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第4节　核裂变与核聚变
第五章
原子核
内容索引
学习目标
活动方案
检测反馈
学 习 目 标
1．知道重核的裂变和链式反应，会计算核裂变释放的能量．
2．知道什么是核反应堆，了解核电站及核能的优缺点．
3．了解聚变反应的特点及其条件，了解可控热核反应及其研究和发展．
活 动 方 案
活动一：了解重核的裂变和链式反应
1．重核的裂变
(1)重核的裂变是如何发生的？如图所示，怎样解释重核裂变能释放出大量的能量？
【答案】 重核裂变是质量较大的原子核俘获中子后分裂成两个(或多个)中等质量核的反应过程．由图中可以看出，重核向中等质量的核反应过程中，平均核子质量减少，发生质量亏损，所以放出能量．
(2)铀核裂变的产物是多样的，可能出现的有二分裂、三分裂和四分裂等形式，但三分裂和四分裂概率比较小，裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子．请完成下列比较常见的裂变反应方程：
(3)铀核的裂变是一种天然放射现象吗？
【答案】 不是．铀核在受到中子轰击后才发生裂变，不是天然放射现象，属于核裂变反应．
2．当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．要使链式反应能够不断进行下去，对发生裂变物质的体积或质量有怎样的要求？
【答案】 发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量．
活动二：了解核电站及核能的优缺点
1．阅读教材，简要说明核电站的主要部件采用的材料及其作用．
(1)慢化剂采用的材料：________________________________，其作用：_____________________________________________________.
(2)控制棒采用的材料：______，其作用：______________________ _______.
(3)热循环介质采用的材料：____________________，其作用：____________________________.
(4)保护层采用的材料：__________________，其作用：__________ _____________________.
石墨、重水或普通水(也叫轻水)
降低中子速度，便于铀235俘获，从而提高中子的利用率
镉
吸收中子，控制反应
速度
水或液态的金属钠
把反应堆内的热量传输出去
很厚的水泥外壳
屏蔽射
线，防止放射性污染
2．如图所示是慢中子反应堆的示意图，下列对该反应堆的说法中正确的是 (　　)
A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B．快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
B
【解析】 快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，C、D错误．
活动三：了解聚变反应
1．两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变．要实现核聚变，为什么要把燃料加热到几百万开尔文的高温？
【答案】 要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离
10－15 m，这要克服原子核间巨大的库仑斥力作用，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，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温，因此聚变反应又称为热核反应．
(1)X是什么粒子？
(2)该反应释放出的能量为多少MeV？(结果保留3位有效数字)
(3)若一个铀235原子核裂变后能释放200.6 MeV的能量，试判断相同质量的核聚变燃料和铀核裂变燃料哪个释放的能量多？
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u，
所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝17.6 MeV.
(3)铀235平均每个核子释放0.85 MeV，而核聚变燃料平均每个核子释放3.5 MeV，所以核聚变燃料释放的能量多．
3．回答下列问题：
(1)目前人们实现的核聚变是什么？
【答案】 目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸，但这是不可控制的．
(2)实现热核反应存在的困难是什么？
【答案】 实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温．
(3)如何实现对热核反应的控制？
【答案】 可能实现对热核反应的控制方法有：①磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．②惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应．
4．下列关于聚变与裂变的说法错误的是 (　　)
A．就平均每一个核来说，聚变反应比重核裂变释放的能量多
B．聚变反应对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理
C．聚变反应的原料在地球上储量丰富
D．聚变反应的速度更容易控制
D
【解析】 聚变反应的速度不容易控制，裂变反应的速度容易控制，D错误．故选D.
5．下列关于聚变的说法中，错误的是 (　　)
A．要使聚变发生，必须克服库仑斥力做功
B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫作热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，在地球内部也可以自发地进行
D
【解析】 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力发生作用的范围，实验证实，原子核的温度必须达到几百万开尔文时才有这样的能量，这样高的温度可以利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和许多恒星内部都存在着热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错误．故选D.
检 测 反 馈
1．下列核反应中，属于核裂变反应的是 (　　)
1
D
2．为使链式反应平稳进行，下列办法可行的是 (　　)
A．铀块可制成任何的体积
B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C．通过慢化剂将产生的中子减速
D．用镉棒作为慢化剂使中子减速
2
C
【解析】 由于使铀块发生链式反应的体积应大于或等于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接用来轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．
3
D
3
4
A
5
A
6．我国研制的全球首座20万千瓦高温气冷堆核电站于2021年4月装料完毕，年底正式发电．该核反应堆用铀235作核燃料，用石墨作慢化剂，用氦气作冷却剂．则 (　　)
A．铀235的核裂变是它自发分裂成两个中等核，同时放出中子
B．裂变产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能
C．石墨在反应堆中的作用是吸收中子，控制反应的速度
D．可用铀238替代铀235作为核燃料
6
B
7．1946年，我国物理学家何泽慧发现铀核的四裂变，铀235核俘获中子后裂变成三个质量较大的核和一个质量较轻的核，径迹如图所示，在铀核裂变过程中，产生新核的核子平均质量________(选填“大于” “小于”或“等于”)铀核的核子平均质量，若释放的核能为ΔE，则此
反应中发生的质量亏损Δm为______. (已知真空中的光速为c)
7
小于
7
8
重核裂变
轻核聚变
(m1＋m2－m3－m4)c2
8
9
9
10．在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速．碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的．
(1)设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？
(2)至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10－6E0
10
【答案】 (1)中子与原子核相碰，系统的合外力为0，动量守恒．
设中子的质量为m，碰前的速度为v0，碰后的速度为v1，碳核碰后的速度为v2.
由动量守恒得mv0＝mv1＋12mv2，
10
10
谢谢观看
Thank you for watching5.4核裂变与核聚变
1 (2025南京期中)氦元素的获得有几种途径，其中一种为H＋X→He＋Y，关于原子核X和电荷数Z，下列组合可能正确的是(　　)
A. X为H，Z＝0 B. X为H，Z＝1
C. X为H，Z＝0 D. X为H，Z＝1
2 (2025南通海门期中)2025年1月20日，中国“人造太阳”EAST完成1亿摄氏度1 000 s“高质量燃烧”．这一成就不仅打破了世界纪录，更是我国核聚变能源研究领域的重大飞跃．下列核反应中属于核聚变的是(　　)
A. Th→ Pa＋e
B. N＋He→O＋H
C. H＋H→n＋He
D. U＋n→Xe＋Sr＋2n
3 (2025常州模拟预测)如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核(H)每次碰撞均为弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，则下列说法正确的是(　　)
A. 铀核的比结合能比钡核的小
B. 该反应为热核反应
C. 中子与氘核碰后可原速反弹
D. 镉棒插入深一些可增大链式反应的速度
4 (2023徐州期末)如图所示为氘核与氚核的核聚变示意图．下列说法正确的是(　　)
A. 目前核电站主要利用核聚变来发电
B. 与轻核聚变相比，重核裂变更安全更清洁
C. 要使氘核与氚核接近到可以聚变的距离，需要给它们提供足够的动能
D. 要使核聚变持续发生，需要外界持续不断地提供能量
5 (2025扬州阶段测试)“氦燃烧”是恒星内部发生的一种热核反应，反应过程中会释放大量能量，其核反应方程为He＋He→X，已知X是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的(　　)
A. 核反应的过程中质量数守恒，可知A＝8
B. X的衰变速度会随着温度的升高而加快
C. 经过两个半衰期，剩下的X粒子占开始时的
D. “氦燃烧”的核反应是聚变反应，反应过程中没有质量亏损
6 (2025盐城阶段测试)1967年我国第一颗氢弹成功爆炸，氢弹爆炸的核反应方程为H＋H→He＋X，下列说法中正确的是(　　)
A. X粒子为中子
B. 该核反应为裂变反应
C. 该核反应为α衰变
D. He的比结合能小于H的比结合能
7 (2025南京期中)已知氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4.关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是(　　)
A. 核反应方程式为H＋H―→He＋n
B. 氘核的比结合能比氦核的小
C. 氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变
D. 该核反应释放的核能是(m3＋m4－m1－m2)c2
8 (2024南通海门期中)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子，若已知氘原子的质量为2.014 1u，氚原子的质量为3.016 0u，氦原子质量为4.002 6u，中子的质量为1.008 7u，1u＝1.66×10-27 kg.
(1) 写出氘和氚聚合的反应方程；
(2) 试计算这个核反应释放出来的能量．
9 某次核反应中，U变成Xe和Sr，同时释放出若干中子．U的平均结合能约为7.6 MeV，Xe的平均结合能约为8.4 MeV，Sr的平均结合能约为8.7 MeV.
