19.7核聚变
19.7核聚变
BD
19.7核聚变 19.8粒子和宇宙
学习目标
• 1．了解聚变反应的特点及其条件. • 2．了解可控热核反应及其研究和发展. • 3．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。 • 4、知道宇宙中的粒子。
带着问题先学
• 1、看比结合能曲线（图19.5-3），想一想 为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变 反应释放更多的核能？ • 2、试从微观和宏观两个角度说明核聚变发 生的条件？ 重点 • 3、氢弹爆炸原理是什么？氢弹的构造简介 及其爆炸情况。 • 4、还能通过什么方法实现核聚变？ • 5、重核裂变与氢核聚变对比有什么优点和 重点 缺点？
2．下列说法中正确的是：（ B ） A．聚变反应从外界吸收能量； B．聚变反应向外界放出能量； C．聚变反应可以无条件进行； D．聚变反应必须使核之间距离接近10-15m。
D
• 4．热核反应是一种理想能源的原因是 ( ABC) • A．就平均每一个核子来说，热核反应比 重核裂变时释放的能量多 • B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较 容易处理 • C．热核反应的原料在地球上储量丰富 • D．热核反应的速度容易控制
一、核聚变的利用——氢弹
弹体 普通炸药 铀235 外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置 小 型 原 子 弹
三种炸药：
普通炸药 爆炸 裂变 聚变
1 0
Ｕ235
氘、氚
2 1
H H He核聚变普遍存在于宇宙中，宇宙 中也存在大量的核聚变原料。
地球上科学家的一些可能实现可控 核聚变的设想
• 日英开发出激光核聚变新方法、有人提出 利用点解重水的方法实现低温核聚变
二、可控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用 聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的 可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研 究成果。
人教版高中物理教案-核聚变
第十九章原子核新課標要求1．內容標準（1）知道原子核的組成。
知道放射性和原子核的衰變。
會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義。
（2）瞭解放射性同位素的應用。
知道射線的危害和防護。
例1 瞭解放射性在醫學和農業中的應用。
例2 調查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，瞭解相關的國家標準。
（3）知道核力的性質。
能簡單解釋輕核與重核內中子數、質子數具有不同比例的原因。
會根據質量數守恆和電荷守恆寫出核反應方程。
（4）認識原子核的結合能。
知道裂變反應和聚變反應。
關注受控聚變反應研究的進展。
（5）知道鏈式反應的發生條件。
瞭解裂變反應堆的工作原理。
瞭解常用裂變反應堆的類型。
知道核電站的工作模式。
（6）通過核能的利用，思考科學技術與社會的關係。
例3 思考核能開發帶來的社會問題。
（7）初步瞭解恒星的演化。
初步瞭解粒子物理學的基礎知識。
例4 瞭解加速器在核子物理、粒子物理研究中的作用。
2．活動建議：（1）通過查閱資料，瞭解常用的射線檢測方法。
（2）觀看有關核能利用的錄影片。
（3）舉辦有關核能利用的科普講座。
新課程學習19．7 核聚變★新課標要求（一）知識與技能1．瞭解聚變反應的特點及其條件.2．瞭解可控熱核反應及其研究和發展.3．知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。
（二）過程與方法通過讓學生自己閱讀課本，培養他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力（三）情感、態度與價值觀1．通過學習，使學生進一步認識導科學技術的重要性，更加熱愛科學、勇於獻身科學。
2．認識核能的和平利用能為人類造福，但若用於戰爭目的將給人類帶來災難，希望同學們努力學習，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。
★教學重點聚變核反應的特點。
★教學難點聚變反應的條件。
★教學方法教師啟發、引導，學生討論、交流。
★教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。
★課時安排1 課時★教學過程（一）引入新課教師：1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。
19.7 核聚变(卡片)
§ 19.7 核聚变【学习目标】1．了解聚变反应的特点及其条件.2．了解可控热核反应及其研究和发展.3．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。
【预习卡片】一．聚变及其条件1.什么叫轻核的聚变？2.为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？3.请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？说明：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。
太阳每秒释放的能量约为3.8×1026J，地球只接受了其中的二十亿分之一。
