高中物理 第十九章 原子核 7 核聚变课堂互动学案(新人教版)选修3-5.doc

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1、7　核聚变课堂互动三点剖析一、轻核的聚变聚变发生的条件(1)微观上，参与反应的原子核大小的尺寸范围，即10-15m，所有的核都带有正电，相互间存在着库仑排斥力.要使原子接近这种程度，必须使它们具有很大的动能来克服原子核之间强大的库仑斥力.(2)宏观上，要使原子核具有如此大的动能，就有把它加热到几百万摄氏度以上的高温.二、聚变能量的释放热核反应在宇宙中是很普遍的，太阳和很多恒星的内部温度高达107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放巨大的能量.聚变一旦发生，就不需要外界给它能量，靠自身的热就可以维持反应持续下去，在短时

2、间释放巨大的能量，这就是核聚变引起的核爆炸，人们利用核聚变反应制成的氢弹，其威力是原子弹的十几倍.三、核聚变与核裂变的差异(1)放能原理不同.核裂变是重核分裂成两个或多个中等质量的原子核放出核能的反应；核聚变是两个轻核结合成质量较大的原子核放出核能的反应.(2)放能多少不同.聚变比裂变放能要大得多.(3)原料的蕴藏量不同.聚变材料丰富，主要原料氘的储量比裂变的原料铀多得多.(4)可控性不同.裂变反应早已实现人工控制，被人类和平利用；聚变反应还未实现人工控制，未被人类和平利用.(5)安全、污染小.裂变堆的核燃料不仅产生强大的辐射，伤害人

3、体，而且贻害千年的废料也很难处理，核聚变的辐射则小得多.各个击破【例1】下列关于聚变的说法中，正确的是()A.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B.轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：聚变时，要使轻核之间的距离达到10-15m，所以必须克服库仑斥力做功.原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围.实验证明，原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹

4、爆炸获得.在太阳和许多恒星内部存在着热核反应.答案：ABCD【例2】一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是.已知的质量为2.013553u、的质量为3.013723u、质量为4.002000u、中子的质量为1.007276u、1u相当于931.5MeV的能量.求出释放的核能.解析：聚变前的总质量：聚变后的总质量：质量亏损为：Δm=0.018100u释放的能量为：ΔE=Δmc2=0.018100×931.54MeV=17.6MeV.答案：17.6MeV【例3】热核反应是一种理想能源的原因是()A.就每一个核子平均来说，比重核裂变时释

5、放的能量多B.对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C.热核反应的原料在地球上储量丰富D.热核反应的速度容易控制解析：实践表明，聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3—4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻.但是，目前只能是轻核聚变制造，人们还不能控制聚变反应及和平利用聚变时释放的核能，故正确选项为A、B、C.答案：ABC【例4】两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)，已知氘核质量mD=2.0136u，氦核质量mHe=3.0150u，中子质量mn=1.0087u,写

6、出聚变方程并求出释放的核能.(已知1uc2=931.5MeV)解析：聚变的核反应方程为：核反应中的质量亏损为：Δm=2mD-(mHe+mn)=(2×2.01360-3.0150-1.0087)u=0.0035u核反应释放的能量为：ΔE=Δmc2=0.0035uc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV.答案：，3.26MeV