第十九章 原子核 第7节、第8节　核聚变　粒子和宇宙-高中物理选修3-5【赢在微点】轻松课堂word

第7节、第8节　核聚变　粒子和宇宙 学习目标 练法指导 1.知道轻核的聚变反应，关注受控聚变反应研究的进展。 2．初步了解粒子物理学的基础知识。 3．初步了解恒星的演化，思考科学技术与社会进步的关系。 1.了解核聚变的特点，会书写核聚变反应方程。 2．通过计算了解核聚变比核裂变放出更多的能量。 3．了解粒子物理学的简单知识，了解恒星的演化过程。 ———　　课/前/预/习·轻/松/搞/定　　——— 要点辨析 1．核聚变平均每个核子放出的能量比核裂变反应平均每个核子放出的能量大(√) 2．热核反应只能用于核武器的制作，没有其他用途(×) 3．实现热核反应的控制难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度(√) 4．夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍(×) 5．太阳目前正处于氢通过热核反应转变为氦的阶段，以电磁波的形式向外辐射核能(√) 预习自检 1．(多选)关于聚变，以下说法正确的是(　　) A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量 B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多倍 C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积 D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能 解析　两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故A错误；聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多，这点我们由聚变反应的特点就可以知道，故B正确；裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服电荷间强大的斥力做功，故C错误，D正确。 答案　BD 2．一个氘核(H)与一个氚核(H)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，该聚变过程中(　　) A．吸收能量，生成的新核是He B．放出能量，生成的新核是He[来源:Zxxk.Com] C．吸收能量，生成的新核是He D．放出能量，生成的新核是He 解析　由质量数和电荷数守恒可判断产生的新核是He，其核反应方程式为H＋H―→n＋He，由聚变反应中出现质量亏损可知，该反应放出能量，B选项正确。[来源:Zxxk.Com] 答案　B 3．发生轻核聚变的条件是(　　) A．用中子轰击 B．保持室温环境，增大压强 C．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温 D．用γ光子照射 解析　发生轻核聚变的条件是使核的距离十分接近，达到10－15 m，这就要使原子核获得很大的动能，所用方法是把它们加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫作热核反应，C选项正确。 答案　C 4．关于粒子的分类，目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的(　　) A．媒介子、夸克、强子 B．夸克、轻子、强子 C．媒介子、轻子、强子 D．质子、中子、电子 解析　按照粒子与各种相互作用的不同关系，把粒子分为三大类，即强子、轻子和媒介子。 答案　C 5．重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个主要途径，下列说法正确的是(　　) A．裂变和聚变的过程中都有质量亏损 B．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量不变 C．裂变过程质量不变，聚变过程有质量亏损 D．裂变和聚变过程中质量都增加 解析　裂变和聚变都是释放核能的反应，因此都有质量亏损。 答案　A 6．如图所示，托卡马克(tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnet(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上信息，下列判断错误的是(　　)[来源:Zxxk.Com] A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量和太阳发光的原理类似 B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出 C．这种装置是科学家设想的其中一种方案 D．该装置是利用聚变物质的惯性进行约束 解析　聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A对；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用旋转而不溢出，故B对，该装置是科学家设想的，其中一种方案是磁约束装置，另一种方案是利用聚变物质的惯性进行约束，故C对D错。 答案　D 7．把氢核聚变反应简化为4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(ν0)，已知质子质量mp＝1.007 3 u，氦核质量mα＝4.001 5 u，电子质量me＝0.000 55 u，原子质量单位：1 u＝1.660 566×10－27 kg，真空中光速c＝3.0×108 m/s。 (1)写出该氢核聚变反应的方程； (2)计算一次核反应释放多少焦耳的能量。 解析　(1)聚变反应方程为4H→He＋2e＋2ν0。 (2)质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me， 释放的能量为ΔE＝Δmc2≈4×10－12