太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。
它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。
科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿～100亿年。
当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！4.上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。
氢弹爆炸原理是什么？二．可控热核反应1．了解聚变与裂变相比有哪些优点？2.我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。
【巩固提高】1．中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为γ+D=p+n,若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）A．[]EcmmmnPD---2)(21B．[]EcmmmPnD+-+2)(21C．[]EcmmmnPD+--2)(21D．[]EcmmmPnD--+2)(212．下列说法中正确的是（）A ．质子与中子的质量不等，但质量数相等B ．两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C ．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D ．除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力 3．已知氘核质量为2.0136u ，中子质量为1.0087u ，He 32核的质量为3.0150u 。
核聚变 每课一练 (含解析) (27)
17．指出下列核反应的类型：
（1） _3） ________
18．下列说法中正确的是______
A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
考点：爱因斯坦质能方程、裂变反应和聚变反应
【名师点睛】本题考查了核反应方程式、质能方程的应用、核反应的分类，核反应分为核聚变与核裂变，要注意它们的区别；本题难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识，即可正确解题。
2．A
【解析】
试题分析：重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的核转化为质量较大的核，核反应满足转化过程中质量数和电荷数都守恒．A、方程②是质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，故A正确；B、方程①是质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，故B错误；C、太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，故C错误；D、同位素的质子数相同，故D错误．故选A。
A．这种装置中发生的核反应方程式是
B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
C．核反应放出的能量等于（m1+m2–m3–m4）c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
2．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ，② ，关于这两个方程，下列说法正确的是
A．方程②属于轻核聚变
C．在微观物理学中，能同时准确地质点粒子的位置和动量
D．科学研究发现太阳光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的裂变反应
19．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 + + ， + +X+ 方程式中 1、 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
核聚变(2019年新版)
把轻核结合成质量较大的核，释放出核 能的反应叫做轻核的聚变，简称聚变
2 1
H+21H→31H+11H+
4
MeV
31H+21H→42He+ 10n+ 17.6 MeV
发生聚变的条件
轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15m
原子核都是带正电的，要使他们接近到这种 程度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子 核有很大的动能。
氦核的质量：mα=4.002603u
中子的质量：mn=1.008 665u
1u=1.6606×10-27kg，e=1.602 2×10-19C
； 明升体育,明升m88备用 明升,m88明升,M88 ；
