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一. 本周教學(xué)內(nèi)容：　　輕核的聚變

二. 要點(diǎn)：

1. 了解輕核的聚變特點(diǎn)，知道可控?zé)岷朔磻?yīng)，知道熱核反應(yīng)及其應(yīng)用。

2. 本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

三. 疑難辨析：

1. 核學(xué)中把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)叫做輕核的聚變、簡(jiǎn)稱(chēng)聚變。聚變放出核能的原因是原子序數(shù)很小的輕核（質(zhì)量數(shù)小于30）結(jié)合成一個(gè)原子序數(shù)大些的核時(shí)，會(huì)有質(zhì)量虧損，因而放出核能。

使輕核發(fā)生聚變，必須使它們的距離十分接近，達(dá)到10－15m的近距離。由于原子核都是帶正電的，要使它們接近到這種程度，必須克服巨大的庫(kù)侖斥力。這就需要原子核有足夠的動(dòng)能，有一種辦法，就是把它加熱到幾百萬(wàn)攝氏度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)。熱核反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以使反應(yīng)進(jìn)行下去。

熱核反應(yīng)與核裂變反應(yīng)相比具有以下優(yōu)越性：① 就相同質(zhì)量的核燃料而言，熱核反應(yīng)釋放的核能比裂變反應(yīng)大得多；② 裂變時(shí)產(chǎn)生的放射性物質(zhì)，由于放射性強(qiáng)、半衰期大，處理起來(lái)比較困難，而熱核反應(yīng)在這方面的問(wèn)題要簡(jiǎn)單得多；③ 就核燃料的儲(chǔ)量而言，熱核反應(yīng)所用的燃料氘，在地球上的儲(chǔ)量非常豐富。

2. 利用人工控制的熱核反應(yīng)稱(chēng)為可控?zé)岷朔磻?yīng)。太陽(yáng)輻射的能量來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)。氫彈的原理也是熱核反應(yīng)。

3. 本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

【典型例題】

[例1] 一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氚核，已知質(zhì)子的質(zhì)量為< style= > =1.0073u，中子質(zhì)量為解：

（1）聚變方程為

（2）質(zhì)量虧損Δm=mH 2mn－m＝（1.0073 2×1.0087－3.0180）u=0.0067u

釋放的核能ΔE=Δmc2＝0.0067×931.5MeV≈6.24MeV

（3）平均每個(gè)核子放出的能量為

B.

解：由定義可知，A、C正確

[例3] 甲、乙兩個(gè)原來(lái)靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中衰變后的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中的（甲）和（乙）所示。

（1）哪一個(gè)是 衰變?哪一個(gè)是 粒子的徑跡？哪一個(gè)是 粒子的徑跡？

（3）如果甲圖中軌道半徑之比為 ，求發(fā)生衰變的原子核的原子序數(shù)為多少？

衰變，圖（乙）是 粒子的徑跡，②是 粒子的徑跡；（3）90

[例4] 在慢中子反應(yīng)堆中，用石墨作減速劑，將鈾核裂變產(chǎn)生的快中子變成慢中子。若初速度為v0的中子與碳原子發(fā)生彈性正碰，且碳原子在碰撞之前是靜止的，求中子與n個(gè)碳原子核發(fā)生碰撞后的速度。（已知碳核的質(zhì)量是中子的12倍）

【模擬一】（答題時(shí)間：30分鐘）

1. 下列關(guān)于核聚變的說(shuō)法中，正確的是（ ）

A. 要使聚變產(chǎn)生必須克服庫(kù)侖力做功

B. 輕核聚變需要幾百萬(wàn)攝氏度的高溫，因此聚變又叫做熱核反應(yīng)

C. 原子彈爆炸能產(chǎn)生幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反應(yīng)

D. 太陽(yáng)和許多恒星內(nèi)部都在激烈地進(jìn)行著熱核反應(yīng)

2. 1994年3月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)研制了比較先進(jìn)的HT?D7型超導(dǎo)托卡馬克。托卡馬克（Tokamak）是研究受控核聚變的一種裝置。這個(gè)詞是 torodal（環(huán)形的）、kamera（真空室）、magnit（磁）的頭兩個(gè)字母以及katushka（線圈）的第一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞。根據(jù)以上信息，下述判斷中可能正確的是（ ）

A. 核反應(yīng)原理是氫的原子核在裝置中聚變成氦核，同時(shí)放出大量的能量，和太陽(yáng)發(fā)光的原理類(lèi)似

B. 線圈的作用是通電產(chǎn)生磁場(chǎng)使氘核等帶電粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)而不溢出

C. 這種裝置同我國(guó)秦山、大亞灣核電站所用核裝置的核反應(yīng)原理相同

D. 這種裝置可以控制熱核反應(yīng)的速度，使聚變能緩慢而穩(wěn)定地釋放

3. 兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和?D個(gè)氦核，已知1個(gè)氘核質(zhì)量為mD=2.0136u，氦核質(zhì)量 ＝0.35MeV。它們正面對(duì)撞發(fā)生核聚變，且反應(yīng)之后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。則反應(yīng)后產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各是多少？

4. 太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)楹ず说臒岷朔磻?yīng)。這個(gè)核反應(yīng)釋放出的大量能量就是太陽(yáng)的能源。

（1）寫(xiě)出這個(gè)核反應(yīng)方程；

（2）這一核反應(yīng)釋放出的能量有多少焦；

（3）太陽(yáng)的質(zhì)量每秒減少多少千克；

（4）若太陽(yáng)質(zhì)量減少 ，熱核反應(yīng)就不能繼續(xù)發(fā)生，計(jì)算太陽(yáng)還能存在多少年。（已知太陽(yáng)向空間輻射的總功率為3.8×1026W，太陽(yáng)的質(zhì)量為2×1030kg 高一，mp＝1.008142u， =0.000548u）

