2017-2018学年人教版选修3-5 原子核 核裂变 课件 （共32张）
文档属性
| 名称 | 2017-2018学年人教版选修3-5 原子核 核裂变 课件 （共32张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-10-19 08:37:26 | ||
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文档简介
课件32张PPT。第十九章 6 核裂变学习目标
1.知道什么是核裂变.
2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能.
3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、核裂变和链式反应如图1为铀核裂变示意图.图11.铀核裂变是如何发生的？答案答案 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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.2.铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.对核裂变和链式反应的理解
1.核裂变
重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的 ，并放出 的过程.新原子核核能中子3.链式反应
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.
4.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.中子大于大于慢判断下列说法的正误.
(1)铀核的裂变是一种天然放射现象.( )
(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去.( )
(3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变.( )
(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三个中子.( )×√××二、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.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 ，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， .裂变循环流动水泥层放射性深埋地下判断下列说法的正误.
(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.( )
(2)核反应堆用过的核废料无毒无害.( )√×
题型探究一、重核裂变与其释放核能的计算
1.常见的裂变方程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.体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核.
(2)有足够浓度的铀235.
(3)有足够数量的慢中子.3.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200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度的高温.
4.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是
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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能√解析 核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；
发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；
重核裂变时，核子数守恒，C错误.解析答案重核裂变的实质：
(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程.
(2)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.解析答案解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能.则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28 kg，
由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.铀核裂变释放核能的计算
(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm.
(2)根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能.
(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.二、核电站
1.核电站的主要部件及作用如下表：2.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大，所能提供的能量大.
(3)对环境的污染要比火力发电小.例3 如图2是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆
的下列说法中正确的是
A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变
成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变
反应
C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸
收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞
控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些√图2解析答案解析 快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；
控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误.
达标检测1.(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是
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的功率
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热能√123答案解析4√√1234解析 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；
镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；
慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；
水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，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，控制温度，故D正确.A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少123√答案4解析 X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；
中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；
裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误.解析123答案解析4√√123解析 反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；
U裂变有多种可能性，B对；
放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；
通过计算知，D正确.41234√答案解析 铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.解析
1.知道什么是核裂变.
2.知道链式反应及链式反应的条件，并能计算裂变释放的核能.
3.了解裂变反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度以及如何防止核污染.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、核裂变和链式反应如图1为铀核裂变示意图.图11.铀核裂变是如何发生的？答案答案 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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.2.铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.对核裂变和链式反应的理解
1.核裂变
重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的 ，并放出 的过程.新原子核核能中子3.链式反应
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.
4.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.中子大于大于慢判断下列说法的正误.
(1)铀核的裂变是一种天然放射现象.( )
(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去.( )
(3)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变.( )
(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三个中子.( )×√××二、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.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 ，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， .裂变循环流动水泥层放射性深埋地下判断下列说法的正误.
(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.( )
(2)核反应堆用过的核废料无毒无害.( )√×
题型探究一、重核裂变与其释放核能的计算
1.常见的裂变方程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.体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核.
(2)有足够浓度的铀235.
(3)有足够数量的慢中子.3.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200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度的高温.
4.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是
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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能√解析 核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；
发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；
重核裂变时，核子数守恒，C错误.解析答案重核裂变的实质：
(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程.
(2)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.解析答案解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能.则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28 kg，
由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.铀核裂变释放核能的计算
(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm.
(2)根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能.
(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.二、核电站
1.核电站的主要部件及作用如下表：2.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大，所能提供的能量大.
(3)对环境的污染要比火力发电小.例3 如图2是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆
的下列说法中正确的是
A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变
成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变
反应
C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸
收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞
控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些√图2解析答案解析 快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；
控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误.
达标检测1.(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是
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的功率
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热能√123答案解析4√√1234解析 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；
镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确；
慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；
水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，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，控制温度，故D正确.A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少123√答案4解析 X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；
中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；
裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误.解析123答案解析4√√123解析 反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A错；
U裂变有多种可能性，B对；
放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；
通过计算知，D正确.41234√答案解析 铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.解析