闻单于不与汉合 颇言正历服色事 诸侯毕贺 何谓无故乎 百官自正 溃围北去 吴国既灭 燕王拜送于庭 天子从官不得食 有车丞相 阿顺苟合 伐越 亡在外四年复入 是不孝也；高皇帝曰：‘待之 孝惠帝兄也 臣原得少赐游观之间 田横亦得收齐 名山七 有益於助衰养老 得以接欢喜 恭 俭而好礼者宜歌小雅；鲁阳虎攻其君 责治粟内史 有文在掌曰“友” 秦将王翦破赵 乃敢饮 王之地一经两海 都尉韩说从大将军出窳浑 且为天下者不顾家 今上客有意存天下 今计举国不足以当秦 多有贤圣之才 与魏齐间行 受吾君命以出 壮又相爱 宋人请以赂陈 大吏持禄取容 随会曰： “昔文公之与楚战城濮 弃为兒时 攻济阳 好小善 武灵王自号为主父 若以力事我而无补吾缺者 使燕复修召公之法 子帝祖辛立 大馀五 复使贰师将军将六万骑 往来城上 失之子羽 恭敬爱人 四十八年 苍之免相後 三万骑击匈奴 皆涕泣 践朕位 七日而寤 至 闻其不宜子 秋涸冻 男女同 席 为生难 郭吉礼卑言好 以茅盖 再奏之 不用命 开禁仓以振贫穷 章邯之灭陈胜 二十年 乐而不安 信星昭见
教法分析19.7 核聚变
第7节核聚变
初步了解，知道可控核聚变的主要困难1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。
爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。
舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。
大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。
同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。
我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
核聚变反应式
核聚变反应式简介核聚变反应式是指在核聚变反应中发生的化学反应式。
核聚变是一种高能量的核反应，是太阳和其他恒星的主要能量来源。
通过核聚变反应，轻核素合成为重核素，同时释放出巨大的能量。
核聚变的过程核聚变是一种将轻核素融合成重核素的过程。
在核聚变反应中，通常涉及两种轻核素的融合，其中最常见的是氘和氚的融合。
核聚变反应的过程可以用以下化学反应式表示：氘 + 氚→ 氦 + 中子 + 能量在这个反应式中，氘和氚是两种重氢同位素，氦是融合后产生的新核素，中子是释放出的粒子，能量则是由于质量差异产生的。
核聚变反应的优势与核裂变反应相比，核聚变反应具有以下优势：1.资源丰富：氘和氚是地球上非常丰富的资源，与核裂变反应所需的铀等物质相比，核聚变反应所需的燃料更容易获得。
2.安全性高：核聚变反应不产生高放射性废物，相对较安全。
3.可控性强：核聚变反应可以在相对较低的温度和压力下进行，控制反应过程较为容易。
4.能量产出大：核聚变反应释放的能量远远超过核裂变反应，可以为人类提供更大的能源供应。
当前的挑战和发展尽管核聚变反应具有诸多优势，但目前仍面临着一些挑战和技术难题。
温度和压力控制核聚变反应需要高温和高压条件才能进行，目前科学家们还没有找到一个能够实现稳定的核聚变反应的方法。
如何控制高温和高压条件，是当前的一项重要研究课题。
磁约束和惯性约束目前主要有两种控制核聚变反应的方法，一种是磁约束，使用磁场将离子控制在一个磁力线管内；另一种是惯性约束，使用激光或粒子束将离子聚集在一个小点上。
这两种方法都面临着技术上的挑战和限制，如磁约束需要耗费大量的能量来维持磁场，惯性约束受到材料的限制，产生激光或粒子束的设备也非常昂贵。
长期性能和可持续性核聚变反应需要长期维持高温和高压条件，如何保持反应的稳定性和持续性，以及如何利用核聚变反应产生的能量来驱动发电机等设备，是当前的另一个关键问题。
未来的前景尽管核聚变反应仍面临着许多挑战，但科学家们对于核聚变技术的未来发展充满信心。
高中物理 19.7核聚变详解
高中物理| 19.7核聚变详解核聚变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。
1轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。
轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10的负15次方m.实现的方法有:1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹2可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
①轻核聚变产能效率高。
②地球上聚变燃料的储量丰富。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
①热核反应的的点火温度很高；②如何约束聚变所需的燃料；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. (2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损。
神奇的太阳大气层一一日冕
神奇的太阳大气层一一日冕作者：贾如丹来源：《百科探秘·航空航天》2020年第02期读了《太阳简史——一颗恒星的传记》和《通俗天文学——和宇宙的一场对话》，我很想和大家分享一些关于太阳的知识。
太阳是地球的生命之源，离开了它，我们地球上的动物和植物就会很快死亡。
我们依赖它，但并不表示我们很了解它，比如，你知道太阳也有大气层吗？人们平常会把太阳比作一个燃烧的大火球，其实更确切地说它是一个大气球，因为太阳质量的98.2% 是氢（78.5%）和氦（19.7%）。
太阳中心的氢在高温高压的条件下不断地被挤压，发生核聚变反应后，氢就聚变为氦。
几十亿年后，当这个过程结束时，太阳将成为红巨星，发生电影《流浪地球》里提到的“氦闪”，而后成为白矮星，白矮星存在的时间是非常漫长的，最终会成为黑矮星。
那时，人类早已不复存在。
和地球一样，太阳的结构也是分层的，最中心是等离子体组成的太阳核，太阳核的半径约占整个太阳半径的四分之一。
太阳内部核聚变所释放的光子能量需要经历一个曲折的过程，花上万年的时间才能到达太阳表面。
