高中物理人教版选修1-2课件：3.4 裂变和聚变(共22张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修1-2课件：3.4 裂变和聚变(共22张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 581.9KB | ||
| 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 | 2020-05-09 20:36:13 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
四、裂变和聚变
1.知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件。
2.了解原子弹和核反应堆的工作原理。
3.知道轻核的聚变反应。
4.了解聚变反应的特点,知道可控热核反应。
一
二
一、核裂变
1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块,把这个核反应定名为原子核的裂变。
2.由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代地继续下去的过程,叫作核裂变的链式反应。
3.裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量。
你知道核电站中的反应堆里发生的是什么核反应吗?
答案:重核的裂变反应。
一
二
二、核聚变和受控热核反应
1.两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作聚变。
2.物质的温度达到几百万摄氏度时,剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,碰撞时十分接近,发生聚变,聚变又叫热核聚变。
3.为了实现核聚变,可以用磁场约束参加反应的物质,使其不致飞散;也可以利用聚变物质的惯性进行约束。环流器是目前最好的一种磁约束装置。
一
二
太阳会“死”吗?
提示:由于太阳能量的增长与半径的增长不相称,太阳表面的温度将比现在低,从而变成一颗红巨星。这颗红巨星再经过几十亿年后,氦燃料也将消耗完毕。像第一次消耗完氢燃料一样,太阳的内核又会收缩,内部温度上升。对于很大的恒星来说,这一次坍缩会导致碳元素的聚变。然而,由于太阳的质量不足以产生碳聚变,这样它将变成一颗白矮星。随着内部温度和光度的降低,最终变成一颗不发光的黑矮星。
一
二
三
一、铀核的裂变
1.一种典型的铀核裂变反应:
2.原子弹内部的链式反应是不可控制的,核电站中的反应堆里的链式反应是在人工控制下进行的。链式反应过程中都能释放出巨大的核能。
一
二
三
二、轻核的聚变
使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到10-15 m的近距离。轻核聚变要比裂变释放更多的能量。
平均每个核子放出的能量在3 MeV以上,比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍。
一
二
三
三、裂变与聚变的比较
1.原理不同
重核的裂变是重核裂变成几个质量较小的原子核,而聚变是几个轻核聚变(结合)成质量较大的原子核。
2.放出能量的多少不同
聚变比裂变能放出更多的能量。
一
二
三
3.“燃料”的丰富程度不同
聚变所需要的“燃料”——氘在地球上非常丰富,1 L海水中大约有0.03 g氘,如果用来进行热核反应,放出的能量约和燃烧300 L汽油相当;而裂变燃料——铀在地球上储量有限,尤其是用于核裂变的铀235,在铀矿中仅占0.7%,相比起来聚变的燃料——氘要丰富得多,我国是一个“贫铀”国家,贮藏量不多。
4.两种反应的可控制性不同
裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制,因此,现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量;而聚变反应的可控制性比较困难,世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术。
类型一
类型二
类型一
类型二
题后反思求解核裂变释放出的核能,要正确写出核反应方程,求出反应过程中的质量亏损Δm,用ΔE=Δmc2计算出裂变过程中释放的核能。
类型一
类型二
类型一
类型二
类型一
类型二
类型一
类型二
题后反思和一切核反应一样,求核聚变中释放的核能,首先要正确写出聚变方程,求出反应中的质量亏损,利用ΔE=Δmc2求得反应中释放的核能。
类型一
类型二
1 2 3 4 5
1关于铀核裂变,下述说法正确的是( )
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:铀核受到中子的轰击,会引起裂变,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,但裂变成两块的情况多,也有的分裂成多块,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,且裂变的概率小,而要引起链式反应,需使铀块体积超过临界体积。故选项B、C正确。
答案:BC
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
解析:质量亏损是反应物与生成物质量之差,差值可用“u”或“kg”作单位,前者直接用1 u的亏损放出931.5 MeV的能量计算,后者核能的单位是焦耳。
答案:BD
1 2 3 4 5
4原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量。这几种反应的总效果可以表示
A.k=1,d=4 B.k=2,d=2
C.k=1,d=6 D.k=2,d=3
解析:由质量数守恒和电荷数守恒,分别有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。正确选项为B。
答案:B
1 2 3 4 5
解析:聚变反应是轻核变为中等质量核的反应,发生质量亏损,释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。
答案:B?
