2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修3 第5章原子核第4~5節(jié)核裂變與核聚變“基本”粒子課件

4核裂變與核聚變第五章原子核

5．裂變反應(yīng)的能量大小鈾核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核,發(fā)生質(zhì)量虧損,所以放出能量．一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放的能量如果按200MeV估算,1kg鈾235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)釋放的能量,裂變時(shí)能產(chǎn)生幾百萬(wàn)度的高溫．6．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中子轟擊重核發(fā)生裂變后,裂變釋放的中子繼續(xù)與其他重核發(fā)生反應(yīng),引起新的核裂變,使核裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去,這樣的過程叫作核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．7．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的條件(1)鈾塊的體積大于或等于臨界體積．(2)有足夠濃度的鈾235.(3)有足夠數(shù)量的慢中子．8．臨界體積和臨界質(zhì)量：核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積,相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量．二、反應(yīng)堆與核電站1．核電站：利用核能發(fā)電,它的核心設(shè)施是反應(yīng)堆,它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒．(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)．(3)控制棒：為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度,還需要在鈾棒之間插進(jìn)一些鎘棒,它吸收中子的能力很強(qiáng),當(dāng)反應(yīng)過于激烈時(shí),將鎘棒插入深一些,讓它多吸收一些中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些,這種鎘棒叫作控制棒．2．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產(chǎn)生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子,控制反應(yīng)速度熱交換器水或液態(tài)的金屬鈉傳輸熱量防護(hù)層厚水泥層防止放射線泄露,對(duì)人體及其他生物體造成傷害3．工作原理核燃料發(fā)生核裂變釋放的能量使反應(yīng)區(qū)溫度升高,水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng),把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去,用于發(fā)電,同時(shí)也使反應(yīng)堆冷卻．4.核電站發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)(1)消耗的核燃料少．(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采用儲(chǔ)量大,所能提供的能量大．(3)對(duì)環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小．5．核污染的處理在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線．核廢料具有很強(qiáng)的放射性,需要裝入特制的容器,深埋地下．

5．人工熱核反應(yīng)：氫彈．首先由化學(xué)炸藥引爆原子彈,再由原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓引發(fā)熱核爆炸．6．核聚變與核裂變的比較(1)優(yōu)點(diǎn)：①輕核聚變產(chǎn)能效率高；②地球上核聚變?nèi)剂想碗暗膬?chǔ)量豐富；③輕核聚變更為安全、清潔．(2)缺點(diǎn)：核聚變需要的溫度太高,地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度．解決方案：磁約束和慣性約束．7．重核裂變與輕核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量的原子核,放出核能兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核,放出核能放能多少聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量要大3～4倍

例題【答案】D【考點(diǎn)】核反應(yīng)方程【解析】【解答】根據(jù)電荷數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為92-36-56=0即質(zhì)子數(shù)為0,所以X為中子,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒X的質(zhì)量數(shù)為235+1-144-89=a可得a=3故答案為：D.參考答案

例題【答案】B【考點(diǎn)】核反應(yīng)方程【解析】【解答】ABCD．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒,則X的質(zhì)量數(shù)m=235+1-89-3=144可知X原子核中含有144個(gè)核子；根據(jù)核電荷數(shù)守恒,得z=92-36=56;所以X中的中子數(shù)n=m-z=144-56=88可知X原子核中含有88個(gè)中子；在核反應(yīng)的過程中,質(zhì)量數(shù)是守恒的.總質(zhì)量數(shù)既不減小,也不增加,ACD不符合題意,B符合題意.故答案為：B.參考答案一、“基本”粒子1．人們認(rèn)為光子、電子、質(zhì)子和中子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本的粒子,把它們叫作“基本粒子”．2．隨著科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)很多新粒子不能看作由質(zhì)子、中子、電子組成,并發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．二、發(fā)現(xiàn)新粒子1932年發(fā)現(xiàn)了正電子,1937年發(fā)現(xiàn)了μ子,1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和π介子,后來發(fā)現(xiàn)了超子等．發(fā)現(xiàn)時(shí)間1932年1937年1947年20世紀(jì)60年代后新粒子反粒子μ子K介子與π介子超子基本特點(diǎn)質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與對(duì)應(yīng)粒子相同,而電荷等其他性質(zhì)相反比質(zhì)子的質(zhì)量小質(zhì)量介于電子與質(zhì)子之間質(zhì)量比質(zhì)子大三、粒子的分類1．強(qiáng)子：是參與(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用的粒子．質(zhì)子和中子都是強(qiáng)子．2．輕子：不參與(填“參與”或“不參與”)強(qiáng)相互作用．電子、電子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已發(fā)現(xiàn)的輕子．3．規(guī)范玻色子：是傳遞各種相互作用的粒子,如光子,中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子．4．希格斯玻色子：是希格斯場(chǎng)的量子激發(fā)．分類參與的相互作用發(fā)現(xiàn)的粒子備注強(qiáng)子參與強(qiáng)相互作用質(zhì)子、中子等強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu),由“夸克”構(gòu)成輕子不參與強(qiáng)相互作用電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)范玻色子傳遞各種相互作用光子、中間玻色子、膠子等光子傳遞電磁相互作用,中間玻色子傳遞弱相互作用,膠子傳遞強(qiáng)相互作用希格斯玻色子

是希格斯場(chǎng)的量子激發(fā)四、夸克與粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型1．夸克、夸克模型：1964年,美國(guó)科學(xué)家蓋爾曼等人提出了夸克模型,認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成,這種成分叫作夸克．2．粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是一整套關(guān)于粒子的理論．其中,夸克、輕子、規(guī)范玻色子和希格斯玻色子是組成物質(zhì)的幾類最基本的粒子．

例題

參考答案2.關(guān)于粒子的分類,目前人們認(rèn)為粒子世界是由下列哪三類粒子構(gòu)成的（

）A.

媒介子、夸克、強(qiáng)子

B.

夸克、輕子、強(qiáng)子

C.

媒介子、輕子、強(qiáng)子

D.

質(zhì)子、中子、電子例題【答案】C【考點(diǎn)】原子核的組成【解析】【解答】按照粒子與各種相互作用的不同關(guān)系,把粒子分為三大類,即強(qiáng)子、輕子和媒介子．【分析】粒子的分類：按照相互作用的不同關(guān)系,分為強(qiáng)子、輕子和媒介子.參考答案3.下列物體的尺寸由小到大排列的是（

）A.

夸克、原子核、質(zhì)子、原子

B.

質(zhì)子、原子核、原子、夸克C.

夸克、質(zhì)子、原子核、原子

D.

原子、原子核、質(zhì)子、夸克例題【答案】C【考點(diǎn)】原子的核式結(jié)構(gòu)【解析】【解答】解：夸克可組成質(zhì)子,所以質(zhì)子比夸克大,質(zhì)子與中子可組成原子核,所以原子核比質(zhì)子大,原子核可組成原子,所以原子比原子核大,所以C正確．故選：C參考答案4.已知π＋介子、π－介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克