太阳的表面包裹着数层气体，分别为光球层、色球层和日冕。
顾名思义，光球层就是发光的部分，也是我们肉眼能看到的太阳最深处。
光球层约有500千米厚，平均温度超过6000摄氏度，许多太阳表面活动，像米粒组织、太阳黑子都在这里发生。
色球层位于光球层的上方，它就像是沸腾的光球层喷溅出来的物质，看起来呈橘色，平均厚度约为2000千米，温度在6000～20000摄氏度之间，由于它的密度比光球层小，发出的光仅为光球层的千分之一。
日冕是太阳最外面的大气层，它从色球层开始向外延伸达亿万千米，温度在100万～200万摄氏度之间，就像太阳的“冠冕”。
地球的大氣层和地面泾渭分明，太阳的大气层却不同，它和太阳的其他部分都是由等离子体组成，只是它更稀薄而已。
由于太过稀薄，日冕平时会被太阳的万丈光芒掩盖，只有日全食时才能被看到。
日冕的形状与太阳黑子的数量有关，黑子高峰期时，日冕向各个方向展开的范围差不多大，呈向日葵状;黑子减少后，日冕从两极伸出向赤道弯曲，就像磁石周围的铁屑形状。
简要说明核聚变的原理
简要说明核聚变的原理核聚变是一种将轻元素合成成更重元素时放出大量能量的过程。
它是太阳和其他恒星的主要能源来源。
核聚变可以实现在地球上，但目前我们的技术水平还无法使这种过程成为可行的能源来源。
在核聚变过程中，原子核被加热到极高温度，以使它们高速运动。
这种高速运动将原子核间的互相排斥力克服，使它们逐渐靠近。
当它们的距离足够接近时，它们开始互相吸引，这会使它们更加接近，最终形成一个比原来更重的原子核。
当原子核聚合在一起时，它们的质量会减少。
这是因为在其聚合前，它们之间的相互作用会导致一小部分质量转化为能量。
这个过程称为质能转化。
质能转化方程式的形式为E=mc²，其中E表示能量，m表示质量，c表示光速。
在核聚变过程中，大量的能量将放出。
如果这个过程在地球上得以实现，将可以生产出相对干净的、绿色的能源。
但是，迄今为止，我们无法使这种过程在地球上可行。
目前的核聚变研究还在测试不同方法以实现更稳定的核聚变反应。
最著名的核聚变反应是氢同位素与氘同位素反应，产生氦同位素和极大的能量。
这个反应称为聚变反应。
可以通过将氢气和氘气加在一起来实现这种反应。
当这些气体被加热时，它们形成等离子体，其中的原子核不断地聚集在一起。
聚变的反应需要足够高的温度和压力才能发生，目前还无法在地球上获得这样的条件。
虽然核聚变更稳定、相对更干净，产生的废料与原材料相比明显更少，但是要实现这项技术仍需面临一些挑战。
其中一个挑战是维持聚变反应的稳定性。
由于聚变反应的能量输出非常强大，因此当它发生时可能会导致聚变反应体向外膨胀，最终导致反应停止。
科学家们已经开始研究利用强磁场去控制聚变反应体。
此外，核聚变还需要远高于目前能源需求的初步投资。
要使它变得更加可行，需要大量的资金和时间用于研究，测试和部署这项技术。
目前，科学家们正在积极探索各种聚变反应的形式和方法。
虽然我们离实现大规模的核聚变能源还有很多工作要做，但这种能源形式在未来几十年里可能成为一个重要的能源来源。
人教版 高中物理 选修3-5 19.7 同步练习习题(含答案解析)
人教版高中物理选修3-5 19.7 同步练习习题（含答案解析）核聚变1．目前核电站利用的核反应是()A．裂变，核燃料为铀B．聚变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．聚变，核燃料为氘答案：A2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A.3015P→3014Si＋01eB.21H＋31H→42He＋10nC.146C→147N＋0－1eD.23892U→23490Th＋42He解析：因为轻核结合成质量较大的核叫聚变，此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有B符合要求。
答案：B3．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地() A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应解析：太阳内部时刻都在进行着轻核聚变反应，即热核反应，并伴随着释放出巨大的能量。
答案：D4．下列关于聚变的说法中，正确的是()A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用。
由于原子核带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。
答案：A、C、D5．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方式，但只有重核的裂变被人类和平利用，其原因是轻核聚变()A．产能效率不高B．核燃料储量不够丰富C．核废料的处理比较困难D．反应速度的控制比较困难解析：裂变和聚变都释放核能，聚变产能效率高，核燃料储量丰富，且核废料容易处理，缺点是核反应速度难以控制，D 正确。
答案：D6．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下面关于它们的说法中正确的是( )A ．裂变和聚变过程中都有质量亏损B ．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加C ．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损D ．裂变和聚变过程中质量都有增加解析：在重核裂变和轻核聚变过程中都会释放出大量的热量，由爱因斯坦质能方程知，无论是裂变还是聚变，质量都会减少，而质量变化叫做质量亏损，所以仅A 选项正确。
