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1、1第6节核_聚_变(对应学生用书页码P47)一、热核反应1核聚变轻原子核聚合成较重原子核的反应。2核聚变较裂变的优越性(1)相同质量的燃料下，放出的能量更多。(2)不产生放射性废料。(3)燃料储量非常丰富。3热核反应因为核聚变要在高达108_K的温度下才能发生，故核聚变反应也称热核反应。4热核反应的应用目前主要用在核武器上，如氢弹。二、可控核聚变反应1托卡马克是一种环形磁约束受控热核反应装置，也叫环流器。2超导托卡马克把超导技术应用在产生托卡马克强磁场的线圈上。三、恒星演化中的核反应1恒星的形成恒星主要是由遍布宇宙中的极其弥散的气态尘埃聚集形成的，且内部发生聚变反应。2恒星的演变恒星内部随聚变
2、反应的发生，核燃料减少经慢长时间最终将成为残骸。(对应学生用书页码P47)对核聚变的理解1.聚变轻原子核聚合成较重原子核的反应叫聚变。例如：HHHen17.60 MeV。2热核反应轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，这种在很高温度下产生的聚变又叫热核反应。3聚变比裂变反应放出更多能量的原因(1)平均每个核子释放能量较多，是裂变反应的23倍。如一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量17.6 MeV，平均每个核子放出能量约3.5 MeV；而铀235裂变时，平均每个核子放出能量为1 MeV。(2)同样质量的情况下，轻核的核子个数多，如氘和氚聚变为1 kg氦时放出的能量为E1，则
3、E16.02102317.6 MeV2.651033 eV。假设一个铀核裂变时平均放出的能量为200 MeV，则1 kg铀核全部裂变时放出能量为E2，即E26.021023200 MeV5.121032 eV，得：5.2。1下列说法中正确的是()A聚变反应从外界吸收能量B聚变反应向外界放出能量C聚变反应可以无条件地进行D聚变反应必须使核之间的距离接近1015 m解析：选BD聚变反应时有质量亏损，所以会向外界放出能量。聚变必须使核之间的距离接近1015 m，才能发生聚变反应生成新核，所以是有条件的。重核裂变与轻核聚变的对比比较项目重 核 裂 变轻 核 聚 变放能原理把重核分裂成两个或多个中等质量
4、的核，并释放出核能两个轻核结合成质量较大的核，并释放出核能放能多少聚变反应平均每个核子释放的核能比裂变反应要大得多核废料的处理难度比较困难比较容易原料的蕴藏量储量较少，特别是U主要原料氘储量非常丰富可控性比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用重核裂变释放核能目前除氢弹以外，还不能进行人工控制2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：选ABC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34倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富
5、，其放射性污染也较裂变轻。但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应、和平利用聚变时释放的核能。故正确选项为A、B、C。(对应学生用书页码P48)对轻核聚变的理解例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聚变必须将反应物加热至数百万摄氏度以上高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大的能量解析A选项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，其实不然，因为二者的反应物与生成物全然不同，裂变是重核分裂成中等质量的核，而聚变则是轻核聚合成为较重的核，无直接关联，并非互为逆反应。B选项，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不相反。C
6、选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万摄氏度高温，但聚变一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的说来，聚变反应还是释放能量，故正确答案为D。答案D轻核聚变释放的能量例2太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。(mp1.007 3 u，m4.001 5 u，me0.000 55 u)(1)写出这个核反应方程。(2)这一核反应释放出多少能量？解析(1)核反应方程是4HHe2e。(2)这一核反应的质量亏损是m4mpm2me0.026 6 u，Emc20.026 6931.5 MeV24.78 MeV。答案
7、(1)见解析(2)24.78 MeV写核聚变反应方程与其他核反应方程一样，仍需要遵守质量数守恒和电荷数守恒的原则，放出核能的计算仍要根据爱因斯坦质能方程求解。(对应学生用书页码P48)1发生热核反应的办法有()A用中子轰击B保持室温环境、增大压强C把物体加热到几百万摄氏度以上D用光子照射解析：选C要发生热核反应，必须使轻核接近核力发生作用的距离1015m，这就要求原子核应具有足够的动能，方法是给原子核加热，使其达到几百万摄氏度的高温。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大C聚变反应中粒子的比结合能变小
8、D聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加 解析：选B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，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误。3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目前核电站都采用聚变反应发电解析：选B聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量，但目
9、前核电站都采用铀核的裂变反应。4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，是裂变解析：选C中的e是粒子，故发生的是衰变，是重核分裂成质量较小的核，是裂变，是典型的聚变，所以C正确。5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轻核聚变需几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应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核裂变反应解析：选ABC轻核聚变时，要使轻核之间距离达到1015 m，
10、所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都存在着热核反应，D错误。6钱学森被评为“2007感动中国十大人物”，他参与了我国第一颗原子弹和第一颗氢弹的研制工作。下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是()A.NHeOHB.UnSrXe10nC.UThHeD.HHHen解析：选BD“两弹”指原子弹和氢弹，它们的核反应属于重核的裂变与轻核的聚变，故应选B、D。7EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设
11、计、自主建造而成的，它成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是2HHen3.26 MeV若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)()A0.53.26 MeVB3.26 MeVC0.5NA3.26 MeV DNA3.26 MeV解析：选C根据核反应方程可知，两个氘核聚变释放的能量为3.26 MeV，那么2 g氘核(即1 mol氘核)聚变释放的能量为0.5NA3.26 MeV，所以C正确。8已知一个氢原子的质量为1.67361027 kg，一个锂原子的质量为11.65051027 kg，一个氦原子的质
12、量为6.64671027 kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个粒子，核反应方程为HLi2He。根据以上信息，以下判断正确的是()A题中所给的核反应属于衰变B题中所给的核反应属于轻核聚变C根据题中信息，可以计算核反应释放的核能D因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放的核能解析：选C核反应类型是人工核转变，A、B两项均错误，反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个核外电子，因此只要将一氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程Emc2可以计算释放的核能，C选项正确
13、。9(北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：选C根据质量方程Emc2知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速c平方的乘积，C正确，A、B、D错误。10关于粒子，下列说法正确的是()A电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B强子都是带电的粒子C夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位解析：选D由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成
14、不同的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为e和等，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故C错误，D正确。11我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列，如图361所示。该反应所进行的聚变过程是HHHen，反应原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到。图361(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：_n_H。(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数NA取6.01023 mol1)(3)一个氚核和一个氘核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.61013 J，求该核聚变过程中的质量亏损。解析：(1)核反应方程为：LinHeH。(2)因为1 g氚为 mol，根据核反应方程，实现核转变的Li也为 mol，