【模擬試題二】（答題時(shí)間：40分鐘）

一. 選擇題：

1. 下列關(guān)于原子和原子核的說(shuō)法中，正確的是（ ）

A. 盧瑟福的 粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了原子具有核式結(jié)構(gòu)

B. 愛(ài)因斯坦提出了質(zhì)能方程，從而可計(jì)算出核能

C. 氕、氘、氚核中具有相同的中子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)，所以是氫的同位素

D. 氫原子輻射一個(gè)光子后，氫原子的電勢(shì)能減少，核外電子的動(dòng)能增加

2. 下列說(shuō)法中正確的有（ ）

A. 我們無(wú)法改變放射性元素的半衰期，除非把它變成另外一種元素的同位素

B. 氡的半衰期為3.8天，若有4個(gè)氡核，經(jīng)過(guò)3.8天就剩下2個(gè)氡核

C. 放射性同位素的性質(zhì)和半衰期都相同

D. 氡的半衰期為3.8天，若有4克氡，經(jīng)過(guò)3.8天就剩下2克氡

3. 在 粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)α粒子最接近金原子核時(shí) 粒子符合下列哪種情況（ ）

A. 動(dòng)能最小

B. 勢(shì)能最小

C. 粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最大

D. 所受的原子核的核力最大

4. 下面說(shuō)法中正確的是（ ）

① 粒子不同于氦原子核；

④ 粒子的強(qiáng)。

A. ②、① B. ①、③ C. ②、④ D. ①、④

5. 光子的能量為 ，動(dòng)量大小為 光子，則衰變以后的原子核（ ）

A. 仍然靜止 　　　　　　　

B. 沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相同的方向運(yùn)動(dòng)

C. 沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)

D. 可能沿任何方向運(yùn)動(dòng)

二. 填空題：

6. ，其中 的核外電子數(shù)為 ，衰變產(chǎn)物 靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物 和 ，那么衰變過(guò)程將違背 守恒定律。

（3） 俘獲一個(gè)速度為2.3×107m／s的中子生成一個(gè)復(fù)核X，X又衰變成Y、Z兩個(gè)新核，設(shè)Y、Z的速度方向與中子的速度方向相同。Y的質(zhì)量是中子的11倍，速度是1×106m／s，Y、Z在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為RY：RZ＝11:30。求：

（1）X核的速度大小；

（2）根據(jù)計(jì)算判斷Z是什么核；

（3）寫(xiě)出核反應(yīng)方程式。

9. 云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，?D個(gè)靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次 衰變， 粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)。現(xiàn)測(cè)得 粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，試求在衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損。（涉及動(dòng)量問(wèn)題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì)，且放出的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子的動(dòng)能）

10. 已知太陽(yáng)每秒輻射出3.8×1026J的能量，問(wèn)：

（1）太陽(yáng)每秒損失的質(zhì)量為多少?

（2）假設(shè)太陽(yáng)放射出的能量由“燃燒氫”的核反應(yīng) 為中微子，中微子是一種質(zhì)量遠(yuǎn)小于電子質(zhì)量、穿透率極強(qiáng)的中性粒子。試計(jì)算地球上在與太陽(yáng)光垂直的每平方米的面積上每秒有多少中微子到達(dá)。

（3）假設(shè)原始的太陽(yáng)全部由 和電子組成，且僅有10％的 可供燃燒，試估算太陽(yáng)的壽命。已知太陽(yáng)質(zhì)量M0=2.0×l030kg。質(zhì)子質(zhì)量mp=1.7×10－27kg，日地距離R=1.5×1011m。

1. A、B、D 2. A、D 3. A 4. C 5. C

7. 5.03×l0－29 8.（1）3×106m/s；（2）Z核是

10..（1）4.2×109kg；（2）6.0×1014個(gè)；（3）3.5×1017s

【勵(lì)志故事】

沉靜?D?D思考?D?D判斷?D?D成功

從前有位地主巡視谷倉(cāng)時(shí)，不慎將一只名表遺失，因遍尋不獲，便定下賞金，要農(nóng)場(chǎng)上的小孩幫忙尋找，誰(shuí)能找到手表，獎(jiǎng)金500美元。眾小孩在重賞之下，無(wú)不賣(mài)力搜尋，奈何谷倉(cāng)內(nèi)到處都是成堆的谷粒和稻草，大家忙到太陽(yáng)下山仍無(wú)所獲，結(jié)果一個(gè)接著一個(gè)都放棄了。

只有一個(gè)貧窮小孩，為了那筆巨額獎(jiǎng)金，仍不死心地尋找。當(dāng)天色漸黑，眾人離去，雜沓人聲靜下來(lái)之后，他突然聽(tīng)到一個(gè)奇怪的聲音。那聲音“滴答、滴答”不停地響著，小孩立刻停下所有的動(dòng)作，谷倉(cāng)內(nèi)更安靜了，滴答聲也響得更為清晰。小孩循著聲音，終于在諾大漆黑的谷倉(cāng)中找到了那只名貴手表。

“靜坐無(wú)所為，春來(lái)草自青。”

惟有讓流水平靜下來(lái)，太陽(yáng)和月亮才能在它的表面上顯現(xiàn)倒影。

當(dāng)人沉靜下來(lái)，才能看出所有干擾清晰思考，蒙蔽真實(shí)感情，影響智慧判斷，以及阻礙自己找到答案的問(wèn)題所在。

在自己的內(nèi)心保留一處夢(mèng)想可以停駐的寧?kù)o地方。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaozhong/42154.html

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