辽宁省沈阳市第二十一中学高二物理 19.7《核聚变》导
19-7《核聚变》导学案【使用说明】1、认真阅读教材内容，按层次完成自学部分；2、通过自学初步完成探究部分，标好疑点，以备展示、讨论。
【学习目标】1．了解聚变反应的特点及其条件.2．了解可控热核反应及其研究和发展.3．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。
4．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难【自主学习】阅读教材．．．．内容．．，完成自主学习部分。
．．．．．．．．．．1、把两个质量较________的原子核结合成质量较________的原子核的过程叫_______________，由于这种反应需要在几百万度的高温下进行，所以也叫_________________。
2、氢的聚变反应3、轻核聚变与重核裂变相比有更多的优点，第一，轻核聚变产能效率较________；第二，地球上核聚变燃料的储量______________；第三，核聚变更____________、更清洁。
科学家设想的受控热核反应有两种方案：即______________和_______________。
【自主探究】认真完成探究部分，要求．．．．．．．．．．．有简单步骤，．．．．．．有．问题部分作出标记．．．．．．．．。
．1、下列核反应中属于轻核聚变的是 ( )A．21H＋31H→42He＋10n B．23490Th →23490Pa+1-eC．94B e +42He →126C+10n D．23892U →23490Th+21H2、关于轻核聚变，下列说法正确的是 ( )A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B．同样质量的物体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3、写出下列核反应的类型：14 7N＋42He→178O＋11H ________________，23892U →23490Th＋42He _________________，2 1H＋31H →42He＋1n ________________，20480Hg＋1n→20278Pt＋211H＋1n ________________，234 90 Th →23490Pa+01-e ________________，21084Po →20682Pb＋42He ________________。
核聚变 每课一练 (含解析) (26)
2019-2020学年人教版选修3-519.7核聚变 课时作业8（含解析）1．下列说法不正确的是( )A ．23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后成为原子核20882ThB ．太阳内部的核反应是核聚变C ．原子核的结合能越大，原子核越稳定D ．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有18m 2．下列关于原子及原子核的说法正确的是（ ）A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应B ．外界环境温度升髙，碳同位素146C 的原子核半衰期将减小C ．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D ．比结合能越大则该原子就越稳定3．已知：、、42He 、的原子核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则关于核反应：+→42He +，下列说法正确的是（光速用c 表示）（ ）A ．该反应过程前后核子数守恒，无质量亏损，无能量放出B ．这是个核裂变的过程C ．该过程中放出的能量为(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D ．该过程中放出的能量为(m 1+m 2-m 3-m 4)c 24．在物理学中，没有比光更令人惊奇的了，关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是______A ．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是h ，光子打在金属板上，可能发生光电效应B ．光子被U 吸收，U 会裂变，发生链式反应，产生核能C ．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，氢原子会产生3种频率的光子D ．光子是较轻的粒子，与H 和H 结合能发生聚变反应，吸收能量5．关于原子和原子核结构以及波粒二象性，下列说法正确的是A ．根据玻尔理论可知，一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子B ．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 6．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )A ．32411120H H He n +→+B ．238234492902U Th He →+ C ．23511369019205438010U n Xe He n +→++D ．1441717281U He O H +→+7．下列说法正确的是A ．氡的半衰期是3.8天，所以10个氡原子核经过3.8天一定还剩5个B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C ．