高中物理 第十九章 原子核 第6节 重核的裂变课件 新人教版选修35.ppt

第十九章 第6节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 1 知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件 2 知道重核裂变能放出能量 并能计算核能的变化 3 了解铀核的裂变特点及核电站的工作原理 1 重核的裂变 1 发现 1938年底 德国物理学家和他的助手斯特拉斯曼 在用中子轰击铀核的实验中发现了的裂变 2 定义 重核被中子轰击后分裂成两个的新原子核 并放出的过程 3 铀核裂变 用轰击铀核时 铀核发生裂变 其产物是多种多样的 其中一种典型的反应是 哈恩 铀核 质量差不多 核能 中子 中子 临界体 积 临界质量 中子 2 核电站 1 组成核电站是利用核能发电 它的核心设施是 它主要由以下几部分组成 燃料 慢化剂 铀235容易捕获慢中子发生反应 采用 重水或普通水作慢化剂 控制棒 由能力很强的镉制成 用以控制链式反应的速度 反应堆 铀棒 石墨 吸收中子 2 工作原理 核燃料释放能量 使反应区温度升高 3 能量输出 利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 使反应堆内的热量传输出去 用于发电 4 核污染的处理 为避免射线对人体的伤害和对水源 空气和工作场所造成放射性污染 在反应堆外面要修建很厚的 用来屏蔽裂变产物放出的各种射线 核废料具有很强的 需要放入特制容器 深埋地下 关键一点 核电站和原子弹的基本原理都是利用了核裂变 但核电站中的核反应是人工控制下的链式反应 而原子弹的爆炸没有也不需要人工控制 裂变 循环流动 放射性物 质 水泥层 放射性 答案 b 2 下列关于重核裂变的说法中 正确的是 a 重核裂变反应是一个吸能反应b 重核裂变反应是一个放能反应c 重核裂变反应的过程质量亏损d 重核裂变反应的过程质量增加解析 重核裂变会发生质量亏损 释放核能 故选b c 答案 bc 3 目前核电站利用的核反应是 a 裂变 核燃料为铀b 聚变 核燃料为铀c 裂变 核燃料为氘d 聚变 核燃料为氘解析 核电站利用核能发电 它的核心设施是核反应堆 反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变 反应堆利用浓缩铀制成铀棒 作为核燃料 选项a正确 答案 a 4 在核反应堆外修建很厚的水泥层是为了防止 a 核爆炸b 放射线外泄c 核燃料外泄d慢中子外泄解析 核反应堆的核燃料一般是铀235 它具有很强的放射性 其衰变时放出的射线能对人体造成极大的伤害 在其外修建很厚的水泥层就是为了防止放射线外泄 则b正确 答案 b 答案 见解析 1 铀核的裂变 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 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 平均每个核子放出的能量约为1mev 1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤燃烧时释放的能量 裂变时能产生几万度的高温 2 链式反应的条件 1 要有足够浓度的铀 2 要有足够数量的慢中子 3 铀块的体积要大于等于临界体积或铀块的质量大于等于临界质量 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 中子在铀块中通过时 就有可能碰不到铀核 只有当铀块达到一定大小时 裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核 使链式反应进行下去 这就是临界体积的含义 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 但核子数不会减少d 重核裂变时比结合能减小 要发生质量亏损 释放核能 思路点拨 根据重核裂变的条件和裂变释放核能的原因进行分析解答 解析 核裂变时发生质量亏损 核能转化为其他形式的能 释放的核能远远大于中子的动能 a错 要发生链式反应 铀块的体积必须大于临界体积 b错 任何的核反应中核子数都不变 c对 重核的比结合能较小 中等质量的核比结合能最大 裂变时重核分裂为中等质量的核 比结合能变大 产生质量亏损 释放核能 d错 答案 c 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 所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量 而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量 1 核武器原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短的时间内释放出来 2 核电站 1 核电站是利用缓慢释放的核能来发电 其核心是核反应堆 其简化示意图如图19 6 1所示 其结构及其作用如下表所示 2 核电站发电的优点 消耗的核燃料少 一座百万千瓦级的核电站 一年只消耗浓缩铀30t左右 而同样功率的火电站每年要消耗250万吨优质煤 作为核燃料的铀 钍等在地球上可采储量大 对环境的污染要比火力发电小 名师点睛 1 铀核的裂变是人为的核反应 自然界中不会自发地产生 2 链式反应的速度很快 如不加以控制 能量在瞬间急剧释放 如原子弹 核电站