第十九章 第七节　核聚变 第八节　粒子和宇宙 Word版含解析

第七节　核聚变 第八节　粒子和宇宙 『判一判』 (1)核聚变时吸收能量。(×) (2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。(√) (3)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。(√) (4)质子、中子不能再分。(×) (5)夸克的带电量是电子电荷的整数倍。(×) (6)太阳目前正处于氢通过热核反应成为氦，以电磁波的形式向外辐射核能。(√) 『选一选』 (多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有： (1)U＋n→Sr＋Xe＋kn (2)H＋H→He＋dn 关于这两个方程，下列说法正确的是(　BC　) A．方程(1)属于α衰变 B．方程(2)属于轻核聚变 C．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1 D．方程(1)中k＝6，方程(2)中d＝1 解析：方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，选项A错误而B正确；由质量数和电荷数守恒得，k＝10，d＝1，选项C正确而D错误。 『想一想』 万物生长靠太阳(如图)，太阳在我们日常生活中是不可替代的，它提供给地球足够的能源，如果说太阳一旦没有了，那么地球上的一切生物都将随之消失。 你知道太阳的能量来源吗？ 答：来源于太阳内部的核聚变反应 课内互动探究 细研深究·破疑解难·萃取精华 探究? 轻核的聚变 ┃┃思考讨论1__■ 如图为氢弹原理示意图。 (1)核聚变需要满足什么条件？ (2)为什么要用原子弹才能引爆氢弹？ 提示：(1)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。 (2)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。 ┃┃归纳总结__■ 1．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。 2．聚变发生的条件 要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能。方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温。 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。 ┃┃典例剖析__■ 　典例1　太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和质子、氦核等组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应为两个电子与四个质子聚变为氦。已知太阳的质量为2×1030 kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率为3.8×1026 W。 (1)写出上述聚变反应的方程； (2)已知质子质量mp＝1.67×10－27 kg，氦核质量mα＝6.645 8×10－27 kg，电子质量me＝9.0×10－31 kg，光速c＝3.0×108 m/s，求每发生一次上述核反应所释放的能量。 (3)根据题目中数据计算太阳1秒钟减少的质量。太阳还能用多少年？ 解题指导：(1)聚变的核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。 (2)核能计算的关键是求出核反应中的质量亏损，然后根据受因斯坦质能方程求解。 (3)由m＝tΔm求时间。 解析：(1)根据聚变反应满足质量数、电荷数守恒得核反应方程为2e＋4H―→He (2)反应中的质量亏损 Δm＝2me＋4mp－mα＝(2×9.0×10－31＋4×1.67×10－27－6.6458×10－27) kg＝3.6×10－29 kg 由爱因斯坦质能方程可知核反应释放的能量ΔE＝Δmc2＝3.6×10－29×(3.0×108)2 J＝3.24×10－12 J (3)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量 Δm＝＝ kg＝4.2×109 kg 太阳还能用t＝＝ s＝4.76×1020 s ＝1.5×1013年 答案：(1)2 ... ...