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知识与技能 1．了解聚变反应的特点。 2．知道可控热核反应。 过程与方法 1．认识轻核的核聚变。 2．体验轻核聚变释放核能的巨大性。 3．调查太阳内部核聚变释放的能量大小。 情感、态度与价值观 感受物理规律在国防和生产生活中的应用。 1.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做________。从比结合能的图线中看，聚变后比结合能增加，因此反应中会________能量。 2．发生聚变的条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到________以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的________。 3．当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的________使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服________，碰撞时十分接近，发生聚变。因此，聚变又叫________反应。 4．为了解决实现核聚变的难点，科学家设想了两种方案，即磁约束和________。________是目前性能最好的一种磁约束装置。 答案： 1．聚变　释放 2．10－15 m　库仑斥力 3．热运动　库仑斥力　热核 4．惯性约束　环流器 知识点1 核聚变 (1)聚变：两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。聚变反应又称为热核反应。 (2)一个氘核与一个氚核结合成一个氦核的聚变方程 (3)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就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求使核具有足够的动能。要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万度的高温。综上所述，核聚变只有在超高温条件下才能发生。 说明：聚变反应又叫热核反应，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。 太阳是一个巨大的热核反应堆、中心温度大约是1.5×107 K，每秒钟有7亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨，估计能维持90亿—100亿年。 【例1】以下说法正确的是 (　　) A．聚变是裂变的逆反应 B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量 C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然聚变过程是吸收能量的 D．裂变与聚变均可释放巨大能量 【答案】D 【解析】从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物与生成物全然不同。裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应，所以A选项错误；既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反，所以B选项错误；要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量。但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量。因此，总的说来，聚变反应还是释放热量，所以C选项错误，而D选项正确。 *对应训练* 1．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有 (　　) 解析：α衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；β衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故B错；C项是轻核的聚变，D项是β衰变现象，故C对D错。 答案：A、C 知识点2 受控热核反应 (1)聚变与裂变相比有很多优点 第一，轻核聚变产能效率高。 第二，地球上聚变燃料储量丰富。 第三，轻核聚变更为安全、清洁。 (2)实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能经受聚变所产生的高温。 (3)控制方法 ①磁约束：利用强磁场来约束参加反应的物质。目前性能最好的磁约束装置是环流器(又称托卡马克),2002年12月“中国环流器二号”开始运行。 ②惯性约束：利用强激光的惯性压力约束参加反应的物质。 目前可控制核聚变还处于基础研究阶段。 【例2】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u。 (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多少？ (2)质量亏损 Δm＝mH＋2mn－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0) u＝0.006 7 u 释放的核能 ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV。 (3)平均每个核子放出的能量为 *对应训练* 2．如图19－7－1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，下列判断中可能正确的是 (　　) 图19－7－1 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