(1) 把U分解成核子时，要吸收多少能量；
(2) 使相应的核子分别结合成Xe和Sr时，要释放出多少能量；
(3) 在这个核反应中是吸收能量还是释放能量？这个能量大约是多少？
第4节　核裂变与核聚变
1. C　根据核反应前后质量数守恒可知，X核的质量数为3，A、B错误；若X为H，根据电荷数守恒可知，Z＝1＋1－2＝0，C正确，D错误．
2. C　核聚变是指两个或多个轻核合并成一个较重的核的过程，释放出大量能量．选项C中，氘和氚发生反应生成氦和中子，符合核聚变的定义．其他A选项为β衰变，B选项为原子核的人工转变方程；D选项属于重核裂变．故C正确．
3. A　比结合能越大，原子核越稳定，反应后的钡核比反应前的铀核更稳定，所以铀核的比结合能比钡核的小，故A正确；该反应为重核裂变反应，故B错误；碰撞为弹性正碰，且碰撞前氘核是静止的，由于碰后氘核具有一定的动能，根据能量守恒可知，碰后中子的动能一定减小，则中子与氘核碰后不可能原速反弹，故C错误；镉棒插入深一些，更多的中子被吸收，可减小链式反应的速度，故D错误．
4. C　目前核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，故A错误；轻核聚变与重核裂变相比，聚变更为安全、清洁，废物数量少，故B错误；要使氘核与氚核接近到可以聚变的距离，需要给它们提供足够的动能，故C正确；核聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去，故D错误．
5. A　根据核反应的过程中质量数守恒，可知A＝8，A正确；原子核的衰变是由原子核内部自身的因素决定的，跟外界因素无关，B错误；经过两个半衰期，剩下的X粒子占开始时的()2＝，C错误； “氦燃烧”的核反应是聚变反应，聚变过程会释放大量的能量，根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2可知，有能量释放，就一定有质量亏损，D错误．
6. A　设X粒子的质量数为A，电荷数为Z，由质量数守恒和电荷数守恒有2＋3＝4＋A，1＋1＝2＋Z，解得A＝1，Z＝0，所以X粒子为中子，A正确；该核反应为聚变反应，虽然有α粒子产生，但不是α衰变，B、C错误；该核反应释放核能，所以生成核He的比结合能更大些，D错误．
7. B　根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程式为H＋H→He＋n，故A错误；核反应过程，生产物比反应物更稳定，所以氘核的比结合能比氦核的小，故B正确；氘核与氚核的间距达到10-15 m以内才能发生核聚变，故C错误；根据质能方程可知，该核反应释放的核能是ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故D错误．
8. (1) 氘和氚聚合的反应方程为H＋H→He＋n.
(2) 根据质能方程可得核反应释放出来的能量为
ΔE＝Δmc2＝(2.014 1＋3.016 0－4.002 6－1.008 7)×1.66×10-27×32×1016 J＝2.8×10-12 J．
9. (1) 把U分解成核子时，要吸收的能量为E1＝235×7.6 MeV＝1 786 MeV.
(2) 使相应的核子结合成Xe要释放的能量为E2＝136×8.4 MeV＝1 142.4 MeV.
使相应的核子结合成Sr要释放的能量为E3＝90×8.7 MeV＝783 MeV.
(3) 这个核反应放出的能量为
E＝E2＋E3－E1＝139.4 MeV>0，
故会释放能量139.4 MeV.5.4核裂变与核聚变
1. 知道重核的裂变和链式反应，会计算核裂变释放的能量．
2. 知道什么是核反应堆，了解核电站及核能的优缺点．
3. 了解聚变反应的特点及其条件，了解可控热核反应及其研究和发展．
1. 重核的裂变
(1)重核的裂变是如何发生的？如图所示，怎样解释重核裂变能释放出大量的能量？
(2)铀核裂变的产物是多样的，可能出现的有二分裂、三分裂和四分裂等形式，但三分裂和四分裂概率比较小，裂变的同时能够放出2～3（或更多）个中子．请完成下列比较常见的裂变反应方程：
①U＋n―→Ba＋Kr＋　　　　；
②U＋n―→Xe＋Sr＋　　　　．
(3)铀核的裂变是一种天然放射现象吗？
2. 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．要使链式反应能够不断进行下去，对发生裂变物质的体积或质量有怎样的要求？
3. 重核的裂变能释放出巨大的能量，例如1 kg铀全部裂变放出的能量相当于2 800 t优质煤完全燃烧时释放的化学能，裂变时能产生几百万度的高温．已知的质量 U＝235.043 9 u，中子的质量mn＝1.008 7 u，Sr的质量为mSr＝89.907 7 u，Xe的质量为mXe＝135.907 2 u．若一个铀U在中子的轰击下裂变为Sr和Xe及数个中子．
(1)写出裂变方程；
(2)求出该铀核裂变放出的能量．
1. 阅读教材，简要说明核电站的主要部件采用的材料及其作用．
(1)慢化剂采用的材料：　　　　　　　　，其作用：______________________
______________________________.
(2)控制棒采用的材料：　　　　　　　　，其作用：______________________
______________________________.
(3)热循环介质采用的材料：　　　　　　　　，其作用：__________________
_______________________________.
(4)保护层采用的材料：　　　　　　　　，其作用：______________________
_______________________________.
2. 如图所示是慢中子反应堆的示意图，下列对该反应堆的说法中正确的是(　　)
A. 铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B. 快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应
C. 控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
D. 要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些
1. 两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变．要实现核聚变，为什么要把燃料加热到几百万开尔文的高温？
2. 氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为H＋H―→He＋X，式中X是某种粒子．若已知H、H、He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u 和1.008 7 u．
(1)X是什么粒子？
(2)该反应释放出的能量为多少MeV？（结果保留3位有效数字）
(3)若一个铀235原子核裂变后能释放200.6 MeV的能量，试判断相同质量的核聚变燃料和铀核裂变燃料哪个释放的能量多？
3. 回答下列问题：
(1)目前人们实现的核聚变是什么？
(2)实现热核反应存在的困难是什么？
(3)如何实现对热核反应的控制？
4. 下列关于聚变与裂变的说法错误的是(　　)
A. 就平均每一个核来说，聚变反应比重核裂变释放的能量多
B. 聚变反应对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理
C. 聚变反应的原料在地球上储量丰富
D. 聚变反应的速度更容易控制
5. 下列关于聚变的说法中，错误的是(　　)
A. 要使聚变发生，必须克服库仑斥力做功
B. 轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又叫作热核反应
C. 原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应
D. 太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应，在地球内部也可以自发地进行
1. 下列核反应中，属于核裂变反应的是(　　)
A. B＋n→Li＋He　　　　B. U→Th＋He
C. N＋He→O＋H D. U＋n→Ba＋Kr＋3n
2. 为使链式反应平稳进行，下列办法可行的是(　　)
A. 铀块可制成任何的体积
B. 铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C. 通过慢化剂将产生的中子减速
D. 用镉棒作为慢化剂使中子减速
3. 世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电，该反应堆以放射性较低的钍元素为核燃料（如图所示）.Th转变为U的过程为①Th＋n→Th，②Th→Pa＋e，③Pa→U＋e.下列说法正确的是(　　)
A. 反应①为原子核的聚变反应
B. 反应②中的电子来自于原子233Th的核外电子
C. 若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快
D. U的结合能大于Th的结合能
4. 科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量．核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV.则下列表述正确的是(　　)
A. X是中子 B. Y的质子数是3，中子数是6
C. 两个核反应都没有质量亏损 D. 氘和氚的核反应是核裂变
5. 我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”（EAST，俗称“人造太阳”）.设可控热核实验反应前氘核（H）的质量为m1，氚核（H）的质量为m2，反应后氦核（He）的质量为m3，中子（n）的质量为m4，光速为c，则下列说法正确的是(　　)
A. 这种装置中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n
B. 由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C. 核反应放出的能量等于(m1－m2－m3－m4)c2
D. 这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同
6. 我国研制的全球首座20万千瓦高温气冷堆核电站于2021年4月装料完毕，年底正式发电．该核反应堆用铀235作核燃料，用石墨作慢化剂，用氦气作冷却剂．则(　　)
A. 铀235的核裂变是它自发分裂成两个中等核，同时放出中子
B. 裂变产生中等核的比结合能大于铀235核的比结合能
C. 石墨在反应堆中的作用是吸收中子，控制反应的速度
D. 可用铀238替代铀235作为核燃料
7. 1946年，我国物理学家何泽慧发现铀核的四裂变，铀235核俘获中子后裂变成三个质量较大的核和一个质量较轻的核，径迹如图所示，在铀核裂变过程中，产生新核的核子平均质量　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）铀核的核子平均质量，若释放的核能为ΔE，则此反应中发生的质量亏损Δm为　　　　．（已知真空中的光速为c）
8. 原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了　　　　　　　　　　（选填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）；太阳能不断地向外辐射能量，是因为其内部不断地发生着　　　　　　　　　　（选填“原子核人工转变”“重核裂变”“轻核聚变”或“原子核衰变”）.若用He核轰击N核发生核反应，最终产生O核和　　　　（写出元素符号）核，已知He核、N核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为　　　　　　　　　　　　Ｗ．（已知真空中的光速为c）
9. 一个静止的铀核U（原子质量为232.037 2 u）放出一个α粒子（原子质量为4.002 6 u）后衰变成钍核Th（原子质量为228.028 7 u）.已知1 u相当于931.5 MeV的能量．
(1)写出铀核的衰变反应方程；
(2)求该衰变反应中释放出的核能；
(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
10. 在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速．碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的．
(1)设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少？
(2)至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10-6E0
第4节　核裂变与核聚变
【活动方案】
活动一：
1. (1)重核裂变是质量较大的原子核俘获中子后分裂成两个(或多个)中等质量核的反应过程．由图中可以看出，重核向中等质量的核反应过程中，平均核子质量减少，发生质量亏损，所以放出能量．
(2)①3n　②2n
(3)不是．铀核在受到中子轰击后才发生裂变，不是天然放射现象，属于核裂变反应．
2. 发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量．
3. (1)U＋n―→Sr＋Xe＋10n.
(2)裂变过程的质量亏损
Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.150 7 u，
释放的能量
ΔE＝Δmc2＝0.150 7×931.5 MeV≈140.4 MeV.
活动二：
1. (1)石墨、重水或普通水(也叫轻水)　降低中子速度，便于铀235俘获，从而提高中子的利用率
(2)镉　吸收中子，控制反应速度
(3)水或液态的金属钠　把反应堆内的热量传输出去
(4)很厚的水泥外壳　屏蔽射线，防止放射性污染
2. B　快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，C、D错误．
活动三：
1. 要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15 m，这要克服原子核间巨大的库仑斥力作用，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，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温，因此聚变反应又称为热核反应．
2. (1)根据质量数和电荷数守恒可得X是 n(中子).
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u，
所以该反应释放出的能量为
ΔE＝Δm·c2＝17.6 MeV.
(3)铀235平均每个核子释放0.85 MeV，而核聚变燃料平均每个核子释放3.5 MeV，所以核聚变燃料释放的能量多．
3. (1)目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸，但这是不可控制的．
(2)实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温．
(3)可能实现对热核反应的控制方法有：①磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．②惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应．
4. D　聚变反应的速度不容易控制，裂变反应的速度容易控制，D错误．故选D.
5. D　轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10-15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力发生作用的范围，实验证实，原子核的温度必须达到几百万开尔文时才有这样的能量，这样高的温度可以利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和许多恒星内部都存在着热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错误．故选D.
【检测反馈】
1. D
2. C　由于使铀块发生链式反应的体积应大于或等于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接用来轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．
3. D　反应①为人工核反应，A错误；反应②中的电子来自于Pa原子核的内部中子转变为质子产生的，B错误；原子核的半衰期与温度无关，C错误；根据自然组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，因此U的核结合能大于Th的核结合能，且铀原子核是生成物更稳定，比结合能也大，D正确．
4. A　5. A　6. B
7. 小于　
解析：此过程是核裂变过程，有质量亏损，释放能量，反应后新核的核子平均质量小于反应前铀核的核子平均质量；根据质能方程可知，此反应中发生的质量亏损Δm为.
8. 重核裂变　轻核聚变　H (m1＋m2－m3－m4)c2
解析：轻核聚变与重核裂变均释放能量，原子弹爆炸能瞬间释放出巨大的能量，是利用了重核裂变，太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变．用He核轰击N核发生核反应，最终产生的新核的质量数A＝4＋14－17＝1，核电荷数Z＝2＋7－8＝1，该新核为H；已知He核、N核的质量分别为m1、m2，产生新核的质量分别为m3、m4，则该核反应放出的核能为E＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4)c2.
9. (1)U→Th＋He.
(2)质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u，ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV≈5.5 MeV.
(3)衰变前后系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα，
EkTh＝，Ekα＝，EkTh＋Ekα＝ΔE，
所以α粒子获得的动能
Ekα＝·ΔE≈5.41 MeV.
10. (1)中子与原子核相碰，系统的合外力为0，动量守恒．
设中子的质量为m，碰前的速度为v0，碰后的速度为v1，碳核碰后的速度为v2.
由动量守恒得mv0＝mv1＋12mv2，
由能量守恒得 mv＝mv＋×12mv.
两式联立得v1＝－v0(v1＝v0与实际不符，舍去)，“－”表示碰撞后中子反向．
中子损失的动能为ΔE＝mv－mv＝E0.
(2)中子每次与原子核相碰的情景都一样，由于每碰一次，中子的速度大小都变为碰前的 ，因此碰撞n次后，中子的速度大小变为vn＝v0，
动能变为En＝mv＝E0.
由En＝E0<10-6E0，解得至少经过42次碰撞，中子动能才能小于10-6E0.

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