資源簡介

5.4核裂變與核聚變
一學科核心素養
物理觀念∶知道核聚變與和裂變的不同，通過核反應方程能計算所釋放的能量。
科學思維∶能夠分清楚裂變和聚變的含義，知道當前核聚變是不受控制的。
科學探究：通過核裂變的示意圖推理出三分裂和四分裂的概念，了解物理學常用的方法一—推理法。
科學態度與責任∶通過觀看我國原子彈氫彈的爆炸視頻，激發學生獻身國防的愛國主義熱情。
二學習重難點
重點：核裂變、核聚變。
難點：核裂變。
三課前預習
1．人工熱核反應：________彈。首先由化學炸藥引爆________彈，再由________彈爆炸產生的高溫高壓引發熱核爆炸。
2．核聚變
（1）定義：兩個 結合成質量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。
（2）核反應方程：。
（3）條件：使輕核的距離達到______m以內。
方法：加熱到很高的 。
（4）宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內部的氫核聚變成氦核釋放的 能。
（5）人工熱核反應：氫彈。首先由化學炸藥引爆 彈，再由 彈爆炸產生的高溫高壓引發熱核爆炸。
（6）核聚變與核裂變的比較
①優點：①輕核聚變產能 ；②地球上核聚變燃料氘和氚的儲量 ；③輕核聚變更為安全、清潔。
②缺點：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經受如此高的溫度。
解決方案： 約束和 約束。
3．核電站：利用核能發電，它的核心設施是________，它主要由以下幾部分組成：
（1）燃料：________。
（2）慢化劑：________、________和普通水（也叫輕水）。
（3）控制棒：為了調節中子數目以控制反應速度，還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒，它吸收________的能力很強，當反應過于激烈時，將鎘棒插入________一些，讓它多吸收一些________，鏈式反應的速度就會慢一些，這種鎘棒叫作________。
4．1.定義：兩個________結合成質量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。
2.核反應方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
3.條件：使輕核的距離達到________ m以內。
方法：加熱到很高的________。
5．（1）核反應堆中的“燃料”是，請完成核反應方程式；______、_______
（2）釷232經過6次衰變和4次衰變后變成一種穩定的元素。這種元素是鉛，它的質量數是_______，原子序數是______。
（3）請寫出銫發生衰變的核反應方程______[已知53號元素是碘（I），56號元素是鋇（）]
6．（1）關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有___________。
A．U→Th＋He是重核裂變
B．N＋He→O＋H是輕核聚變
C．H＋H→He＋n是α衰變
D．Se→Kr＋2e是β衰變
（2）現有四個核反應：
A．H＋H→He＋n
B．U＋n→X＋Kr＋3n
C．Na→Mg＋
D．He＋Be→C＋n
①___________是發現中子的核反應方程，_________是研究原子彈的基本核反應方程，___________是研究氫彈的基本核反應方程。
②B項中X的質量數為___________，中子數為___________。
7．為了解決能源問題，我國在能源開發方面取得了巨大的成就，下列關于能源的說法中正確的是_____。
①通過太陽能電池可以直接將太陽能轉化為電能。
②風能很不穩定，風力發電的功率很小，風力無法實現并網發電。
③一些質量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時會釋放出能量，核電站就是利用可控裂變來發電的。
④核能是通過核反應釋放的能量。因為核能的獲得不燃燒煤炭、焦炭等燃料，不會排放二氧化碳，所以被人們認為是一種最清潔、無污染的能源。
⑤質量較小的原子核聚合在一起發生聚變時，也會釋放出能量，核電站就是利用核聚變來發電的。
8．鏈式反應
