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5.4核裂變與核聚變
一學(xué)科核心素養(yǎng)
物理觀念∶知道核聚變與和裂變的不同，通過核反應(yīng)方程能計算所釋放的能量。
科學(xué)思維∶能夠分清楚裂變和聚變的含義，知道當(dāng)前核聚變是不受控制的。
科學(xué)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(xué)常用的方法一—推理法。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過觀看我國原子彈氫彈的爆炸視頻，激發(fā)學(xué)生獻(xiàn)身國防的愛國主義熱情。
二學(xué)習(xí)重難點
重點：核裂變、核聚變。
難點：核裂變。
三課前預(yù)習(xí)
1．核聚變
（1）定義：兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變。
（2）核反應(yīng)方程：。
（3）條件：使輕核的距離達(dá)到______m以內(nèi)。
方法：加熱到很高的溫度。
（4）宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內(nèi)部的氫核聚變成氦核釋放的核能。
（5）人工熱核反應(yīng)：氫彈。首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸。
（6）核聚變與核裂變的比較
①優(yōu)點：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬α控S富；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(jīng)受如此高的溫度。
解決方案：磁約束和慣性約束。
2．1.定義：兩個________結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫作核聚變。
2.核反應(yīng)方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
3.條件：使輕核的距離達(dá)到________ m以內(nèi)。
方法：加熱到很高的________。
3．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
中子轟擊重核發(fā)生裂變后，裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng)，引起新的核裂變，使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去，這樣的過程叫作核裂變的________反應(yīng)。
4．核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化情況是：________能通過熱交換器轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為________能，最后通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為________能．
5．不同的原子核的比結(jié)合能是不一樣的，比結(jié)合能________（填“越大”或“越小”）的原子核越穩(wěn)定，氘核和氚核聚變的核反應(yīng)方程為H＋H→He＋n，已知H的比結(jié)合能是2.78 MeV，H的比結(jié)合能是1.09 MeV，He的比結(jié)合能是7.03 MeV，則該核反應(yīng)所________（填“釋放”或“吸收”）的能量為______MeV。
6．我國自主研發(fā)制造的熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻(xiàn)。核聚變的一種反應(yīng)方程為，其中粒子X是______，He的比結(jié)合能______（選填“大于”、“等于”或“小于”）的比結(jié)合能。
7．在下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是_____________________，屬于β衰變的是____________________，屬于裂變的是___________________，屬于聚變的是_________________（填正確答案標(biāo)號）。
A．
B．
C．
D．
E．
F．
G．
8．工作原理
核燃料發(fā)生________釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高，水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外________，把反應(yīng)堆內(nèi)的________傳輸出去，用于________，同時也使反應(yīng)堆冷卻。
9．秦山核電站是我國自行設(shè)計、建造和運(yùn)營管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電站。在一次核反應(yīng)中一個中子轟擊U變成Xe、Sr和若干個中子，已知U、Xe、Sr的比結(jié)合能分別為7.6MeV、8.4MeV、8.7MeV，則該核反應(yīng)方程為______Sr比Xe更______。（選填穩(wěn)定或不穩(wěn)定）
