2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第4章 第6节　核能利用 第7节　小粒子与大宇宙 (3份打包)

第六节　核能利用 第七节　小粒子与大宇宙 [学习目标]　1.知道什么是核反应堆．(重点)2.知道核电站的工作模式，了解核能的利用．(重点)3.了解宇宙及恒星的演化． 一、反应堆　核电站 1．核反应堆 (1)核反应堆是人工控制链式反应的装置． (2)减速剂 反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“减速剂”，常用的减速剂有石墨、重水和普通水． (3)控制棒 为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，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． (4)能量输出 核燃料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外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电． 2．核电站及核能利用 (1)核能发电的效益 一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要消耗煤250万吨． (2)核能的利用 ①核能发电 ②把反应堆小型化，可以使核能作为动力，制造核动力潜艇、核动力破冰船和核动力航空母舰，在某些动力装置上也有利用的可能． ③用来进行各种原子核物理实验，制造各种放射性同位素． (3)核污染的处理 为了防止铀核裂变物放出的各种射线对人体的危害，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线，不让它们透射出来，对放射性的废料，也要装入特制的容器，埋入深地层来处理． 二、小粒子与大宇宙 1．人类目前能够观测到的最大距离约为140亿光年之远． 2．对宇宙的时空结构、运动形态和物质演化的理论描述，称为宇宙模型，目前普遍被大家接受的模型是大爆炸宇宙模型． 3．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从10－15m到1027m，共跨越了约42个数量级． 4．从宇宙大爆炸到现在，以秒为单位，宇宙年龄的数量级约为1018s. 5．目前所知的微观粒子中，寿命最短的只有10－25s. 6．物质世界的时间尺度：约从10－25s到1018s，也跨越了将近43个数量级． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的． (√) (2)核裂变释放的大量核能是通过在反应堆外循环流动的液体传输出去的． (√) (3)核电废料难以处理，对环境的污染比火电大． (×) (4)质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子． (×) (5)强子是参与强相互作用的粒子． (√) 2．如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是(　　) A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应 B．快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应 C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些 D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些 B　[在核反应堆中，慢中子容易被铀235俘获发生裂变反应，A选项错误；快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，B选项正确；在核电站中，通过控制棒(一般用石墨棒或镉棒)吸收中子多少来控制反应速度，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，C选项错误；要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些，D选项错误．] 3．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)组成的，它们所带电荷量如下表所示，表中e为基元电荷．下列说法正确的是(　　)或反夸克 π＋ π－ u d 电荷量 ＋e －e ＋e －e －e ＋e A.π＋由u和组成 B．π＋由和d组成 C．π－由u和组成 D．π－由和d组成 AD　[根据电荷量的关系可知，由于π＋介子带有＋e的电荷量，又由于π＋介子是由夸克和反夸克组成，根据题意可知π＋介子(＋e)应由一个夸克u构成，故A、D正确．]合成，同理π－介子由夸克d和反夸克和反夸克 核能的利用 1.核电站的主要组成 核电站的核心设施是核反应堆 ，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件列表如下： 部件名称 减速剂 控制棒 热循环介质 保护层 采用的材料 石墨、重水或普 通水(也叫轻水) 镉 水或液态钠 很厚的水泥外 壳 作用 降低中子速度，便 于铀235吸收 吸收中子，控制反应速度 把反应堆内的 热量传输出去 屏蔽射线，防止放射性污染 2.反应堆工作原理 (1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图所示为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀2