高中物理 第十九章 原子核 第7节 核聚变学案 新人教版选修3-5.doc

7核聚变1知道核聚变和聚变反应的条件、特点。2能写出核聚变反应方程并会计算核聚变反应释放的能量。3了解可控热核反应。 “大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。”你知道太阳靠什么为地球上的万物提供能量吗？太阳内部发生着什么样的核反应呢？提示：太阳内部发生的是核聚变反应。太阳辐射的能量是核聚变反应中释放的核能。1核聚变(1)两个_核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做_。(2)轻核聚变后，比结合能_，反应中会_能量。(3)一个氘核与一个氚核结合生成一个氦核时，释放出17.6 mev的能量，核反应方程是hhhe_。(4)要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到_以内，核力才能起作用。(5)轻核聚变需在几百万开尔文的高温下才能进行，因此，轻核聚变又叫_反应。(6)氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由_爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。(7)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的_。2受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点，第一，_。第二，_。第三，_。(2)为了实现核聚变，科学家设想了两种方案，即_约束和_约束，_是目前性能最好的一种磁约束装置。答案：1(1)轻核聚变(2)增加释放(3)n(4)1015 m(5)热核(6)原子弹(7)热核反应堆2(1)轻核聚变产能效率高地球上聚变燃料的储量丰富轻核聚变安全、清洁(2)磁惯性环流器一、对轻核聚变的理解二、重核裂变和轻核聚变的比较三、热核反应的控制方法1磁约束：利用强磁场来约束参加反应的物质。目前性能最好的磁约束装置是环流器(又称托卡马克)。2002年12月“中国环流器二号”开始运行。2惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。类型一 对轻核聚变反应的理解【例题1】 下列关于聚变的说法中，正确的是()。a要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功b轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应c原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹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点拨：要理解发生聚变的条件：发生聚变反应的范围在1015m之内；由于库仑斥力的作用，要使原子核靠得这么近，原子核必须有较大的动能。解析：轻核聚变时，要使轻核之间距离达到1015m，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能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故b、c正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，d正确。答案：abcd题后反思：轻核的聚变和重核的裂变一样都是放能核反应，但是它们反应需要的条件是不一样的。要注意体会这两种核反应的区别。类型二 核聚变反应的能量问题【例题2】 一个质子和两个中子聚变为一个氘核，已知质子质量mh1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氘核质量m3.018 0 u。(1)写出聚变方程。(2)求释放出的核能是多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？点拨：利用质能方程求解。解析：(1)聚变方程为h2nh。(2)质量亏损mmh2mnm(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u，释放的核能为e0.006 7931.5 mev6.24 mev。(3)平均每个核子放出的能量为 mev2.08 mev。答案：(1)h2nh(2)6.24 mev(3)2.08 mev题后反思：核反应方程要根据电荷数守恒和质量数守恒求解，核能的计算关键是求出核反应中的质量亏损，然后根据爱因斯坦质能方程求解。触类旁通：在例题2(3)中，与每个核子放出的能量对应的质量亏损为多少？触类旁通答案：0.002 23 u1重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下面有关它们的说法正确的是()。a裂变和聚变的过程都有质量亏损b裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加c裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损d裂变和聚变过程中质量都有所增加2关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()。a一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多b聚变反应一定比裂变反应每个核子释放的平均能量大c聚变反应中粒子的平均结合能变小d聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加3下列核反应方程式中，表示聚变反应的是()。a.b.c. d.4某核反应方程为。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.018 0 u，的质量为4.002 6 u，x的质量为1.008 7 u。则下列说法中正确的是()。ax是质子，该反应释放能量bx是中子，该反应释放能量cx是质子，该反应吸收能量dx是中子，该反应吸收能量5产生聚变的条件是_，我们往往采用_的方法来满足上述条件，这种反应叫做_。太阳每秒钟辐射出来的能量约为3.81026 j，就是从_反应中产生的，太阳内部时刻进行着4个质子结合成一个氦核的反应，试写出核反应方程_。答案：1a重核裂变和轻核聚变都要释放能量，也一定要发生质量亏损，所以选项a正确。2b在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故a错，b对；由于聚变反应中释放出巨大能量，则平均结合能一定增加，质量发生亏损，故c、d错。3b选项a是衰变，选项b是轻核聚变，选项c是衰变，选项d是衰变。选项b正确。4b根据质量数和电荷数守恒：，所以x为中子。在该核反应中质量亏损m(2.013 6 u3.018 0 u)(4.002 6 u1.008 7 u)0.020 3 u0，质量发生亏损，