5.4 核裂变与核聚变&5.5 “基本”粒子-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

4.核裂变与核聚变 5.“基本”粒子 ( 1 . 了解重核的裂变和链式反应。 2 . 了解原子弹的原理 , 知道核电站的工作模式及核能发电的优缺点。 3 . 了解核聚变及其特点和条件。 4 . 会判断和书写核裂变、聚变反应方程 , 能计算核反应中释放的能量。 5 . 知道粒子的分类及其作用 , 了解夸克模型。 　　 20 世纪 30 年代 , 物理学家的一个重大发现改变了人类历史。原子核在“分裂或聚合”时 , 会释放出惊人的能量。较重的核分裂成中等大小的核 , 较小的核合并成中等大小的核的过程中 , 都有可能释放出能量。核电站以及原子弹、氢弹等核武器 , 利用的就是这些核能。 　　 在这些装置中 , 核能是怎样被转化和使用的呢 ? ) 稳健启程·新知初步构建 学生用书P088 知|识|梳|理 一、核裂变的发现 1.核裂变：重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程。 2.铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是UnKr+n。 3.链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。 4.链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于临界体积或裂变物质的质量大于临界质量。 二、反应堆与核电站 1.核能释放的控制：通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称为核反应堆。 2.慢化剂：反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、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，镉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，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：核燃料发生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。 三、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，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应。 2.核反应方程Hen+17.6 MeV。 3.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间的距离接近核力发生作用的距离1 m，这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。 四、“基本”粒子 1.“基本粒子”不基本。 (1)直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒。后来人们发现了光子、电子、质子、中子，并把它们叫作“基本粒子”。 (2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构。 2.发现新粒子。 (1)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。 (2)粒子的分类：现在发现的粒子达400多种。大体可分为：强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子几种类别。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)铀核的裂变是一种天然放射现象。 (×) (2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去。 (√) (3)控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的。 (√) (4)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。 (√) (5)质子、中子不能再分。 (×) 2.2022年8月9日，中核集团漳州核电2号机组反应堆压力容器顺利吊装就位，向投产发电迈出了重要一步，该核电项目投产后核反应堆中存在核反应Un+Kr+n，则 (　　) A.该反应为核聚变反应 B.该核反应过程没有质量亏损 C.该核反应方程式中A=144 DU的质子数是235，中子数是92 解析　该反应为核裂变反应，A项错误；核裂变会产生大量能量，则该核反应过程发生质量亏损，B项错误；根据质量数相同235+1=A+89+3，解得A=144，C项正确；U的质子数是92，核子数为235，则中子数为143，D项错误。 答案　C 细研深究·萃取知识精华 学生用书P089 探究一 对核裂变和链式反应的分析 1.铀核的裂变和裂变方程。 (1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状。 (2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能。 (3)常见的裂变方程。 nUKr+n nUXe+1n 2.链式反应的条件。 (1)铀块的体积大于临界体积。