7 核聚变 8 粒子和宇宙 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些． (×) (2)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应． (√) (3)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子． (×) (4)按照夸克模型，电子所带电荷不再是电荷的最小单元． (√) 2．(多选)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，所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D．自然界中不存在天然的热核反应 [解析] 轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15 m以内，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D错误． [答案] ABC 3．(多选)根据宇宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最早产生的粒子是( ) A．夸克 B．质子 C．轻子 D．中子 [解析] 宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A、C正确，B、D错误． [答案] AC 对核聚变的理解 1．聚变发生的条件 要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温． 2．轻核聚变是放能反应 从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应． 3．核聚变的特点 (1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量． (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去． (3)普遍性：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热核反应堆． 4．核聚变的应用 (1)核武器———氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸． (2)可控热核反应：目前处于探索阶段． 5．重核裂变与轻核聚变的区别 比较项目 重核裂变 轻核聚变 放能原理 重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能 两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能 放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4倍 燃料储 量情况 聚变燃料储量丰富 核废料处 理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多 【例1】 氘核(H)和氚核(H)结合成氦核(He)的核反应方程如下：H＋H→He＋n＋17.6 MeV (1)这个核反应称为_____． (2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV是核反应中_____(填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量_____(填“增加”或“减少”)了_____kg(保留一位有效数字)． [解析] 在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由ΔE＝Δmc2，可以求得Δm＝≈3×10－29 kg. [答案] (1)核聚变 (2)放出 减少 3×10－29 (1)核聚变反应和一般的核反应一样，也遵循电荷数和质量数守恒，这是书写核反应方程式的重要依据. (2)核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损，然后代入ΔE＝Δmc2进行计算. 1．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环， ... ...
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