7　核聚变教案设计范例

核聚变

1. 了解聚变反应的特点及其条件。了解可控热核反应及其研究和发展。

2. 知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制，将为人类提供广阔的能源前景。

1. 核聚变

两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫作⑧聚变。聚变的条件：要加热到几百万摄氏度的高温。

2. 受控热核反应

聚变与裂变相比有很多优点：轻核聚变产能效率高；地球上聚变燃料的⑨储量丰富；轻核聚变反应更为⑩安全、清洁。

主题：探究核聚变

情景：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功，这是继1964年我国成功爆炸第一颗原子弹之后，在核工业领域取得的又一个震惊世界的壮举，它标志着中国核武器的发展进入了一个新阶段。阅读教材相关内容，回答下面的问题。

问题：(1)什么是核聚变?为什么核聚变能释放巨大的能量? (2)相对于核裂变的应用，核聚变的应用有哪些优点? (3)为什么要使热核反应受控更难?

1. (考查核反应类型)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(

)

A

U

Th

He是α衰变

B

N

He

O

H是β衰变

C

H

H

He

n是轻核聚变

D

Se

Kr+

-

e是重核裂变

2. (考查核聚变规律)关于聚变，以下说法正确的是(

) A. 两个轻核聚合为质量较大的原子核放出的能量比裂变物质的一个原子核裂变时放出的能量大很多倍

B. 同样质量的聚变物质发生聚变时放出的能量比同样质量的裂变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要大于临界体积

D. 发生裂变反应时原子核必须有足够大的动能

3. (考查粒子)目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为-e，e为元电荷。下列论断可能正确的是(

)

A. 质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成

B. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成

C. 质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成

D. 质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成

4. (考查核聚变)一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是

H+

H

He+

n，其中氘核的质量mD=2. 014102 u、氚核的质量mT=3. 016050 u、氦核的质量mα=4. 002603 u、中子的质量mn=1. 008665 u，1 u=1. 6606×10-27 kg，e=1. 6022×10-19 C，求该核反应所释放的能量。

拓展一：核裂变

1. 裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核 U为燃料的反应堆中， U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：

U

n Xe+

Sr+

n。已知 mU=235. 0439 u，mn=1. 0087 u，mXe=138. 9178 u，mSr=93. 9154 u，已知1 u的质量对应的能量为9. 3×102 MeV，求放出的能量。

拓展二：核聚变

2. 有一种聚变反应：四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。问：

(1)该聚变反应释放多少能量? (2)若1 g氢完全聚变，能释放多少能量? (3)1 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能?(已知煤的燃烧值q=3. 36×107 J/kg，氢核质量为1. 008142 u，氦核质量为4. 001509 u，1 u的质量对应的能量为931. 5 MeV)