5.4-5.5 核裂变与核聚变、“基本”粒子（导学案）-【鼎力课堂】2022-2023学年高二物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

第4、5节　核裂变与核聚变、“基本”粒子 【知识梳理与方法突破】 1.重核裂变的理解 （1）重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程。 （2）重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小。所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量。 （3）铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应。 2.常见的裂变方程 （1） （2） 3.核电站的主要组成及其作用 核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件如表： 部件名称 慢化剂 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 4.反应堆工作原理 （1）热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图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235的含量占）制成，石墨（重水）为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围。 （2）控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒。采用电子仪器自动调节控制棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度。 （3）冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把热量传输出去，用于发电。 （4）保护层：发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面。 5.核聚变的特点 （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。 （2）在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放出更多的能量。 （3）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）普遍性：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。 6.核聚变的应用 （1）核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。 （2）可控热核反应：目前处于探索阶段。 7.粒子的分类 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 强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类 轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、子、子中微子、子、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 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 希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。 2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子 【例】核电站发电原理是核裂变反应所释放的能量通过热力产生电能．铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变．铀235裂变方程为：，衰变方程为：，则下列说法正确的是（    ） A．衰变产生的新核Y不再具有放射性 B．的比结合能小于的比结合能 C．衰变过程是通过吸收裂变过程释放的能量进行的 D．反应堆中镉棒插入深一些将会加快核反应速度 【答案】B 【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒，Y原子核中含有的电荷数为92-2=90，大于80，是具有放射性的，故A错误； B．裂变反应放出核能，生成物更加稳定，则的比结合能小于的比结合能，选项B正确； C．衰变过程也是释放能量的，选项C错误； D．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，故D错误。 故选B。 【针对训练】核聚变反应方程为：，已知的质量为，的质量为，的质量为，的质量为，则下列说法正确的是（　　） A．该反应中的是中子 B．反应后的质量数小于反应前的质量数 C．该反应释放的核能为 D．这个反应过程中质量亏损为 【答案】A 【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒，可知的质量数位1，电荷数为0，则是中子，故A正确； B．核反应过程满足质量数，则反应后的质量数等于反应前的质量数，故B错误； CD．反应过程中质量亏损为该反应释放的核能为故CD错误。 故选A。 【巩固提升】 1．2021年1月30日，华龙一号全球首堆中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行，这标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列。目前核能发电都是利用核裂变反应，下列表示重核裂变的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A