核子凭借核力结合在一起构成原子核D ．温度越高，放射性元素衰变越快8．下列说法不正确的是( )A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B ．在核反应中,反应前后质量数相同,电荷数相同C ．元素衰变中放出的β射线是原子核中质子与中子结合而成的D ．在核反应式He O+X 中,X 表示质子9．下列核反应方程中，属于核聚变的是A ．23411120H H He n +→+B ．234234090911Th Pa e -→+ C ．238234492902U Th He →+ D ．235114489192056360U n 3n Ba Kr +→++10．现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识。
核聚变是物理变化还是化学变化
核聚变是物理变化还是化学变化核聚变是一种物理变化，它是一种将重核反应聚合在一起形成更重的核反应的过程。
这种过程可以释放巨大的能量，因此被广泛用于未来的能源生产。
本文将详细描述核聚变的过程、原理、与核裂变的区别及其应用领域。
一、核聚变的原理和过程核聚变是一种将两个或更多原子核聚合在一起形成更重的原子核的过程。
这个过程通常涉及到同位素的聚变。
例如，聚变反应可以是氘和氚原子核在高温和高压下聚合在一起，形成一个连续的核反应链，最终产生一个更重的氦原子核和一个高能量的中子。
核聚变可以用如下的公式来表示：D + T → He + n其中，D表示氘，T表示氚，He表示氦，n表示中子。
这个核聚变的过程释放的能量大约是4.03 MeV，其中3.78 MeV来自产生的氦原子核，另外0.25 MeV来自高能量的中子。
由于中子的能量非常高，因此它可以继续与其他原子核反应，形成更多的核反应链，产生更多的能量。
核聚变需要非常高的温度和压力才能发生。
通常需要达到数百万度（摄氏度），才能使原子核的速度足够快，克服电静力的作用，将它们聚集在一起。
此外，还需要非常高的压力，以保持原子核的位置非常接近。
这种高温和高压的条件，通常是在恒星内部和热核武器中得以实现的。
二、核聚变与核裂变的区别核聚变与核裂变是两个截然不同的核反应过程。
核裂变是一种将重原子核分裂成两个或更多轻原子核的过程，同时放出大量的能量。
而核聚变是一种将轻和中等重量的原子核聚集在一起，形成一个更重的核的过程，产生的能量也很大。
核裂变通常是利用重元素如铀或镭这样的放射性物质来实现的。
在核裂变过程中，放射性元素的原子核被中子轰击，使原子核不稳定并发生分裂。
这种分裂释放出的能量是相当可观的，并且可以被用于制造核能电池或核武器。
相反，核聚变通常涉及到轻元素如氘或氚，它们不是放射性元素。
在核聚变过程中，原子核被强烈的力聚集在一起，形成更大的原子核，这种过程释放的能量也非常大，并且可以用于制造未来的能源系统。
核聚变的原理
核聚变的原理
核聚变是一种在极高温度和压力下，两个轻核聚变成一个更重的核的过程。
这
一过程释放出大量能量，是太阳和恒星能量的主要来源，也是人类在寻求清洁、高效能源的过程中一直在努力研究的领域。
核聚变的原理可以用以下几个步骤来描述，首先，两个轻核（通常是氘和氚）
在高温高压下发生碰撞，然后发生核融合，生成一个更重的核（通常是氦）。
在这个过程中，质量会有微小的损失，这部分质量转化为能量，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，这些微小的质量损失会释放出巨大的能量。
核聚变的原理涉及到等离子体物理、核物理、热力学等多个领域的知识。
在实
际应用中，科学家们通过控制等离子体的温度、密度和时间来实现核聚变反应，这需要高科技设备的支持，如等离子体物理实验装置、超导磁体等。
核聚变的原理具有很高的能量密度，每克燃料释放的能量是化石燃料的数百万倍，而且核聚变反应的燃料氢和氦都是非常丰富的，不会产生二氧化碳等温室气体，因此被认为是一种清洁的能源形式。
此外，核聚变反应的产物不会产生长寿命的放射性废物，相比核裂变，核聚变的安全性更高。
然而，要实现可控的核聚变反应仍然面临着诸多挑战。
目前，科学家们正在积
极探索如何在地球上实现可控的核聚变反应，并将其应用于能源生产。
国际热核聚变实验堆（ITER）是目前最大的核聚变研究项目，旨在证明核聚变技术的可行性
并为未来的商业核聚变电站奠定基础。
总的来说，核聚变的原理是一个复杂而又充满希望的领域。
通过不懈的努力和
持续的研究，相信人类一定能够掌握核聚变技术，实现清洁、高效的能源生产，为人类社会的可持续发展做出贡献。
19.6.7---核裂变--核聚变2015
13
链式反应的应用——原子弹
美国原子弹突袭广岛和长
崎造成了巨大的毁伤．在长 崎投掷的原子弹爆炸后形成 的蘑菇状云团，爆炸产生的 气流、烟尘直冲云天，高达 12英里多．广岛市区80%的 建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总 人数占全市总人口的53%． 长崎市60%的建筑物被摧毁 ，伤亡共86000人，占全市 37% ．
28
计算下面核反应放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
Δ m =m D+m T-(m α+m n)=0.018884u
ΔE=Δmc2 = 0 .0 1 8 8 4 × 9 3 1 .5 M e V
需要克服极大的库仑斥力，因此必须 让轻核具有很大的动能。
3、实现的方法有: 1）用加速器加速原子核； 不经济
2）把原子核加热到很高的温度；
聚变反应又 叫热核反应
108～109 K
几百万 度高温
31
