2018版高中物理 第4章 核能 第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护教师用书 鲁科版选修3-5

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1、第3节　核聚变第4节　核能的利用与环境保护学习目标知识脉络1.知道聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量．(重点)2.了解可控热核反应及其研究和发展前景．(难点)3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类．(重点)4.了解核能利用的优势、危害及其防护措施.轻核聚变与可控热核聚变反应1．轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．2．太阳内部核聚变的反应方程H＋H→He＋n.3．核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．4．物质第四态—

2、—等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．5．约束等离子体的三种方式引力约束、磁约束、惯性约束．1．太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×)2．轻核发生聚变反应不需要条件．(×)3．轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．(√)为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】　氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹能力的国家才能制造氢弹．1．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必

3、须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，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，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温．2．轻核聚变是放能反应：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．3．核聚变的特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(3)普遍性：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热核反应堆．4．核聚变的应用(1)核武器——氢

4、弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．5．重核裂变与轻核聚变的区别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要大3～4倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多原料的蕴藏量核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7%主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1L海

5、水中大约有0.03g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300L汽油相当可控性速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能目前，除氢弹以外，人们还不能控制它1．(多选)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度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应D．裂变反应速度可以实现人工控制，但却不容易控制轻核聚变反应速度【解析】　聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错．聚变和裂变在能量流向

6、上也无直接关系，故B错．核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远大于所吸收的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C正确，现在已经能实现裂变反应速度的人工控制，但除氢弹外，还不能实现轻核聚变的人工控制，D正确．【答案】　CD2．(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，表述正确的是(　　)【导学号：64772054】A.H＋H―→He＋n是核聚变反应B.H＋H―→He＋n是β衰变C.U＋n―→Ba＋Kr＋3n是核裂变反应D.U＋n―→Xe＋

7、Sr＋2n是α衰变【解析】　H＋H―→He＋n是轻核聚变反应，A正确，B错误；U＋n―→Ba＋Kr＋3n和U＋n―→Xe＋Sr＋2n均为重核裂变反应，C正确，D错误．【答案】　AC3．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：H＋H―→He＋x，式中x是某种粒子．已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数

8、字)．【解析】　根据质量数和电荷数守恒可得x是n(中子)．核反应中的质量亏损为Δm＝2.0141u＋3.0161u－4.0026u－1.0087u＝0.0189u所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝17.6MeV.【答案】　n(或中子)　17.6对轻核聚变理解的两个误区(1)误认为聚变就是裂变的逆反应．产生这种误区的原因是对聚变和裂变的本