2018版高中物理第三章原子核3.5核裂变导学案教科版选修3_5
2018版高中物理第三章原子核3.5核裂变导学案教科版选修3_5第3页

针对训练1 (多选)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

答案 BC

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.

二、裂变过程中核能的分析和计算

 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ΔE=Δmc2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;Δm用u做单位,ΔE用MeV做单位,1 u相当于931.5 MeV的能量.

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.

【例2】 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是:

U+n→Nd+Zr+3n+8e+γ

(1)核反应方程中的γ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.

(2)已知铀(U)核的质量为235.043 9 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=1.660 6×10-27kg,试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少?

答案 (1)40 90 (2)5.06×1026 MeV

解析 (1)锆的电荷数Z=92-60+8=40,质量数A=236-146=90;核反应方程中应用符号Zr表示.

(2)1 kg铀235的铀核数为n=×6.02×1023=2.56×1024(个)

不考虑核反应中生成的电子质量,

一个铀核反应发生的质量亏损为Δm=mU+mn-mNd-mZr-3mn=0.212 u

因此1 kg铀235完全裂变产生的能量约为

E=n·Δm×931.5 MeV