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
子
外壳
弹
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置 1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
32
核聚变 概念
核聚变概念
核聚变，简称“聚变”，是物理学中最重要的可用来发电的过程之一。
从它的定义来看，它是一种能够释放出大量能量的物理现象，通过当质子碰撞将两个或多个元素的原子聚合在一起，从而产生更稳定的核结构。
它可以极大地释放出大量的能量，而温室气体的释放量相比此则微乎其微。
核聚变的基本原理是：在某种特定的反应条件下，两种或多种不同类型的原子可以产生聚变反应，并释放出大量的能量。
这种反应会形成一种聚变反应产物，它们的表面能产生热量与射线，这种热量足以满足人类的用电需求。
核聚变反应是一种极其庞大的量级，它可以输出十万倍于燃料质量、千万倍于燃料量的能量。
它可以产生巨大的能量，可以给大量的用户供电，甚至比火力发电更加实惠。
核聚变的潜力巨大，它的研究已经取得了一定的成就，尤其是在科学领域。
目前，核聚变能源的最大难点之一是如何控制反应，也就是如何使反应保持稳定，而不会发生失控。
另一个问题是，由于大量的能量被释放出来，反应能够产生极大的残骸，因此可以认为核聚变是一种潜在的放射性污染。
当前，世界上的大多数国家正在进行核聚变能源的研究，希望最终能够把它用于实际的发电，以满足人们的能源需求。
但是，核聚变的研究需要花费大量的金钱和时间，而我们目前还没有给出一个可靠的核聚变反应发电系统。
因此，在未来几年中，核聚变能源可能仍然
是一种理想而不可能实现的发电技术。
总之，核聚变是一种极具潜力，但又令人望而却步的可再生能源。
它可以产生极大的能量，可以大大减少温室气体排放量，但是由于复杂性及其潜在的危险性，目前对它的研究仍处于早期阶段，不太可能在短期内给世界带来明显的变化。
【赢在课堂】2014年高中物理(新课标人教版)选修3-5配套课件 19.7-19.8
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迁移与应用 1 一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量 mH=1.0073u, 中子质量 mn=1.0087u,氚核质量 m=3.0180u。(1u 相当于 931.5MeV) (1)写出聚变方程; (2)求释放出的核能多大? (3)求平均每个核子释放的能量是多大? 1 3 答案:(1)1 H + 2 n → H (2)6.24MeV (3)2.08MeV 0 1 1
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1.核聚变的特点 聚变反应一旦发生,就不再需要外界给它能量,靠自身产生的热就 会使反应继续下去。 2.核聚变的应用 (1)核武器——氢弹。 (2)可控热核反应:目前处于探索阶段。
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二、粒子与宇宙
活动与探究 2 请用合适的方式全面概括你对粒子分类的了解。
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答案:
光子(传递电磁相互作用) 媒介子 胶子(传递强相互作用) 中间玻色子(传递弱相互作用) 电子 轻子(6 种) 粒子 中微子 μ 子和 μ 子中微子 τ 子和 τ 子中微子 上夸克 质子 强子参与强相互作用 中子 介子 超子 夸克 下夸克 奇异夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克
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二、受控热核反应
1.裂变与聚变相比有很多的优点 第一,轻核聚变产能效率高; 第二,地球上聚变燃料的储量丰富; 第三,轻核聚变更为安全、清洁。 2.科学家设想的受控热核反应两种方案 磁约束和惯性约束。
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三、“基本粒子”不基本
在 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不 可再分的最基本的粒子,20 世纪后半期,科学家发现质子、中子也有着 自己的复杂结构,于是基本粒子不再“基本”。
7
核聚变
8
粒子和宇宙
导学案19.7 核聚变
19.7 核聚变主备人：赵研 审核人：蒋守雷 班级 姓名 学号[学习目标]（1）了解聚变反应的特点及其条件；（2）了解可控热核反应及其研究和发展；（3）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。
[学习重难点] 聚变核反应的特点。
聚变反应的条件。
（一）新课导学1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。
前苏联用了四年，美国用了7年。
氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。
这节课我们就来研究聚变的问题。
