5.4 核裂变与核聚变 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

5.4 核裂变与核聚变
基础知识导学
一、核裂变的发现
1．核裂变：重核分裂成质量______________的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2．铀核的裂变
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___________________________________________。
3．链式反应
（1）由重核裂变产生的________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。
（2）链式反应的条件
①铀块的体积________或等于临界体积或铀块的质量________或等于临界质量。
②有足够数量的______中子。
4．核袭击的防护
（1）核爆炸瞬时效应防护
①利用工事进行掩蔽。
②在开阔地面上的人员，发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。
（2）放射性沾染防护
①避开在沾染区或高照射量率的地区行动。
②及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染。
③人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间。
④进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，减少放射性物质在人体内的存留。
二、反应堆与核电站
（1）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：
①燃料：_______________；
②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；
③控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉____________的能力很强的特性，控制链式反应的速度。
（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__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却。
（4）核污染的处理
在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，____________。
三、核聚变
1．两个轻核结____________________________________，这样的反应叫做聚变。
2．聚变方程：___________________________
根据所给数据，计算上面核反应放出的能量：
氘核的质量：mD=2.014102u
氚核的质量：mT=3.016050u氦核的质量：mα=4.002603u
中子的质量：mn=1.008665u
基础小题试练
1.某核反应方程为。已知的质量为2.014 1 u，的质量为3.016 0 u，的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u。下列说法正确的是( )
A.X是质子，该反应释放能量 B.X是中子，该反应释放能量
C.X是质子，该反应吸收能量 D.X是中子，该反应吸收能量
2.当太阳内部的氢元素消耗殆尽后，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为。已知的结合能为，X的结合能为，则下列判断正确的是( )
A.该核反应是α衰变 B.X的中子数比质子数多
C. D.核反应放出的热量为
3.热核材料有氘、氚和氦，氘可以从普通液态氢的精馏过程进行分离获得，后两种材料制备的核反应方程分别为：，，则X和Y分别代表( )
A.中子，电子 B.电子，中子 C.质子，中子 D.质子，电子
4.核污染水中含有的多种放射性元素可能对人类和自然界造成损害。其中铯半衰期约为30年，它经β衰变转变为钡核。下列说法正确的是( )
A.β衰变产生的电子来自铯原子的核外电子
B.钡核的比结合能比铯核小
C.钡原子核内有81个中子
D.容器中有的铯，经过60年后，容器中物质的质量变成
5.核潜艇是以核反应堆为动力来源，若反应堆的一个核反应方程式为，则( )
A.，Y为元素 B.，Y为
C.有56个质子，144个中子 D.核比核的比结合能小
答案以及解析
1.答案：B
解析：由质量数守恒和核电荷数守恒可知X是中子，A、C错误;由于存在质量亏损，该反应要释放能量，B正确，D错误。
2.答案：D
解析：根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为，属于核聚变，A错误。中子数等于质量数减去质子数，因此X核有6个中子，6个质子，B错误。该核反应存在质量亏损，会释放大量热量，由能量守恒定律知，释放的热量为，即，C错误，D正确。
3.答案：A
解析：根据核反应中电荷量守恒和质量数守恒可知
则X为中子，Y为电子，A正确。
故选A。
4.答案：C
解析：A.β衰变产生的电子是由原子核内的中子转化而来的，故A错误；
B.由于β衰变释放能量，所以钡核的比结合能比铯核大，故B错误；
C.铯的衰变方程为
钡原子核内有
个
中子，故C正确；
D.经过60年，两个半衰期，铯变成250g，但是钡也在容器中，所以质量大于250g，故D错误。
故选C。
5.答案：B
解析：AB.根据电荷数守恒和质量数守恒得
Y为，故A错误，B正确；
C.有56个质子，中子数为
故C错误；
D.中等质量核的平均结合能比重核大，核比核的比结合能大，故D错误。
故选B。