四、裂变和聚变
1.知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件。
2.了解原子弹和核反应堆的工作原理。
3.知道轻核的聚变反应。
4.了解聚变反应的特点,知道可控热核反应。
一
二
一、核裂变
1.铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块,把这个核反应定名为原子核的裂变。
2.由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代地继续下去的过程,叫作核裂变的链式反应。
3.裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量。
你知道核电站中的反应堆里发生的是什么核反应吗?
答案:重核的裂变反应。
一
二
二、核聚变和受控热核反应
1.两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作聚变。
2.物质的温度达到几百万摄氏度时,剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,碰撞时十分接近,发生聚变,聚变又叫热核聚变。
3.为了实现核聚变,可以用磁场约束参加反应的物质,使其不致飞散;也可以利用聚变物质的惯性进行约束。环流器是目前最好的一种磁约束装置。
一
二
太阳会“死”吗?
提示:由于太阳能量的增长与半径的增长不相称,太阳表面的温度将比现在低,从而变成一颗红巨星。这颗红巨星再经过几十亿年后,氦燃料也将消耗完毕。像第一次消耗完氢燃料一样,太阳的内核又会收缩,内部温度上升。对于很大的恒星来说,这一次坍缩会导致碳元素的聚变。然而,由于太阳的质量不足以产生碳聚变,这样它将变成一颗白矮星。随着内部温度和光度的降低,最终变成一颗不发光的黑矮星。
一
二
三
一、铀核的裂变
1.一种典型的铀核裂变反应:
2.原子弹内部的链式反应是不可控制的,核电站中的反应堆里的链式反应是在人工控制下进行的。链式反应过程中都能释放出巨大的核能。
一
二
三
二、轻核的聚变
使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到10-15 m的近距离。轻核聚变要比裂变释放更多的能量。
平均每个核子放出的能量在3 MeV以上,比裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍。
一
二
三
三、裂变与聚变的比较
1.原理不同
重核的裂变是重核裂变成几个质量较小的原子核,而聚变是几个轻核聚变(结合)成质量较大的原子核。
2.放出能量的多少不同
聚变比裂变能放出更多的能量。
一
二
三
3.“燃料”的丰富程度不同
聚变所需要的“燃料”——氘在地球上非常丰富,1 L海水中大约有0.03 g氘,如果用来进行热核反应,放出的能量约和燃烧300 L汽油相当;而裂变燃料——铀在地球上储量有限,尤其是用于核裂变的铀235,在铀矿中仅占0.7%,相比起来聚变的燃料——氘要丰富得多,我国是一个“贫铀”国家,贮藏量不多。
4.两种反应的可控制性不同
裂变反应速度可以比较容易地进行人工控制,因此,现在国际上的核电站都是利用裂变放出能量;而聚变反应的可控制性比较困难,世界上许多国家都积极研究可控热核反应的理论和技术。
类型一
类型二
类型一
类型二
题后反思求解核裂变释放出的核能,要正确写出核反应方程,求出反应过程中的质量亏损Δm,用ΔE=Δmc2计算出裂变过程中释放的核能。
类型一
类型二
类型一
类型二
类型一
类型二
类型一
类型二
题后反思和一切核反应一样,求核聚变中释放的核能,首先要正确写出聚变方程,求出反应中的质量亏损,利用ΔE=Δmc2求得反应中释放的核能。
类型一
类型二
1 2 3 4 5
1关于铀核裂变,下述说法正确的是( )
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:铀核受到中子的轰击,会引起裂变,裂变的产物是各种各样的,具有极大的偶然性,但裂变成两块的情况多,也有的分裂成多块,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,且裂变的概率小,而要引起链式反应,需使铀块体积超过临界体积。故选项B、C正确。
答案:BC
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
解析:质量亏损是反应物与生成物质量之差,差值可用“u”或“kg”作单位,前者直接用1 u的亏损放出931.5 MeV的能量计算,后者核能的单位是焦耳。
答案:BD
1 2 3 4 5
4原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量。这几种反应的总效果可以表示
A.k=1,d=4 B.k=2,d=2
C.k=1,d=6 D.k=2,d=3
解析:由质量数守恒和电荷数守恒,分别有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。正确选项为B。
答案:B
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解析:聚变反应是轻核变为中等质量核的反应,发生质量亏损,释放能量。目前核电站采用重核裂变反应。
答案:B?