沪教版高中物理选修3-5课件 5.3聚变与受控热核反应18张PPT
文档属性
| 名称 | 沪教版高中物理选修3-5课件 5.3聚变与受控热核反应18张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 185.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-20 17:38:34 | ||
图片预览
文档简介
课件18张PPT。聚变与受控热核反应一、核裂变和链式反应问题设计1．阅读课本“铀核的裂变”，说明：
(1)铀核裂变是如何发生的？答案 铀核裂变的发生
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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？答案 不能．重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地发生．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，这样形成了链式反应．要点提炼1．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，其中两种典型的反应是：
2．链式反应的条件
(1)铀块的体积 临界体积或铀块的质量 临界
质量．
(2)中子的“再生率”要 .大于等于大于等于大于1中子例1 关于铀核裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析 铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的裂变成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．
答案 BC二、裂变过程中核能的分析与计算重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？
答案 用中子轰击铀核时，使该核变成处于激发状态的复核，从而重核裂变成两个原子核，并释放能量．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变．问题设计要点提炼铀核裂变释放核能的计算
1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm.
2．根据 计算释放的核能．
计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单位，ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．ΔE＝Δmc23．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)，从而得出铀块裂变释放的核能E＝ .nΔE例2 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；解析 根据核反应中质量数和电荷数守恒知，锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－143－3＝90，核反应方程式中应用符号 Zr表示．答案 40 90(2)已知铀(U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u．又知1 u相当于931.5 MeV，试计算一次核裂变中释放的核能；解析 核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mNd－mZr－3mn＝0.217 4 u
ΔE＝Δmc2＝0.217 4×931.5 MeV＝202.508 1 MeV答案 202.508 1 MeV(3)试计算1 kg铀235大约能产生的能量．解析 1 kg铀235中的铀核数为n＝ ×6.02×1023个
＝2.56×1024个
1 kg铀235完全裂变产生的能量
E＝nΔE＝2.56×1024×202.508 1 MeV
＝5.18×1026 MeV＝8.29×1013 J答案 5.18×1026 MeV(或8.29×1013 J)三、核聚变发生的条件及特点要点提炼1．从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个 反应．
2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们 ，使物质达到几千万开尔文以上的高温．放能10－15加热3．重核裂变与轻核聚变的区别中等质量质量较大大简单例3 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程．解析答案 (2)这一核反应能释放多少能量？解析 反应前的质量m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u，反应后的质量m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.答案 24.78 MeV(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？
(mp＝1.007 3 u，mHe＝4.001 5 u，me＝0.000 55 u)解析 由质能方程ΔE＝Δmc2得每秒减少的质量答案
(1)铀核裂变是如何发生的？答案 铀核裂变的发生
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，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核裂变在自然界中能自发进行吗？答案 不能．重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，自然界不会自发地发生．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，这样形成了链式反应．要点提炼1．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，其中两种典型的反应是：
2．链式反应的条件
(1)铀块的体积 临界体积或铀块的质量 临界
质量．
(2)中子的“再生率”要 .大于等于大于等于大于1中子例1 关于铀核裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析 铀核受到中子的冲击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况比较多，也有的裂变成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积，故B、C正确．
答案 BC二、裂变过程中核能的分析与计算重核裂变为什么能释放核能？人们获得核能的途径有哪些？
答案 用中子轰击铀核时，使该核变成处于激发状态的复核，从而重核裂变成两个原子核，并释放能量．获得核能的主要途径：一是重核裂变，二是轻核聚变．问题设计要点提炼铀核裂变释放核能的计算
1．首先算出裂变反应中发生的质量亏损Δm.
2．根据 计算释放的核能．
计算时注意Δm与ΔE单位的对应关系，若Δm用kg做单位，ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．ΔE＝Δmc23．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)，从而得出铀块裂变释放的核能E＝ .nΔE例2 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；解析 根据核反应中质量数和电荷数守恒知，锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－143－3＝90，核反应方程式中应用符号 Zr表示．答案 40 90(2)已知铀(U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u．又知1 u相当于931.5 MeV，试计算一次核裂变中释放的核能；解析 核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mNd－mZr－3mn＝0.217 4 u
ΔE＝Δmc2＝0.217 4×931.5 MeV＝202.508 1 MeV答案 202.508 1 MeV(3)试计算1 kg铀235大约能产生的能量．解析 1 kg铀235中的铀核数为n＝ ×6.02×1023个
＝2.56×1024个
1 kg铀235完全裂变产生的能量
E＝nΔE＝2.56×1024×202.508 1 MeV
＝5.18×1026 MeV＝8.29×1013 J答案 5.18×1026 MeV(或8.29×1013 J)三、核聚变发生的条件及特点要点提炼1．从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个 反应．
2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们 ，使物质达到几千万开尔文以上的高温．放能10－15加热3．重核裂变与轻核聚变的区别中等质量质量较大大简单例3 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程．解析答案 (2)这一核反应能释放多少能量？解析 反应前的质量m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u，反应后的质量m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.答案 24.78 MeV(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？
(mp＝1.007 3 u，mHe＝4.001 5 u，me＝0.000 55 u)解析 由质能方程ΔE＝Δmc2得每秒减少的质量答案
同课章节目录