高二物理裂和聚变.ppt

高二物理高二物理一、怎样的核反应可以释放出能量一、怎样的核反应可以释放出能量核子的平均质量核子的平均质量ZDEFFeCBOA•可以释放出能量的核反应：可以释放出能量的核反应：•（（1）核子结合成原子核时放出能量）核子结合成原子核时放出能量•（（2）重核分裂成中等质量的核时放出）重核分裂成中等质量的核时放出能量能量•（（3）轻核结合成中等质量的核时也放）轻核结合成中等质量的核时也放出能量出能量一、裂变 •1、裂变的定义：、裂变的定义：• 重核分裂成质量较小的核，释放出重核分裂成质量较小的核，释放出能量的反应，称为裂变能量的反应，称为裂变一、裂变 •2、铀核的裂变：、铀核的裂变：• 铀核裂变的产物是多种多样的，铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反应是裂变为钡和氪，同一种典型的反应是裂变为钡和氪，同时放出时放出3个中子，核反应方程是个中子，核反应方程是 0n10n1336Kr9256Ba14192U235+++一、裂变 •3、链式反应：、链式反应：• 一般说来，铀核裂变时总要释放一般说来，铀核裂变时总要释放出出2～～3个中子，这些中子又引起其他个中子，这些中子又引起其他的铀核裂变，这样就会不断地进行下的铀核裂变，这样就会不断地进行下去，释放出越来越多的能量。

这就是去，释放出越来越多的能量这就是链式反应链式反应• 裂变时释放出巨大的能量，一般裂变时释放出巨大的能量，一般说来，铀核裂变时平均每个核子释放说来，铀核裂变时平均每个核子释放出的能量约为出的能量约为1MeV一、裂变 •4、链式反应的条件：、链式反应的条件：• 铀铀235的体积超过它的临界体积的体积超过它的临界体积（能够发生链式反应的铀快的最小体（能够发生链式反应的铀快的最小体积叫做它的临界体积）积叫做它的临界体积）•5、原子弹就是根据这个原理制成的原子弹就是根据这个原理制成的二、核电站•1、核心设施是核反应堆、核心设施是核反应堆•2、核反应堆的类型很多、核反应堆的类型很多• 慢中子核反应堆中，核反应主要是铀慢中子核反应堆中，核反应主要是铀235吸收慢中子后吸收慢中子后发生的裂变发生的裂变• 铀铀235具有易俘获慢中子，而不易俘获快中子的特点，具有易俘获慢中子，而不易俘获快中子的特点，故要有减速剂，常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通故要有减速剂，常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水（有时叫轻水）水（有时叫轻水）• 为了控制中子数目以控制反应的速度，还必须在铀棒为了控制中子数目以控制反应的速度，还必须在铀棒之间插入一些控制棒。

之间插入一些控制棒三、轻核的聚变•1、轻核的聚变：轻核结合成质量较大、轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变的核，释放出核能的反应，称为聚变•2、在消耗相同质量的核燃料时，聚变、在消耗相同质量的核燃料时，聚变比裂变能释放更多的能量比裂变能释放更多的能量• 如：一个氘核和一个氚核结合成一个如：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，平均每个核放出的能量在氦核时，平均每个核放出的能量在3MeV以上核反应方程是：以上核反应方程是：21H31H+0n142He+三、轻核的聚变•3、聚变反应又叫热核反应聚变反应又叫热核反应• 太阳内部和许多恒星内部都在激烈地太阳内部和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应进行着热核反应• 氢弹就是根据热核反应的原理制成的氢弹就是根据热核反应的原理制成的 • 关于原子核的能，下面说法正确的是：关于原子核的能，下面说法正确的是：•A、使原子核分解为粒子时放出的能量、使原子核分解为粒子时放出的能量•B、核子结合成原子时需要供给的能量、核子结合成原子时需要供给的能量•C、核子结合成原子时吸收的能量或原子核分解为核子时、核子结合成原子时吸收的能量或原子核分解为核子时放出的能量放出的能量•D、核子结合成原子时放出的能量或原子核分解为核子时、核子结合成原子时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量吸收的能量•答：答：D•（（2002年江苏综合）核反应方程式年江苏综合）核反应方程式• 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，为中子，X为待求粒子，为待求粒子，a为为X的个数，的个数，则则X为为 ,a= ，以，以mU、、mBa、、mKr分别分别表示表示 核的质量，核的质量，mp、、mn分别表示质子和中子的质量，分别表示质子和中子的质量，C为光为光在真空中传播的速度，则在上述核反应在真空中传播的速度，则在上述核反应中放出的核能量中放出的核能量△ △E= 。

n xa36Kr9256Ba14192U235+++、、92U23536Kr9256Ba141、、• 云室处磁感应强度为云室处磁感应强度为B的匀强磁场的匀强磁场中，一静止的质量为中，一静止的质量为M的原子核在云的原子核在云室中发生一次室中发生一次α衰变，衰变，α粒子的质量为粒子的质量为m，电量为，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，现测得直的平面内，现测得α粒子运动的轨道粒子运动的轨道半径半径R，试求在衰变过程中的质量亏损，试求在衰变过程中的质量亏损？（涉及动量问题时，亏损的质量可？（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）忽略不计）•解析： α衰变过程中动量守恒衰变后，设衰变过程中动量守恒衰变后，设α粒子的速度为粒子的速度为v1，新核的速度为，新核的速度为 v2 • 由动量守恒定律得：由动量守恒定律得： (M-m)v 2 =mv1• α在磁场中作匀速圆周运动，其半径为在磁场中作匀速圆周运动，其半径为• R=mv1/Bq v1 =BqR/m• 在衰变过程中，在衰变过程中， α粒子和新核的动能来自于核能。

粒子和新核的动能来自于核能• 即即△ △E=△ △mc2=1/2（（M-m））v 2 2+1/2 mv12 得：得：△ △m=M(qBR)22m(M-m)c2。