5.4核裂变与核聚变 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册(含答案)

5.4核裂变与核聚变一学科核心素养物理观念∶知道核聚变与和裂变的不同，通过核反应方程能计算所释放的能量。科学思维∶能够分清楚裂变和聚变的含义，知道当前核聚变是不受控制的。科学探究：通过核裂变的示意图推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理学常用的方法一—推理法。科学态度与责任∶通过观看我国原子弹氢弹的爆炸视频，激发学生献身国防的爱国主义热情。二学习重难点重点：核裂变、核聚变。难点：核裂变。三课前预习1．人工热核反应：________弹。首先由化学炸药引爆________弹，再由________弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。2．核聚变（1）定义：两个结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。（2）核反应方程：。（3）条件：使轻核的距离达到______m以内。方法：加热到很高的。（4）宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核聚变成氦核释放的能。（5）人工热核反应：氢弹。首先由化学炸药引爆弹，再由弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。（6）核聚变与核裂变的比较①优点：①轻核聚变产能；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量；③轻核聚变更为安全、清洁。②缺点：核聚变需要的温度太高，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。解决方案：约束和约束。3．核电站：利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：（1）燃料：________。（2）慢化剂：________、________和普通水（也叫轻水）。（3）控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收________的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入________一些，让它多吸收一些________，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫作________。4．1.定义：两个________结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。2.核反应方程：H＋H→He＋n＋17.6MeV。3.条件：使轻核的距离达到________m以内。方法：加热到很高的________。5．（1）核反应堆中的“燃料”是，请完成核反应方程式；______、_______（2）钍232经过6次衰变和4次衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是铅，它的质量数是_______，原子序数是______。（3）请写出铯发生衰变的核反应方程______[已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（）]6．（1）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有___________。A．U→Th＋He是重核裂变B．N＋He→O＋H是轻核聚变C．H＋H→He＋n是α衰变D．Se→Kr＋2e是β衰变（2）现有四个核反应：A．H＋H→He＋nB．U＋n→X＋Kr＋3nC．Na→Mg＋D．He＋Be→C＋n①___________是发现中子的核反应方程，_________是研究原子弹的基本核反应方程，___________是研究氢弹的基本核反应方程。②B项中X的质量数为___________，中子数为___________。7．为了解决能源问题，我国在能源开发方面取得了巨大的成就，下列关于能源的说法中正确的是_____。①通过太阳能电池可以直接将太阳能转化为电能。②风能很不稳定，风力发电的功率很小，风力无法实现并网发电。③一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时会释放出能量，核电站就是利用可控裂变来发电的。④核能是通过核反应释放的能量。因为核能的获得不燃烧煤炭、焦炭等燃料，不会排放二氧化碳，所以被人们认为是一种最清洁、无污染的能源。⑤质量较小的原子核聚合在一起发生聚变时，也会释放出能量，核电站就是利用核聚变来发电的。8．链式反应中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应一代接一代继续下去，这样的过程叫作核裂变的________反应。四自我检测1．Pu衰变为U释放能量。已知Pu的质量为mPuU的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是（）A．Pu发生β衰变后产生的新核为UB．Pu衰变为U，中子数减少2C．温度升高时Pu的衰变会加快D．Pu衰变为U释放的能量为（mPu-mU）c22．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列方程中，正确的核聚变反应方程是（）A．B．BaKr+nC．ThHeD．HeA1n3．中国社会科学院考古研究所研究员仇士华通过艰苦的努力，开创了碳十四考古年代学的探讨之路，使中国的新石器考古学有了确切的年代序列而进入了一个新时期．外来的宇宙射线与地球高空大气作用产生中子，中子和大气氮核发生核反应生成14C，14C发生某种衰变后变成氮元素，已知14C的半衰期为5730年。下列说法中正确的是（）A．生成14C的核反应为：B．14C发生的衰变为衰变C．100个原子经过5730年后还剩下50个没有衰变D．当环境温度发生变化时，14C衰变的半衰期可能会发生变化4．在超导托卡马克实验装置中，质量为m1的与质量为m2的发生核聚变反应，生成质量为m3的新核，同时放出质量为m4的X，若已知真空中的光速为c，下列说法正确的是（）A．该反应属于a衰变B．该反应释放的核能为（m1+m2-m3-m4）c2C．X为电子，最早由查德威克通过实验发现的D．该核反应是目前利用核能的主要方式5．大量研究发现，太阳的巨大辐射能量来自于轻核聚变，事实上在宇宙中的许多恒星内部时刻在激烈地进行着聚变反应。目前在实验室中能观察到的一种典型的核聚变反应是HH→Hen+17.6MeV，对这个反应的认识，下列说法正确的是（）A．这个反应必须在高温下才能进行，是一种化学反应B．一个H和一个H的质量和一定小于一个He和一个n的质量和C．反应中释放17.6MeV的能量是以内能形式出现的D．He的比结合能要大于H的比结合能6．下列方程中属于核聚变的是（）A．B．C．D．7．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用，下列属于放射性元素衰变的是（）A．B．C．D．8．2020年3月2日9时12分，我国具有完全．白主知识产权的三代核电“华龙号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组热态性能试验基本完成，为后续机组装料、并网发电等工作奠定了坚实基础。该机组正式运行后的核反应方程之一为，下列说法正确的是（）A．该核反应中，是质子B．该核反应属于热核反应C．的比结合能比的比结合能大D．该核反应的产物的结合能之和小于反应物的结合能之和9．下列说法中错误的是（）A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为B．铀裂变的核反应是：C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是：(2m1+2m2﹣m3)c2D．原子核的半衰期只与原子核本身的性质有关，与物理和化学状态无关10．我国著名物理学家于敏院士被誉为“中国氢弹之父”，曾荣获“共和国勋章”。下列关于原子与原子核说法正确的是（）A．原子弹的反应原理是核裂变，反应方程为B．氢弹的反应原理是核聚变，反应方程为C．一个处于能级的氢原子，自发地向低能级跃迁的过程中最多能够辐射5种不同频率的电磁波D．无论是核聚变还是核裂变，反应后原子核结合能增大，核子结合越牢固，原子核越稳定参考答案：三课前预习1．

氢

原子

原子2．轻核10-15m温度核原子原子效率高丰富磁惯性3．

反应堆

铀棒

石墨

重水

中子