7　核聚变优秀获奖教案

19.7 核聚变

学案

阅读课本88-90页完成下列问题

一、核聚变

1．什么是核聚变？核反应方程？

2. 计算下列核聚变释放的能量

234

氘核的质量：m＝2.014102u 氚核的质量：m＝3.016050u

DαnT1H+1H2He+n10氦核的质量：m＝4.002603u 中子的质量：m=1.008665u

3.发生核聚变的条件

4.核聚变实现的方法

5．实例分析

(1)核武器：______，由普通炸药引爆________，再由________爆炸产生的高温高压引发热核爆炸．

(2)宇宙天体：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的____________．

二、受控热核反应

1．聚变与裂变相比有很多优点

2．约束核聚变材料的方法

三、典型例题

例1、两个中子和两个质子可以结合成一个氦核，已知中子的质量是1.008665u，质子的质量是1.007276u，氦核的质量是4.0026u，求此核反应的质量亏损和结合能。

-278(1u=1.66×10千克，

c=3×10m／s)

2.两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应21H1＋2→31H―1H＋1H，已知：氘核的质量为2.0136 u，氚核的质量为3.0156 u，氢核的质量为1.0073 u,1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV.试求：

(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少MeV? (2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核所具有的动能为多少MeV? 3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．氢弹爆炸时发生的核反应是(

) 41A.9→

124Be＋2He―6C＋0n

0B.234→234

90Th―

91Pa＋－1e 1901361C.235U＋n―→Sr＋Xe＋10

92038

540n 31D.2→41H＋1H―2He＋0n 4．有下列反应：

271①4→302He＋13Al―15P＋0n 14②3H＋H―→112He＋γ

14③19→16

9F＋1H―

8O＋2He 11361④235→90

92U＋0n―38Sr＋

54Xe＋100n＋γ

关于上面四个核反应方程，下列说法正确的是(

) A．①是原子核的人工转变的反应方程式

B．②是聚变的核反应方程式

C．③是α衰变的反应方程式

D．④是裂变的核反应方程式

学生总结本节课所学知识

参考答案

一、1.较大

高温

2.42He

3.产生更多

自身产生

4．(1)氢弹

原子弹

原子弹

(2)热核反应堆

二、1.(1)产能效率高

(2)丰富

氘

锂

锂

(3)氦

中子

质子

数量少

2.(1)环流器

(2)惯性

惯性

1．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．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．

16．选A

其核反应方程为21→41H＋20n―2He，则其反应中的质量亏损为[2(mp＋mn)－mHe]u，

所以ΔE＝[2(mp＋mn)－mHe]×931.5 MeV，A选项正确．

7．选ABD

根据各种定义可知：①是人工转变的反应方程式；②是聚变的核反应方程式；③并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不需要外界因素的影响；④是裂变的核反应方程式．故答案为A、B、D. 8．选B

由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知，一次核反应释放出的核能为ΔE＝Δmc2，则1 mol氘和1 mol氚核反应释放的能量为NAΔmc2. 09．解析：(1)核反应方程式为：41→41H―2He＋21e (2)该核反应中放出的结合能为：

ΔE＝(4mp－mHe－2me)c2

－解得ΔE≈23.7 MeV≈3.79×1012 J Pt(3)太阳每秒减少的质量为：Δm＝c2

解得：Δm≈4.2×109 kg －1240答案：(1)41H―→He＋2e

(2)3.79×10 J 121(3)4.2×109 kg 10．解析：设弹壳内装的是氘和氚，它们在高温下聚变生成氦，31核聚变方程为2→41H＋1H―2He＋0n. 3当一个氘核21H与一个氚核1H发生反应时放出的能量为

ΔE＝Δmc2＝(2.0136＋3.0166－4.0026－1.0087)×931.5 MeV≈17.6 MeV. 1 kg氦(42He)中所含的原子核数目为

1000N＝nNA＝4.0026×6.02×1023个≈1.5×1026个．

可求得合成1 kg氦时所释放的总能量为

E＝NΔE＝1.5×1026×17.6 MeV ＝2.64×1027 MeV. 答案：2.64×1027 MeV