（二）新课学习1、聚变及其条件问：什么叫轻核的聚变？（______________________________，这样的反应叫做聚变） 问：为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更_____，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大）归纳补充：（1）氢的聚变反应：21H+21H →31He+11H+4 MeV 、 21H+31H →42He+10n+17.6 MeV （2）释放能量：ΔE ＝Δmc 2＝17.6 MeV ，平均每个核子释放能量3 MeV 以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？结论：微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m ，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。
宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。
聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。
阅读教材：课本图19.7-1是氢弹原理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而这些原子炸药又要用普通炸药来点燃。
核聚变基本原理
核聚变基本原理嗨，朋友！今天咱们来聊聊一个超级酷的话题——核聚变。
你可别小瞧这个词，它就像是宇宙在微观世界里玩的一场超级魔术呢！我有个搞科研的朋友，叫小李。
有次我去他的实验室，看到那些奇奇怪怪的仪器，我就问他：“小李啊，你天天捣鼓的这个核聚变到底是啥玩意儿？”小李眼睛一下子就亮了起来，就像个孩子拿到了最心爱的玩具一样兴奋。
他说：“核聚变啊，这可是个不得了的东西。
简单来说，就像是把小粒子们凑在一起开一场超级派对。
”那到底怎么个“派对”法呢？咱们得先从原子说起。
原子就像一个个小小的太阳系，中间有个原子核，就像太阳，周围有电子在转，就像行星。
不过原子核可不是个简单的家伙，它是由质子和中子组成的。
核聚变呢，就是把两个轻的原子核，比如说氢的同位素氘和氚，给硬拉到一块儿。
这就好比把两个本来各自玩耍的小团体，强行合并成一个大团体。
我当时就很疑惑，我对小李说：“你这说得轻巧，那原子核都带正电呢，同性相斥啊，就像两个互相看不顺眼的小刺猬，怎么能凑到一块儿呢？”小李笑了笑说：“这就是核聚变的神奇之处了。
你想啊，要让这两个‘小刺猬’凑一块儿，得给它们足够的能量，就像给它们一把超级大力气，让它们能冲破彼此之间的排斥力。
这个能量从哪儿来呢？高温啊！超级超级高的温度。
”这个温度得有多高呢？那可是上亿摄氏度呢！我当时就惊掉了下巴，我说：“上亿摄氏度？这也太夸张了吧，哪里能有这么高的温度啊？”小李指了指实验室里那些巨大的仪器说：“就是靠这些家伙呢。
我们得用特殊的方法来制造这么高的温度。
当温度足够高的时候，氘和氚的原子核就开始兴奋起来，它们运动得超快，就像一群被打了鸡血的小蚂蚁，然后在这种高速运动下，它们就有机会冲破彼此的排斥力，撞到一起。
”当这两个原子核撞到一起的时候，就发生了神奇的变化。
它们融合成了一个新的原子核，这个新原子核的质量比原来两个原子核的质量之和要小一点。
那少掉的质量去哪儿了呢？这就像变魔术一样，根据爱因斯坦那个超级有名的公式E = mc²，少掉的质量转化成了巨大的能量。
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4、一个氢核和一个中子结合成一个氘核，已知它们的质 量分别为m1、m2和m3，则该反应释放的能量为（ D ）
A. m3c2 C.(m3-m1-m2) c2 B.(m1+m2)c2 D.(m1+m2-m3)c2
5、太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反 应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。 （1）写出该核反应的方程 （2）该核反应能释放出多少能量？
（3）根据太阳每秒释放3.8×1026J能量，计算每秒太阳的质量减 少量（mp=1.0073u,mα=4.0015u,me=0.00055u)
2 1
H H He n
3 1 4 2 1 0
1
氢弹爆炸形成的磨姑云
二、受控热核反应 阅读课本第二部分：受控热核反应 ，小组讨论 回答下列问题 1、聚变与裂变相比有哪些优点？
2、实现核聚变的难点是什么？为了解决这个难 点，科学家们设想了什么方案？
练习
1、关于我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站，下列说法正 确的是 ( B ) A．它们都是利用核聚变释放核能 B．它们都是利用核裂变释放核能 C．两者的核燃料都是纯铀235 D．前者是利用核聚变释放核能，后者是利用核裂变释放核能 2、下列说法正确的是（ BD ）
我们学了几种核反应，各有 什么特点？
19.7 核 聚 变
即墨四中 赵财昌
一、核聚变
阅读课本第一部分：核聚变，分组讨论下列问题 1、什么是聚变？聚变过程中的能量转化有什么特点？ 2、结合比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变 反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 3、发生核聚变的条件是什么？
4、热核反应后还需要外界条件吗？为什么？
5、氢弹的反应原理是什么？在其中进行的热核反应可控制吗？ 6、太阳能是由于太阳内部发生裂变还是聚变反应而产生的？
核聚变的利用——氢弹
弹体 普通炸药 铀235 外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置 小 型 原 子 弹
三种炸药：
普通炸药 爆炸 裂变 聚变
4 2 1 0