2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第5章原子核第4~5节核裂变与核聚变“基本”粒子课件

4核裂变与核聚变第五章原子核

5．裂变反应的能量大小铀核裂变为中等质量的原子核,发生质量亏损,所以放出能量．一个铀235核裂变时释放的能量如果按200MeV估算,1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量,裂变时能产生几百万度的高温．6．链式反应中子轰击重核发生裂变后,裂变释放的中子继续与其他重核发生反应,引起新的核裂变,使核裂变反应一代接一代继续下去,这样的过程叫作核裂变的链式反应．7．链式反应发生的条件(1)铀块的体积大于或等于临界体积．(2)有足够浓度的铀235.(3)有足够数量的慢中子．8．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量．二、反应堆与核电站1．核电站：利用核能发电,它的核心设施是反应堆,它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：石墨、重水和普通水(也叫轻水)．(3)控制棒：为了调节中子数目以控制反应速度,还需要在铀棒之间插进一些镉棒,它吸收中子的能力很强,当反应过于激烈时,将镉棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些,这种镉棒叫作控制棒．2．核电站的主要部件及作用组成部分材料作用裂变材料(核燃料)浓缩铀提供核燃料减速剂(慢化剂)石墨、重水或普通水(也叫轻水)使裂变产生的快中子减速控制棒镉棒吸收中子,控制反应速度热交换器水或液态的金属钠传输热量防护层厚水泥层防止放射线泄露,对人体及其他生物体造成伤害3．工作原理核燃料发生核裂变释放的能量使反应区温度升高,水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆内的热量传输出去,用于发电,同时也使反应堆冷却．4.核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采用储量大,所能提供的能量大．(3)对环境的污染要比火力发电小．5．核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下．

5．人工热核反应：氢弹．首先由化学炸药引爆原子弹,再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸．6．核聚变与核裂变的比较(1)优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上核聚变燃料氘和氚的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁．(2)缺点：核聚变需要的温度太高,地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．解决方案：磁约束和惯性约束．7．重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核,放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核,放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍

例题【答案】D【考点】核反应方程【解析】【解答】根据电荷数守恒知X的电荷数为92-36-56=0即质子数为0,所以X为中子,根据质量数守恒X的质量数为235+1-144-89=a可得a=3故答案为：D.参考答案

例题【答案】B【考点】核反应方程【解析】【解答】ABCD．根据质量数守恒,则X的质量数m=235+1-89-3=144可知X原子核中含有144个核子；根据核电荷数守恒,得z=92-36=56;所以X中的中子数n=m-z=144-56=88可知X原子核中含有88个中子；在核反应的过程中,质量数是守恒的.总质量数既不减小,也不增加,ACD不符合题意,B符合题意.故答案为：B.参考答案一、“基本”粒子1．人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子,把它们叫作“基本粒子”．2．随着科学的发展,科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成,并发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构．二、发现新粒子1932年发现了正电子,1937年发现了μ子,1947年发现了K介子和π介子,后来发现了超子等．发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量、寿命、自旋等物理性质与对应粒子相同,而电荷等其他性质相反比质子的质量小质量介于电子与质子之间质量比质子大三、粒子的分类1．强子：是参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子．质子和中子都是强子．2．轻子：不参与(填“参与”或“不参与”)强相互作用．电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子．3．规范玻色子：是传递各种相互作用的粒子,如光子,中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子．4．希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发．分类参与的相互作用发现的粒子备注强子参与强相互作用质子、中子等强子有内部结构,由“夸克”构成轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构规范玻色子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子等光子传递电磁相互作用,中间玻色子传递弱相互作用,胶子传递强相互作用希格斯玻色子

是希格斯场的量子激发四、夸克与粒子物理标准模型1．夸克、夸克模型：1964年,美国科学家盖尔曼等人提出了夸克模型,认为强子由更基本的成分组成,这种成分叫作夸克．2．粒子物理标准模型是一整套关于粒子的理论．其中,夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子是组成物质的几类最基本的粒子．

例题

参考答案2.关于粒子的分类,目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的（

）A.

媒介子、夸克、强子

B.

夸克、轻子、强子

C.

媒介子、轻子、强子

D.

质子、中子、电子例题【答案】C【考点】原子核的组成【解析】【解答】按照粒子与各种相互作用的不同关系,把粒子分为三大类,即强子、轻子和媒介子．【分析】粒子的分类：按照相互作用的不同关系,分为强子、轻子和媒介子.参考答案3.下列物体的尺寸由小到大排列的是（

）A.

夸克、原子核、质子、原子

B.

质子、原子核、原子、夸克C.

夸克、质子、原子核、原子

D.

原子、原子核、质子、夸克例题【答案】C【考点】原子的核式结构【解析】【解答】解：夸克可组成质子,所以质子比夸克大,质子与中子可组成原子核,所以原子核比质子大,原子核可组成原子,所以原子比原子核大,所以C正确．故选：C参考答案4.已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克