做方向相反的匀速圆周运动，则由：R= 知半径与电荷数成反比所以Rα：RRn=qRn：qα=86：2=43：1【考点】核裂变与核聚变【解析】【分析】（1）由质数和核电荷数守恒写核反应方程．（2）由动量守恒知速度之比，再求动能之比．（3）由动量守恒定律和半径公式求半径之比．。
19.6 重核的裂变
第六节重核的裂变教学目标：（一）知识与技能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，了解核电站及核能发电的优缺点。
（二）过程与方法1、通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力。
2、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。
（三）情感、态度与价值观1、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，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。
2、通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。
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：通过核子平均质量与原子序数的关系，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。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备教学过程：（一）引入新课教师：大家都知道在第二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，这两座曾经十分美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许多核电站，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，现在大家一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。
课件展示原子弹爆炸的过程及原子弹爆炸后形成的惨景的片段。
学生活动：观看原子弹爆炸的过程，并形成裂变能放出巨大能量的初步认识。
（二）新课教学1、核裂变指导学生阅读课本核裂变部分内容并回答问题：核裂变的特点是什么？ 学生活动：阅读教材，回答问题：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。
高中物理选修3-5优质课件：19.6 核裂变
1.(核裂变及链式反应)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其中的一种裂变反 应为 29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n，下列说法正确的有
√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控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
(2)核电站发电有什么优点？
答案 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少. ②作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量大. ③对环境的污染要比火力发电小.
知识深化
1.核电站的主要部件及作用
组成部分
材料
裂变材料(核燃料)
浓缩铀
减速剂(慢化剂) 石墨、重水或普通水(也叫轻水)
作用 提供核燃料 使裂变产生的快中子减速
知识深化
1.常见的裂变方程 (1)29325U＋10n→15349Xe＋9358Sr＋210n (2)29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋310n 2.链式反应发生的条件 (1)铀块的体积大于或等于临界体积. (2)有足够浓度的铀235. (3)有足够数量的慢中子. 3.铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应.
A.15440Xe＋3963Kr C.15461Ba＋9338Sr
B.15461Ba＋9326Kr
√D.15440Xe＋3984Sr
解析 根据核反应中的质量数和电荷数守恒可知，a和b的总质量数应为235＋1－2＝ 234，总质子数应为92，A项中质量数为140＋93＝233， B项中质量数是141＋92＝233， C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94， D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92.综上可知，答案为D.
教法分析19.6 重核的裂变
第6节重核的裂变
P96 STS：原子弹与科学家的责任
……
第二次世界大战时核裂变的研究已经成熟……一些科学家……预感到制造原子弹的危险，尤其是风传德国正在加紧链式反应的研究，又获悉德国采取了禁止铀矿石出口等措施，更使他们焦虑万分。
1939年7月，核物理学家西拉德（L. Szilard）等人一起找到爱因斯坦，想借助他的名声敦促美国赶在德国之前造出原子弹。
于是爱因斯坦在1939年8月2日签署了给美国总统罗斯福的著名信件。
罗斯福总统采纳了他们的建议……
1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。
爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m 的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。
舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。
大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。
同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。
我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
P98科学漫步：石墨堆、重水堆、轻水堆、压水堆、沸水堆及快中子增殖反应堆
关心我国的核电政策，了解新闻中的科技名词。