2017-2018学年高中物理选修3-5全一册教学案（24份） 粤教版21（精汇教案）

＝ ，＝ ， 质量亏损为

Δ＝(＋)－(＋＋)＝

可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此错误，重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能。故正确。

[答案]

()发生链式反应的条件是： ①要俘获慢中子；

②铀块的体积大于或等于临界体积． ()重核裂变会释放能量的理解

①从平均结合能上看，中等质量的原子核平均结合能较大，质量较大的重核分裂为中等质量原子核时，要放出能量。

②从核子的平均质量上看，中等质量的原子核内核子的平均质量较小，如果由核子平均质量较大的重核裂变为中等质量原子核，质量要亏损，所以要放出能量。

轻核聚变的理解与计算 [例] 两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)。已知氘核质量＝ ，氦核质量＝ ，中子质量＝ 。

()写出聚变方程并算出释放的核能(已知 相当于 )；

()若反应前两氘核的动能均为＝ ，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？

[解析] ()聚变的核反应方程为→＋。 这个核反应中的质量亏损为： Δ＝2m－(＋) ＝(× － － )＝ 。 释放的核能为Δ＝ × ＝ 。

()把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒，由于反应前两核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的总动量恒为零，即：

＝＋①

又由于反应前后能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为： ＋＝Δ＋② 因为∶＝∶，

所以氦核和中子的速率之比为：＝

把这两个关系式代入②式得： Δ＋＝×＝。

解得氦核的动能和中子的动能分别为： ＝×(＋×) ＝ ， ＝＝ 。 [答案] ()→＋ ()

()计算核聚变中释放的核能，方法与其他核反应相似。首先，应算出聚变前的核子质量和反应后的质量，进而求出质量亏损Δ＝前－后，再运用爱因斯坦质能方程Δ＝Δ求出释放的总能量。该类问题是原子物理部分在高考中的热点。

()此类问题常犯的错误在于运用能量守恒定律解题时没有将该反应过程中由于质量亏损释放的核能考虑进去，而认为作用后的总动能等于作用前的总动能。

聚变反应＋→＋，反应原料氘()富存于海水中，而氚()是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核()的人工核转变得到。则：

()请把下列用中子轰击锂核()产生一个氚核()和一个新核的人工核转变方程填写完整： ＋―→＋。

()在()中，每生产的氚同时有多少个核实现了核转变？(阿伏加德罗常数＝×个) ()一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为＝× 。求发生核聚变时的质量亏损。

解析：()＋→＋

()因为氚为 ，根据该反应方程实现核转变的 核也为 ，所以有××＝×个核实现了核转变。 ()根据爱因斯坦质能方程Δ＝Δ，

核聚变中有个核子参加了反应，所以该核聚变中的质量亏损Δ＝＝ ≈×答案：() ()×个 ()×

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－29－

。

．(双选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有： ()＋→＋＋ ()＋→＋

关于这两个方程的下列说法，正确的是( ) ．方程()属于α衰变 ．方程()属于轻核聚变 ．方程()中＝，方程()中＝ ．方程()中＝，方程()中＝

解析：方程()应属于重核裂变而不是α衰变，选项错误；方程()为轻核聚变，选项正确；核反应前后质量数守恒、核电荷数守恒，方程()中：＋＝＋＋×，解得＝，方程()中：＋＝＋×，解得＝，选项正确、错误。

答案：

．下列核反应方程，属于裂变反应的有( ) →＋ ＋→＋＋ →＋ ＋→6C＋

解析：选项是α衰变，选项是裂变，选项是放射性元素的衰变，选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故正确，、、错。

答案：

．年月日央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗，终于建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”(如图所示)，

图

它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是( )

＋→＋ ＋→＋ →＋ ＋→＋＋

解析：由题意可知，核反应为聚变反应，故、错．由质量数和电荷数守恒可知错对。 答案：

．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( ) ．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损 ．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加 ．裂变过程和聚变过程都有质量增加 ．裂变过程和聚变过程都有质量亏损

解析：裂变和聚变中都有核能的释放，由爱因斯坦质能方程Δ＝Δ可知均有质量亏损，故对。

答案：

．下列关于聚变的说法中，错误的是( ) ．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功

．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

．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 ．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着裂变反应 解析：轻核聚变时，要使轻核之间的距离达到

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，所以必须克服库仑斥力做功，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、正确；在太阳内部或其他恒星内部都存在着热核反应，错误。

答案：

．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( ) ．铀块的质量是重要因素，与体积无关

．为了使铀裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子 ．若铀的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 ．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关

解析：要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故、 错，对。铀俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀发生裂变的几率小，故错。

答案：

．氢弹和原子弹各是根据什么原理制造的( ) ．都是根据重核裂变原理