2018年高中物理 第十九章 原子核 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙
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第7、8节核聚变__粒子和宇宙1.两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫聚变.2.约束核聚变材料的方法:磁约束和惯性约束。
3.粒子分为三大类,有媒介子、轻子、强子.美国物理学家盖尔曼提出,强子是由夸克构成的。
一、核聚变1.定义两个轻核结合成质量较大的原子核的反应。
2.条件(1)轻核的距离要达到10-15_m以内。
(2)聚变可以通过高温来实现,因此又叫热核反应。
3.核反应举例(1)热核反应主要应用在核武器上,如氢弹。
(2)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。
(3)典型的核聚变:一个氘核和一个氚核的聚变,错误!H+错误!H→错误!He+错误!n+γ该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3~4倍。
4.聚变与裂变相比有很多优点(1)轻核聚变产能效率高。
(2)地球上聚变燃料的储量丰富。
(3)轻核聚变更为安全、清洁。
5.实现核聚变的方法(1)难点:地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温.(2)方案:科学家设想了两种方案,即磁约束和惯性约束,环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
二、粒子和宇宙1.“基本粒子”不基本(1)19世纪末,人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。
核聚变粒子和宇宙1.核聚变(1)定义:两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫做聚变。
聚变后比结合能增加,因此反应中会释放能量。
(2)发生条件:轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时,才可以发生,因此又叫热核反应。
聚变一旦发生,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。
(3)实例:①热核反应主要应用在核武器上,如氢弹;②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射堆;③典型的核聚变:一个氘核和一个氚核的聚变,21H+31H→42He+10n+17.6 MeV,该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3~4倍。
2.受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点:①轻核聚变产能效率高;②地球上聚变燃料的储量丰富;③轻核聚变更为安全、清洁。
(2)实现核聚变的方法:①难点:地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温;②方案:科学家设想了两种方案,即磁约束和惯性约束,环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)1.我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。
(×)2.轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温,自然界不存在轻核聚变。
(×)[释疑难·对点练]1.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。
例如:21H+31H→10n+42He+17.6 MeV。
2.聚变发生的条件:要使轻核聚变,必须使轻核间距达到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。
3.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。
4.应用(1)核武器——氢弹。
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第十九章原子核7 核聚变8 粒子和宇宙1.关于太阳辐射的主要由来,下列说法正确的是()A.来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能B.来自太阳中碳元素氧化释放的化学能C.来自太阳中重元素裂变反应释放的核能D.来自太阳中本身储存的大量内能解析:太阳辐射的巨大能量主要来自太阳内部氢核聚变成氦核时释放的能量,只有选项A 正确.答案:A2.(多选)如图所示,托卡马克(Tokamak)是研究受控核聚变的一种装置,这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词.根据以上信息,下述判断中可能正确的是( )A.这种装置的核反应原理是轻核的聚变,同时释放出大量的能量,和太阳发光的原理类似B.线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C.这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D.这种装置可以控制热核反应速度,使聚变能缓慢而稳定地进行解析:聚变反应原料在装置中发生聚变,放出能量,故A项正确;线圈通电时产生磁场,带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用不飞出,故B项正确;核电站的原理是裂变,托尔马克的原理是聚变,故C项错误;该装置使人们可以在实验室控制反应速度,平稳释放核能,故D项正确.答案:ABD3.一个氘核(错误!H)与一个氚核(错误!H)发生聚变,产生一个中子和一个新核,并出现质量亏损.聚变过程中( )A.吸收能量,生成的新核是错误!HeB.放出能量,生成的新核是错误!HeC.吸收能量,生成的新核是错误!HeD.放出能量,生成的新核是错误!He解析:聚变反应出现质量亏损,一定放出能量,由质量数守恒和电荷数守恒可知,生成的新核是错误!He,选项B正确.答案:B4.(多选)2011年诺贝尔物理奖授予佩尔马特等三位科学家,他们的获奖工作是“通过观测遥远的超新星,发现宇宙正在加速膨胀”.物理学家为了解释这一现象,提出了“暗能量"的概念.正是在暗能量的驱动下,宇宙出现了加速膨胀.宇宙中暗能量约占73%、约有23%是暗物质,我们能看到的、接触到的普通物质约占4%。
第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙A 组:合格性水平训练1.(核聚变)发生轻核聚变的方法是() A .用中子轰击B .保持室温环境,增大压强C .用γ光子照射D .把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温 答案 D解析 用中子轰击是核裂变反响发生的条件,故A 项错误。
根据轻核聚变发生的条件可知,发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温,故B 、C 两项错误,D 项正确。
2.(核聚变)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3),它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反响的方程式为32He +32He →211H +42He 。
如下关于32He 聚变的表述正确的答案是()A .聚变反响不会释放能量B .聚变反响产生了新的原子核C .聚变反响没有质量亏损D .目前核电站都采用32He 聚变反响发电 答案 B解析 聚变反响是轻核变为较大质量核的反响,发生质量亏损,释放能量;目前核电站采用重核裂变反响,D 错误;选项B 正确,A 、C 错误。
3.(受控热核反响)我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。
设可控热核实验反响前氘核(21H)的质量为m 1,氚核(31H)的质量为m 2,反响后氦核(42He)的质量为m 3,中子(10n)的质量为m 4。
光速为c 。
如下说法中不正确的答案是()A .这种装置中发生的核反响方程式是21H +31H →42He +10nB .由核反响过程质量守恒可知m 1+m 2=m 3+m 4C .核反响放出的能量等于(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2D .这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不一样 答案 B解析 可控热核反响实验装置属于轻核聚变,所以D 正确。
核反响方程为21H +31H →42He +10n ,A 正确。
在这个过程中满足爱因斯坦质能方程,即核反响放出的能量等于(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2,所以C 正确。