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1、物理授课时间：第17周星期4单元（章节）课题第5章核能与社会本节课题裂变与聚变习题课三维目标1、加深理解裂变、聚变及核能概念；2、提高计算核能的能力。提炼的课题质量亏损核能的计算教学重难点核能的有关计算，典型的核反应方程的书写。教学手段运用教学资源选择练习册、学案等教学过程例1．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多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
2、量变多【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．例2．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026J，这些能量是( )①重核的裂变反应中产生的 ②轻核的聚变反应中产生的 ③原子核的衰变反应中产生的 ④热核反应中产生的A．①② B．②③ C．③④ D．②④【解析】 由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故
3、D正确．例3．(2013·青岛二中检测)关于核电站，以下说法正确的是( )A．核电站中的核反应是无法控制的B．目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核聚变C．采用增殖反应堆可以使核原料充分利用D．核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用【解析】 目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过控制棒控制反应速度的，A、B均错．采用增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量，C对．核废料具有放射性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D错．例4．聚变与裂变相比，下列说
4、法正确的是( )A．聚变比裂变产能效率高B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易C．原子弹的燃料是235UD．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆【解析】 聚变比裂变的平均结合能大，故A正确；在目前的条件下，核裂变要比核聚变容易很多，故B错；原子弹利用的核裂变燃料为235U，氢弹利用的核聚变需原子弹引爆，故C、D正确．课堂检测内容5.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近( )A.1036
5、kg B.1018kgC.1013kgD.109kg答案:D解析:根据爱因斯坦的质能方程,Δm=kg=4.4×109kg,D正确。6.已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的,它们的带电荷量如下表所示,表中e为元电荷。π+π-ud带电荷量+e-e+e-e-e+e下列说法正确的是( )A.π+由u和组成B.π+由d和组成C.π-由u和组成D.π-由d和组成答案:AD解析:根据电荷量关系可知,由于π+介子带有+e的电荷量,又由于π+介子
6、是由u夸克和d夸克组成,根据题意可知π+介子(+e)应由一个u夸克(+e)和反d夸克(+e)合成,同理π-介子由d夸克和反u夸克构成。7.天文观测表明,几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大;也就是说,宇宙在膨胀。星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即v=Hr。式中H为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定。为解释上述现象,有人提出一种理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体以不同的速度向
7、外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。(1)由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式是什么?(2)根据观测,哈勃常数H=3×10-2米/秒·光年,其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄约为多少年?答案:(1)T= (2)1×1010年解析:(1)由于爆炸后各星体做的是匀速运动,令宇宙年龄为T,则星球现距我们的距离为r=vT=HrT,得:T=。(2)T=年=1×1010年。8.两个中子和两个质子结合成一个氦核,同时释放
8、一定的核能,若已知中子质量为1.0087u,质子质量为1.0073u,氦核质量为4.0026u。试计算用中子和质子生成1kg氦时要释放的核能。答案:6.59×1014J解析:计算核能的步骤一般是:首先,写出核反应方程;其次,计算质量亏损Δm;然后根据质能方程ΔE=Δmc2计算核能。若Δm以原子质量单位(u)为单位,可直接用ΔE=Δm(u)×931.5MeV计算,此法较快且常用。两个质子和两个中子结合成氦核的反应为He质量亏损Δm=(2×1.0087+2×1.0073-4.0026)