中子轟擊重核發生裂變后，裂變釋放的中子繼續與其他重核發生反應，引起新的核裂變，使核裂變反應一代接一代繼續下去，這樣的過程叫作核裂變的________反應。
四自我檢測
1．Pu衰變為U釋放能量。已知Pu的質量為mPuU的質量為mU，真空中的光速為c，下列說法正確的是（　　）
A．Pu發生β衰變后產生的新核為U
B．Pu衰變為U，中子數減少2
C．溫度升高時Pu的衰變會加快
D．Pu衰變為U釋放的能量為（mPu-mU）c2
2．2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環流器二號M裝置在成都建成并首次實現利用核聚變放電。下列方程中，正確的核聚變反應方程是（　?。?br/>A．
B．BaKr+n
C．ThHe
D．HeA1n
3．中國社會科學院考古研究所研究員仇士華通過艱苦的努力，開創了碳十四考古年代學的探討之路，使中國的新石器考古學有了確切的年代序列而進入了一個新時期．外來的宇宙射線與地球高空大氣作用產生中子，中子和大氣氮核發生核反應生成14C，14C發生某種衰變后變成氮元素，已知14C的半衰期為5730年。下列說法中正確的是（　　）
A．生成14C的核反應為：
B．14C發生的衰變為衰變
C．100個原子經過5730年后還剩下50個沒有衰變
D．當環境溫度發生變化時，14C衰變的半衰期可能會發生變化
4．在超導托卡馬克實驗裝置中，質量為m1的與質量為m2的發生核聚變反應，生成質量為m3的新核，同時放出質量為m4的X，若已知真空中的光速為c，下列說法正確的是（　?。?br/>A．該反應屬于a衰變
B．該反應釋放的核能為（m1+m2-m3-m4）c2
C．X為電子，最早由查德威克通過實驗發現的
D．該核反應是目前利用核能的主要方式
5．大量研究發現，太陽的巨大輻射能量來自于輕核聚變，事實上在宇宙中的許多恒星內部時刻在激烈地進行著聚變反應。目前在實驗室中能觀察到的一種典型的核聚變反應是HH→Hen+17.6MeV，對這個反應的認識，下列說法正確的是（　?。?br/>A．這個反應必須在高溫下才能進行，是一種化學反應
B．一個H和一個H的質量和一定小于一個He和一個n的質量和
C．反應中釋放17.6MeV的能量是以內能形式出現的
D．He的比結合能要大于H的比結合能
6．下列方程中屬于核聚變的是（　?。?br/>A．
B．
C．
D．
7．貝可勒爾在120年前首先發現了天然放射現象，如今原子核的放射性在眾多領域中有著重要作用，下列屬于放射性元素衰變的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．2020年3月2日9時12分，我國具有完全．白主知識產權的三代核電“華龍號”全球首堆——中核集團福清核電5號機組熱態性能試驗基本完成，為后續機組裝料、并網發電等工作奠定了堅實基礎。該機組正式運行后的核反應方程之一為，下列說法正確的是（　?。?br/>A．該核反應中，是質子
B．該核反應屬于熱核反應
C．的比結合能比的比結合能大
D．該核反應的產物的結合能之和小于反應物的結合能之和
9．下列說法中錯誤的是（　　）
A．盧瑟福通過實驗發現了質子的核反應方程為
B．鈾裂變的核反應是：
C．質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，質子和中子結合成一個α粒子，釋放的能量是：(2m1+2m2﹣m3)c2
D．原子核的半衰期只與原子核本身的性質有關，與物理和化學狀態無關
10．我國著名物理學家于敏院士被譽為“中國氫彈之父”，曾榮獲“共和國勛章”。下列關于原子與原子核說法正確的是（　?。?br/>A．原子彈的反應原理是核裂變，反應方程為
B．氫彈的反應原理是核聚變，反應方程為
C．一個處于能級的氫原子，自發地向低能級躍遷的過程中最多能夠輻射5種不同頻率的電磁波
D．無論是核聚變還是核裂變，反應后原子核結合能增大，核子結合越牢固，原子核越穩定
參考答案：
三課前預習
1． 氫 原子 原子
2．輕核10-15m 溫度 核 原子 原子 效率 高 豐富 磁 慣性
3． 反應堆 鈾棒 石墨 重水 中子 深 中子 控制棒
4． 輕核 10-15 溫度
5． 38 136 208 82
6． D D B A 144 88
7．①③
8．鏈式
四自我檢測
1．B
2．A
3．A
4．B
5．D
6．A
7．A
8．C
9．B
10．C

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