第4节 核裂变与核聚变 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

第五章

原子核第4节

核裂变与核聚变图解课标要点学思用·典例详解例1-1

[教科版教材习题改编](2025·江西省丰城中学开学考试)2023年山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站正式投入商业运行，标志着我国第四代核电技术达到世界领先水平。电站以气体为冷却剂，由热中子引发链式反应，关于该电站的核反应，下列说法正确的是(

)C

【解析】选项分析正误AB铀核裂变时，只有达到临界体积的铀块才能发生链式反应。C中子的速度与热运动的速度相当时，中子速度较小，容易被铀核捕捉，发生核反应的概率大，因此最适于引发核裂变。√D裂变不改变原子核的总质量数，裂变前后总质量数不变。【想一想丨问题驱动】什么是慢中子？

图5-4-3例2-2

如图5-4-3是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是(

)DA.铀棒是核燃料，核心物质是铀238B.石墨起到吸收中子的作用C.镉棒起到使中子减速的作用D.水泥防护层的作用是阻隔各种射线，避免放射性危害【解析】核反应堆采用的核燃料为铀235，故A错误；石墨的作用是使中子减速，故B错误；镉棒的作用是吸收中子，故C错误；水泥防护层的作用是阻隔各种射线，避免放射性危害，故D正确。

【想一想丨问题驱动】为什么说核聚变是最理想的能源？

B

例4-5

以下说法正确的是(

)DA.聚变是裂变的逆反应B.若裂变释放能量，则聚变必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万摄氏度的高温，显然吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量【解析】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质量的核的反应，而聚变则是轻核聚合成为质量较大的核的反应，二者并非互为逆反应,A错误。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，B错误。要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万摄氏度的高温提供能量，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，故C错误，D正确。【学会了吗丨变式题】1.核能发电被视为人类解决能源问题的终极方案，目前我国在核能发电应用和研究方面都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是(

)CA.经轻核聚变过程后核子的平均质量增大B.经重核裂变过程后原子核的比结合能减小C.经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大D.目前我国核电站主要利用轻核聚变释放的能量来发电【解析】轻核聚变和重核裂变时，核子的平均质量都将减小，故A错误；轻核聚变和重核裂变都是从比结合能小的原子核向比结合能大的原子核方向反应，有质量亏损，释放核能，故B错误，C正确；目前我国核电站主要利用重核裂变释放的能量来发电，故D错误。方法帮

解题课丨关键能力构建题型1

核反应类型的判断例6

[鲁科版教材习题改编](2025·天津市第一中学期末，多选)对以下四个核反应方程，下列说法正确的是(

)CD

【解析】【学会了吗丨变式题】

C

【解析】

分析判断①②裂变是重核变为中等质量的核。裂变③聚变是质量较小的核结合成质量较大的核。聚变题型2

裂变反应和聚变反应中核能的计算

【答案】40;

90

【学会了吗丨变式题】

高考帮

考试课丨核心素养聚焦考情揭秘素养点击基本考查点核裂变和核聚变的规律和应用。1.了解核裂变、核聚变的反应原理及应用，了解原子弹、氢弹及核电站的原理，形成全面、科学的相互作用观念和能量观念，关注原子核技术的应用与发展。2.掌握典型的核裂变和核聚变方程，能计算核反应中释放的核能。热点及难点核反应类型的判别，核裂变、核聚变中核能的计算。题型及难度常以选择题形式考查，难度中等偏易。高考中地位核反应的重要内容，经常结合其他知识综合考查。考向1

考查对核反应类型的判别

CD

素养探源核心素养考查途径物理观念通过对核反应类型进行判别，考查考生对物理基本知识的识记、提炼和分类能力。得分探源【类题链接丨变式题】类题1

(广东高考题，多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程中表述正确的有

(

)AC

【解析】放射性元素的原子核自发地放出某种粒子后变成新的原子核的变化叫衰变。轻核结合成质量较大的核的过程叫核聚变。一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程叫裂变。根据以上规律，B选项是聚变，D选项是裂变。A、C正确。

C

考向2

考查核反应与能量的综合应用

AC

本题以核聚变方程为背景命题，考查核反应、动量、能量等知识点，要求考生掌握核裂变与核聚变的区别，并能运用动量、能量相关知识点解决与核能相关的问题，体现了高考对物理观念和科学思维的考查。【解析】选项分析正误A题中核反应释放能量，由爱因斯坦质能方程可知，该反应有质量亏损。√B题中核反应为两个轻核结合成质量较大的核，所以该反应为核聚变。选项分析正误C√D续表【类题链接丨变式题】

D

【解析】选项分析正误AB核反应过程中生成物比反应物要稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故氘核的比结合能比氦核的小。C选项分析正误D√续表练习帮

习题课丨学业质量测评A

基础练丨知识测评建议时间：15分钟1.(湖北高考题)20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是(

)CA.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的C.原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的D.原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的【解析】原子弹是利用重核裂变的链式反应能在极短时间内释放出巨大能量的原理制成的，氢弹是利用轻核的聚变制成的，故A、B、D错误，C正确。2.[教科版教材习题改编](2025·河北衡水期末)2025春季核能可持续发展国际论坛在京召开，论坛上发布了《中国核能发展报告（2025）》蓝皮书。蓝皮书称，全球核能发展迎来全面复兴，按照当前的建设速度和节奏，2030年前中国运行核电规模将成为世界第一。关于核反应堆，下列说法正确的是(

)CA.反应堆中镉棒的作用是释放中子，加快反应速度B.反应堆中核燃料的体积只有小于临界体积时，核反应才能顺利进行C.我国新一代人造太阳“中国环流三号”是可控核聚变科学装置D.我国正在运行的核反应堆中发生的核反应是核聚变【解析】选项分析正误A镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，而非释放中子。B核燃料需达到或超过临界体积才能维持链式反应。C“中国环流三号”是研究可控核聚变的装置。√D当前运行的核反应堆是核裂变，核聚变尚未商用。

A

4.下列核反应方程中，属于重核裂变的是(

)D

5.[鲁科版教材习题改编](2025·四川成都石室中学诊断)关于核反应与核能，下列说法正确的是(

)A

【解析】

B

综合练丨选考通关建议时间：20分钟7.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的问题，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，并且便于防护其产生的核辐射。请据此猜测“玉兔号”所用的核能电池有可能发生的核反应方程是(

)C

C

粒子名称ACD

10.（多选）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号