高中物理 43.4 核聚变 核能的利用与环境保护同步课件 鲁科版选修35.ppt

第3节核聚变,第4节核能的利用与环境保护,1知道聚变和聚变反应的特点2能写出聚变方程并计算聚变释放的能量3了解受控热核反应4了解核能的利用,一、轻核聚变定义：采用轻核聚合成_引起结合能变化的核反应，称为轻核聚变核反应举例_能量变化：轻核聚变后，平均结合能_，反应中会_能量二、可控热核聚变反应热核聚变反应的条件：必须使它们的距离达到_m以下，使核具有足够的_，轻核才能够发生聚变,较重核,增加,释放,1015,动能,约束聚变材料的方法：_、_、_三、核能的利用与环境保护核电站，是利用核能发电，它的核心设施是_，核电站就是将反应堆释放的_能转化为电能的发电厂核武器原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器(1)原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性_反应装置(2)氢弹：是一种靠_、不需人工控制而实现_的反应装置,引力约束,磁约束,惯性约束,核反应堆,链式,惯性约束,聚变,核,(1)优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多(2)危害：核废料具有高放射性,核能的优势与危害,要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离1015m，这要克服电荷间强大的斥力作用，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，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应,核聚变的发生条件及特点聚变发生的条件,放能反应,应用(1)核武器氢弹(2)可控热核反应：目前处于探索阶段,轻核聚变与重核裂变的区别,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开尔文以上的高温，显然是吸收能量d裂变与聚变均可释放巨大的能量,【典例1】,对核聚变的理解及其核反应方程,解析a选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应b选项既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反c选项要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量因此，总的来说，聚变反应还是释放能量答案d,据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法中正确的是()答案ac,【变式1】,下列说法不正确的是()解析a选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核，是聚变反应，故a说法正确；b选项的核反应中是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核，并放出几个中子，是裂变反应，故b说法正确；在c选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了粒子，是衰变，c说法是正确的；而d应是衰变，故不正确，故答案为d.答案d,【典例2】,核反应类型的判断,借题发挥主要核反应类型有：(1)衰变：衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出或粒子(2)人工转变：人工转变常用粒子(也可用中子等)轰击原子核，该核捕获粒子后产生新原子核，并放出一个或几个粒子(3)核裂变：核裂变时铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的核，并放出几个中子(4)核聚变：轻核聚变时也会放出中子,下列说法正确的是()解析本题考查了核反应的相关知识，意在考查考生对天然放射现象、重核裂变、轻核聚变、原子核的人工转变等相关知识的记忆及分析判断能力，选项a、d为原子核的人工转变，选项b为轻核聚变，选项c为原子核的衰变，故选项b、d正确答案bd,【变式2】,一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mh1.0073u，中子质量mn1.0087u，氚核质量m3.0180u求：(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？(2)质量亏损mmh2mnmt(1.007321.00873.0180)u0.0067u，,【典例3】,计算核聚变释放的能量,释放的核能emc20.0067931.5mev6.24mev.答案见解析借题发挥轻核聚变释放核能的计算方法(1)根据质量亏损计算根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(m)的千克数乘以真空中的光速(c3108m/s)的平方，即emc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5mev能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5mev，即em931.5mev注意：式中m的单位为kg，式中m的单位是u，e的单位是mev.,一个氘核和一个氚核聚变成氦核，放出一个中子，这个反应中放出了多少核能？已知md2.014102u，mt3.016050u，mhe4.002603u，mn1.008665u.解析质量亏损为mmdmtmhemn0.018884u，该反应放出的能量为e0.018884931.5mev17.59mev.答案17.59mev,【变式3】,a聚变反应不会释放能量b聚变反应产生了新的原子核c聚变反应没有质量亏损d目前核电站都采用聚变反应发电,对核聚变的理解及其核反应方程,1.,解析核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释放，这是人类利用核能的途径之一目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电答案b,某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为方程中q1、q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：以下推断正确的是(),2,答案b,a是裂变，是衰变，是聚变b是聚变，是裂变，是衰变c是衰变，是裂变，是聚变d是衰变，是聚变，是裂变,核反应类型的判断,3,解析原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，为衰变，原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，为裂变原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，为聚变故正确答案为c.答案c,(1)写出聚变的核反应方程；