四自我檢測
1．中國社會科學(xué)院考古研究所研究員仇士華通過艱苦的努力，開創(chuàng)了碳十四考古年代學(xué)的探討之路，使中國的新石器考古學(xué)有了確切的年代序列而進(jìn)入了一個新時期．外來的宇宙射線與地球高空大氣作用產(chǎn)生中子，中子和大氣氮核發(fā)生核反應(yīng)生成14C，14C發(fā)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(yīng)為：
B．14C發(fā)生的衰變?yōu)樗プ?br/>C．100個原子經(jīng)過5730年后還剩下50個沒有衰變
D．當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，14C衰變的半衰期可能會發(fā)生變化
2．月球儲藏大量可控核聚變理想燃料氦－3（），2020年12月1日，我國“嫦娥五號探測器”成功著陸月面后開始“挖土”并成功帶回地面供科學(xué)研究。可控核聚變可以采用＋→＋x或＋→＋y下列說法正確的是(　　)
A．x是質(zhì)子
B．y是正電子
C．核聚變過程發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能
D．比的原子核更穩(wěn)定
3．典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出三個中子，核反應(yīng)方程是，部分原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．核反應(yīng)方程中，X粒子是電子
B．核反應(yīng)方程中，X粒子是質(zhì)子
C．、和相比，核的比結(jié)合能最大，它最穩(wěn)定
D．、和相比，的核子數(shù)最多，它的結(jié)合能最大
4．下列方程中屬于核聚變的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．輕核的聚變反應(yīng)會釋放大量的能量，同時核聚變產(chǎn)物一般不會污染環(huán)境，是人類獲得能源的理想方式。核聚變反應(yīng)過程主要是以下四種：
＋→＋X1＋3.27MeV
＋→＋X2＋4.04MeV
＋→＋X3＋17.85MeV
＋→＋X4＋18.34MeV
對上面的反應(yīng)中的X1、X2、X3、X4，屬于中子的是（　　）
A．X1、X2、X3、X4 B．X2、X3、X4
C．X3、X4 D．X1、X3
6．氘和氦3進(jìn)行的核反應(yīng)可作為核電站的能源，核反應(yīng)的產(chǎn)物之一是。則下列說法正確的是（　　）
A．核反應(yīng)方程為
B．該核反應(yīng)的產(chǎn)物具有很強(qiáng)的放射性
C．該核反應(yīng)和是同一類核反應(yīng)
D．該核反應(yīng)和核反應(yīng)都只需要高溫
7．關(guān)于近代物理知識下列說法中正確的是（　　）
A．核反應(yīng)方程中，生成物X的中子數(shù)為128
B．鈾235吸收慢中子裂變成中等質(zhì)量原子核的過程中，核子的平均質(zhì)量變大
C．一個中子可轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子，同時釋放出能量
D．在輻射防護(hù)中，可以用電磁場來加速、減速以及束縛中子
8．科學(xué)研究表明，太陽核心的溫度極高、壓力極大，使得太陽內(nèi)部每4個氫核（）轉(zhuǎn)化為1個氦核（）和幾個正電子并釋放出大量能量。假設(shè)生成的所有正電子均定向移動，且正電子在8×10﹣4s時間內(nèi)定向移動形成的平均電流為8.0×10﹣8A，已知電子的電荷量為1.6×10﹣19C，則在這段時間內(nèi)發(fā)生核聚變的氫核（）的個數(shù)為（　　）
A．8.0×108 B．4.8×108 C．3.2×108 D．2.4×108
9．在超導(dǎo)托卡馬克實驗裝置中，質(zhì)量為m1的與質(zhì)量為m2的發(fā)生核聚變反應(yīng)，生成質(zhì)量為m3的新核，同時放出質(zhì)量為m4的X，若已知真空中的光速為c，下列說法正確的是（　　）
A．該反應(yīng)屬于a衰變
B．該反應(yīng)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(fā)現(xiàn)的
D．該核反應(yīng)是目前利用核能的主要方式
10．月球儲藏大量可控核聚變理想燃料氦，2020年12月1日，我國“嫦娥五號”探測器成功著陸月面后開始“挖土”并成功帶回地球供科學(xué)研究。可控核聚變可以采用或。下列說法正確的是（　　）
A．X是質(zhì)子 B．Y是正電子
C．核聚變過程發(fā)生質(zhì)量虧損，釋放核能 D．比的原子核更穩(wěn)定
參考答案：
三課前預(yù)習(xí)
1．10-15m
2． 輕核 10-15 溫度
3．鏈?zhǔn)?br/>4． 核 機(jī)械 電
5． 越大 釋放
6． 中子 大于
7． C AB##BA E F
8． 核裂變 循環(huán)流動 熱量 發(fā)電
9． U+n→Xe＋Sr＋10n 穩(wěn)定
四自我檢測
1．A
2．C
3．D
4．A
5．D
6．A
7．C
8．A
9．B
10．C
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