高中物理 第4章 核能 3 核聚变 4 核能的利用与环境保护学案 鲁科版选修

1、我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散第3节核聚变 第4节核能的利用与环境保护目标定位1.了解聚变反应的特点及其条件.2.了解可控热核反应及其研究和发展.3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类.4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施一、轻核聚变1定义采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式获得核能的核反应，称为轻核聚变2核反应举例 HHHen.3能量变化轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量二、可控热核聚变反应1热核聚变反应的条件必须使原子核的距离达到1015 m以下，使核具有足够的动能，轻核才能够发生聚变2约束聚变材料的方法引力约束、磁约束、惯性约束三、核能的利用与环境保护1核电站是将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂，它的核心设施是核反应堆2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、不加控制的爆炸性链式反应装置(2)氢弹：是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置3核能的优势与危害(1)优势：核能发电比燃煤发电的成本低

2、；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一、核聚变及核能的计算1聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近到核力发生作用的距离1015 m内，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2轻核聚变是放能反应：从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是放能反应3聚变方程：HHHen.4重核裂变与轻核聚变的区别反应方式比较项目重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大34倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多【例1】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答案D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核，而聚变则是轻核聚合

3、成为较重核，无直接关联，并非互为逆反应，A项错；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项错；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，故C项错，D项对【例2】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量mT3.018 0 u求：(1)写出聚变方程(2)释放出的核能是多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？答案见解析解析(1)聚变方程H2nH.(2)质量亏损mmH2mnmT(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u，释放的核能E0.006 7931.5 MeV6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为 MeV2.08 MeV.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(c3108 m/s)的平方，即Emc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.

4、5 MeV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931.5 MeV，即Em的数值931.5 MeV注意：式中m的单位为kg，E的单位是J；式中m的单位是u，E的单位是MeV.针对训练1氘核(H)和氚核(H)结合成氦核(He)的核反应方程：HHHen17.6 MeV(1)这个核反应称为_(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文式中17.6 MeV是核反应中_(选填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量_(选填“增加”或“减少”)了_kg(保留一位有效数字)答案(1)聚变(2)放出减少31029解析在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由Emc2，可以求得m31029 kg.二、核反应类型的判断【例3】下列说法不正确的是()A.HHHen是聚变B.UnXeSr2n是裂变C.RaRnHe是衰变D.NaMge是裂变答案D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选项正确；B选项的核反应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选项正确；在C选项的核反

5、应中没有中子的轰击自发地放出了粒子，是衰变，C选项是正确的；而D选项应是衰变，不正确故答案为D.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(也可用质子、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(或多个)中等质量的核，并放出几个中子(4)核聚变：轻核聚合成中等质量的核反应针对训练2(多选)下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程答案BD解析选项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.对核聚变的理解及其核反应方程1科学家发现在月球上含有丰富的He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为HeHe2HHe，关于He聚变下列表述正确的是()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He聚变反应发电答案B解析核聚变反应中产生新的原

6、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2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HCNQ1，HNCXQ2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q1答案B解析根据核反应中质量数与电荷数守恒容易求得新核X的质量数为4、电荷数为2，即X是He；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反应的质量亏损大，根据爱因斯坦质能方程必然有Q1Q2.核反应类型的判断3现有三个核反应：NaMgeUnBaKr3nHHHen.下列说法正确的是()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，是裂变答案C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

7、序数较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.计算核聚变释放的能量4一个氘核(H)和一个氚核(H)结合成一个氦核(He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m12.014 1 u，氚核质量为m23.016 0 u，氦核质量为m34.002 6 u，中子质量为m41.008 7 u，求：(1)写出聚变的核反应方程；(2)此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？答案(1)HHHen(2)17.5 MeV3.5 MeV解析(1)核反应方程为HHHen.(2)此反应过程的质量亏损为m2.014 1 u3.016 0 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 8 u，E0.018 8931.5 MeV17.5 MeV.平均每个核子释放的核能为 MeV3.5 MeV.(时间：60分钟)题组一对核聚变的理解1(多选)下列说法中正确的是()A聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量B发生核聚变反应必须使核之间的距离接近到1015 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内C要使核发生聚变反应，必须克服核力做功D热核反应只有在人工控制下才能发生答

8、案AB解析由质能方程可知A正确；轻核结合成质量较大的核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确、C错误；热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错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聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大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，故反应后质量增加答案B解析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错误，B正确；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错误3太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着剧烈地()A衰变反应 B人工核反应C裂变反应 D热核反应答案D解析太阳的内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应4重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是()A裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C裂变过程和聚变过程都有质量增加D裂变过程和聚变过程都有质量亏损答案D解析重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损5太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是()A4HHe2e B.NHeOHC.UnXeSr10n D.UThHe答案A解析热核聚变反应是指轻核结合为质量较重的核的反应，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应C项中为裂变，D项

《高中物理 第4章 核能 3 核聚变 4 核能的利用与环境保护学案 鲁科版选修》由会员bin****86分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第4章 核能 3 核聚变 4 核能的利用与环境保护学案 鲁科版选修》请在金锄头文库上搜索。