《高二物理4-3,4-4《核聚變》《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高二物理4-3,4-4《核聚變》《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》（29頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)核聚變 第4節(jié)核能的利用與環(huán)境保護(hù) 1 知道聚變和聚變反應(yīng)的特點(diǎn) 2 能寫出聚變方程并計(jì)算聚變釋放的能量 3 了解受控?zé)岷朔磻?yīng) 4 了解核能的利用 一 輕核聚變 定義 采用輕核聚合成 引起結(jié)合能變化的核反應(yīng) 稱為輕核聚變 核反應(yīng)舉例 能量變化 輕核聚變后 平均結(jié)合能 反應(yīng)中會 能量 二 可控?zé)岷司圩兎磻?yīng) 熱核聚變反應(yīng)的條件 必須使它們的距離達(dá)到 m以下 使核具有足夠的 輕核才能夠發(fā)生聚變 較重核 增加 釋放 10 15 動能 約束聚變材料的方法 三 核能的利用與環(huán)境保護(hù) 核電站 是利用核能發(fā)電 它的核心設(shè)施是 核電站就是將反應(yīng)堆釋放的 能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電廠 核武器原子彈和氫彈是眾所周知的兩種核武器 1 原子彈 是一種沒有減速劑 不加控制的爆炸性 反應(yīng)裝置 2 氫彈 是一種靠 不需人工控制而實(shí)現(xiàn) 的反應(yīng)裝置 引力約束 磁約束 慣性約束 核反應(yīng)堆 鏈?zhǔn)?慣性約束 聚變 核 1 優(yōu)勢 核能發(fā)電比燃煤發(fā)電的成本低 核電站對環(huán)境污染比燃煤發(fā)電小得多 2 危害 核廢料具有高放射性 核能的優(yōu)勢與危害 要使輕核聚變 必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離10 15m 這要克服電荷間強(qiáng)大的斥力作用 要求使輕核具有足夠大的動能 要使原子核具有足夠大的動能 就要給它們加熱 使物質(zhì)達(dá)到幾百萬開爾文的高溫 從比結(jié)合能的圖線看 輕核聚變后比結(jié)合能增加 因此聚變反應(yīng)是一個放能反應(yīng) 核聚變的發(fā)生條件及特點(diǎn) 聚變發(fā)生的條件 放能反應(yīng) 應(yīng)用 1 核武器 氫彈 2 可控?zé)岷朔磻?yīng) 目前處于探索階段 輕核聚變與重核裂變的區(qū)別 以下說法正確的是 A 聚變是裂變的逆反應(yīng)B 如果裂變釋放能量 則聚變反應(yīng)必定吸收能量C 聚變須將反應(yīng)物加熱至數(shù)百萬開爾文以上的高溫 顯然是吸收能量D 裂變與聚變均可釋放巨大的能量 典例1 對核聚變的理解及其核反應(yīng)方程 解析A選項(xiàng)從形式上看 裂變與聚變似乎是互為逆反應(yīng) 但其實(shí)不然 因?yàn)槎叩姆磻?yīng)物和生成物完全不同 裂變是重核分裂成中等核 而聚變則是輕核聚合成為次輕核 無直接關(guān)聯(lián) 并非互為逆反應(yīng) B選項(xiàng)既然裂變與聚變不是互為逆反應(yīng) 則在能量流向上也不必相反 C選項(xiàng)要實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng) 必須使參加反應(yīng)的輕核充分接近 需要數(shù)百萬開爾文的高溫提供能量 但聚變反應(yīng)一旦實(shí)現(xiàn) 所釋放的能量遠(yuǎn)大于所吸收的能量 因此 總的來說 聚變反應(yīng)還是釋放能量 答案D 據(jù)新華社報(bào)道 由我國自行設(shè)計(jì) 研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置 又稱 人造太陽 已完成了首次工程調(diào)試 下列關(guān)于 人造太陽 的說法中正確的是 答案AC 變式1 下列說法不正確的是 解析A選項(xiàng)中是兩個質(zhì)量較輕的核結(jié)合成了一個質(zhì)量較重的核 是聚變反應(yīng) 故A說法正確 B選項(xiàng)的核反應(yīng)中是鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€ 或更多 中等質(zhì)量的核 并放出幾個中子 是裂變反應(yīng) 故B說法正確 在C選項(xiàng)的核反應(yīng)中沒有中子的轟擊自發(fā)地放出了 粒子 是 衰變 C說法是正確的 而D應(yīng)是 衰變 故不正確 故答案為D 