鲁科版（2019）高中物理选择性必修第三册《第5章第4节核裂变和核聚变第5节核能的利用与环境保护》word版含答案

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1、第4节核裂变和核聚变第5节核能的利用与环境保护学习目标：1.物理观念知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量2.物理观念知道什么是链式反应3.科学思维会计算重核裂变过程中释放出的能量4.物理观念知道什么是核反应堆，了解常用裂变反应堆的类型5.科学思维知道聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量6.科学态度与责任了解可控热核反应及其研究和发展前景7.科学态度与责任了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类8.科学态度与责任了解核能利用的优势、危害及其防护措施一、重核裂变1重核的裂变(1)核裂变：用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量的核反应过程叫作核裂变(2

2、)裂变能：核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能核裂变是释放核能的方法之一(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：nUSrXe2nnUBaKr3n2链式反应(1)定义：在U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可以放出23个中子，这些中子称为第1代中子，如果其中至少有一个继续轰击U，使之发生裂变，就能产生第2代中子，这样不断继续下去，中子会不断增加，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应能够发生链式反应的铀块的最小体积叫作临界体积(2)条件：发生链式反应必须具备两个条件：a铀核的体积达到临界体积；b必须存在持续不断的中子源二、裂变反应堆1核反应堆：能维持和控制链式反应速度的

3、装置2核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分(1)堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成(2)中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应(3)控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度三、轻核聚变与可控热核聚变反应1轻核聚变采用轻核聚变成较重核引起结合能变化的方式可获得核能，这样的核反应称为轻核聚变2太阳内部核聚变的反应方程HHHen3核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围4物质第四态等离子态在高温下，原子已完全电离，形成了物质第四态等离子态高温等离子体的密度及高温维持时间达到一定值时才能实现聚变5约束等离子体的三种方式

4、引力约束、磁约束、惯性约束四、核能的利用及环境保护1核电站：将核反应堆释放的核能转化为电能的发电厂工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能燃料：反应堆以U为燃料2核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器3核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低(2)核电站对环境的污染比燃煤发电小得多4核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性(2)放射性物质泄漏，产生核污染(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程()(2)用中子轰击重核使之分裂实现核裂变()(3

5、)利用不可控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹()(4)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行()(5)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内()2(多选)关于原子核反应堆，下面哪种说法是正确的()A镉棒是核燃料，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量BD核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀棒裂变时释放核能；镉棒具有很强的吸收慢中子的能力，通过控制镉棒插入的深度来控制链式反应的速度，即可控制反应堆的功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量则B、D正确，A、C错误3(多选)以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应D裂变反应速度可以实现人工控制，但却不容易控制轻核聚变反应速度CD聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错误；核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就