答案D 典例2 核反應(yīng)類型的判斷 借題發(fā)揮主要核反應(yīng)類型有 1 衰變 衰變是原子核自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核并輻射出 或 粒子 2 人工轉(zhuǎn)變 人工轉(zhuǎn)變常用 粒子 也可用中子等 轟擊原子核 該核捕獲 粒子后產(chǎn)生新原子核 并放出一個或幾個粒子 3 核裂變 核裂變時鈾核捕獲中子裂變?yōu)閮蓚€ 或更多 中等質(zhì)量的核 并放出幾個中子 4 核聚變 輕核聚變時也會放出中子 下列說法正確的是 解析本題考查了核反應(yīng)的相關(guān)知識 意在考查考生對天然放射現(xiàn)象 重核裂變 輕核聚變 原子核的人工轉(zhuǎn)變等相關(guān)知識的記憶及分析判斷能力 選項(xiàng)A D為原子核的人工轉(zhuǎn)變 選項(xiàng)B為輕核聚變 選項(xiàng)C為原子核的衰變 故選項(xiàng)B D正確 答案BD 變式2 一個質(zhì)子和兩個中子聚變?yōu)橐粋€氚核 已知質(zhì)子質(zhì)量mH 1 0073u 中子質(zhì)量mn 1 0087u 氚核質(zhì)量m 3 0180u 求 1 寫出聚變方程 2 釋放出的核能多大 3 平均每個核子釋放的能量是多大 2 質(zhì)量虧損 m mH 2mn mT 1 0073 2 1 0087 3 0180 u 0 0067u 典例3 計(jì)算核聚變釋放的能量 釋放的核能 E mc2 0 0067 931 5MeV 6 24MeV 答案見解析借題發(fā)揮輕核聚變釋放核能的計(jì)算方法 1 根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程 用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損 m 的千克數(shù)乘以真空中的光速 c 3 108m s 的平方 即 E mc2 2 根據(jù)1原子質(zhì)量單位 u 相當(dāng)于931 5MeV能量 用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931 5MeV 即 E m 931 5MeV 注意 式 中 m的單位為kg 式 中 m的單位是u E的單位是MeV 一個氘核和一個氚核聚變成氦核 放出一個中子 這個反應(yīng)中放出了多少核能 已知mD 2 014102u mT 3 016050u mHe 4 002603u mn 1 008665u 解析質(zhì)量虧損為 m mD mT mHe mn 0 018884u 該反應(yīng)放出的能量為 E 0 018884 931 5MeV 17 59MeV 答案17 59MeV 變式3 A 聚變反應(yīng)不會釋放能量B 聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C 聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D 目前核電站都采用聚變反應(yīng)發(fā)電 對核聚變的理解及其核反應(yīng)方程 1 解析核聚變反應(yīng)中產(chǎn)生新的原子核 同時由于發(fā)生了質(zhì)量虧損 會有核能的釋放 這是人類利用核能的途徑之一 目前核電站大多采用重核裂變的方法來釋放與利用核能發(fā)電 答案B 某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論 其中的兩個核反應(yīng)方程為方程中Q1 Q2表示釋放的能量 相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表 以下推斷正確的是 2 答案B A 是裂變 是 衰變 是聚變B 是聚變 是裂變 是 衰變C 是 衰變 是裂變 是聚變D 是 衰變 是聚變 是裂變 核反應(yīng)類型的判斷 3 解析原子核自發(fā)地放出某種粒子成為新的原子核 叫做衰變 為 衰變 原子序數(shù)較大的重核分解成原子序數(shù)較小的原子核 叫做重核裂變 為裂變 原子序數(shù)很小的原子核聚合成原子序數(shù)較大的原子核 叫做輕核聚變 為聚變 故正確答案為C 答案C 1 寫出聚變的核反應(yīng)方程 2 此反應(yīng)過程中釋放的能量為多少 平均每個核子釋放出多少核能 2 此反應(yīng)過程的質(zhì)量虧損為 m 2 0141u 3 0160u 4 0026u 1 008665u 0 018835u 計(jì)算核聚變釋放的能量 4 E mc2 0 018835 931 5MeV 17 5MeV 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全