第5章 第4节 核裂变与核聚变&第5节“基本”粒子&高频考点-【一本】高中物理知识大盘点

(3)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量 ②核物理中常以碳原子 增加，则总能量增加；物体质量减少，则总能量减少，这时质能 质量的2作为原子质量 方程也写作△E=△mc2。 单位，用“u”表示。1u 相当于931.5MeV的 第4节 核裂变与核聚变 5年11考 能量。 知识点1核裂变及链式反应 重点 到学以致用 1.核裂变 ①铀块的质量大于或等 (1)核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎 于临界质量时链式反应 才能不停地进行下去。 块，并释放出能量。科学家把这类核反应定名为核裂变。核 (/) 裂变是释放核能的方法之一。 ②中子的速度越大，越 (2)用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的， 容易发生铀核裂变。 其中一种典型的反应是2U十n→1Ba十器Kr十3别n。 (×) ③核裂变反应中会产生 2.链式反应 质量亏损。(/) (1)定义：在2U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可 以放出两或三个中子。如果这些中子继续与其他U发生反 应，再引起新的核裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去。 这种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。 (2)临界体积：通常把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。 ◆知识拓展 知识点2反应堆与核电站 核电站发电的优点 ①消耗的核燃料少。 1.核反应堆：通过可控制的链式反应实现核能的释放。 择性 ②作为核燃料的铀、钍等 2.核反应堆如何控制链式反应 在地球上可采储量大。 (1)利用“慢化剂”将快中子减速，常用的慢化剂有石墨、重水 修 ③对环境的污染要比火 力发电小。 和普通水。 册 (2)利用镉棒吸收中子来控制链式反应的速度。 ◆特别提醒 3.核电站的能量转化 第五章 与核裂变相比，核聚变 的优点： 核能 核反应堆 蒸汽的内能 蒸汽轮机 机械能 发电机 电能 ①轻核聚变产能效 核 率高； 知识点33 核聚变 重点 ②地球上核聚变燃料氘 储量丰富，而氚可以利 1.核聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核 用锂来制取； 聚变。 ③轻核聚变更为安全、 2.典型的核聚变方程：H十H→He+n+17.6MeV 清洁。 。390● 3.核聚变发生的条件：要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离 达到10-15m以内，但是原子核是带正电的，要使它们接近到 ◆特别提醒 10-15m就必须克服巨大的库仑斥力，这就要求轻核具有足够 ①磁约束：利用磁场来 约束参加反应的物质， 的动能。要使原子核具有足够大的动能，可以给核加热，使物 这就是磁约束。 质达到几百万开尔文的高温。综上所述，核聚变只有在超高温 ②惯性约束：用高能量 条件下才能发生。 密度的激光或X射线从 4.核聚变的应用：核武器一氢弹；探索可控的人工核聚变 各个方向照射参加核反 5.实现核聚变的两种方案：核聚变需要的温度太高，为解决这个 应的物质，使它们“挤” 在一起发生核反应。 难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束。 第5节 “基本”粒子 珍知识拓展 夸克模型 知识点1发现新粒子 ①1964年美国科学家 1.部分新粒子的发现时间 盖尔曼等人提出了夸克 模型，认为强子是由夸 1931 1941 1951 1961 克组成的。 时间 1940年 1950年 1960年 1970年 ②夸克的种类：上夸克 (u)、下夸克(d)、奇异夸 发现的 正电 子、 K介子、π 反质子、电 克(s)、粲夸克(c)、底夸 新粒子 介子 μ子中微子 μ子 子中微子 克(b)和顶夸克(t)。 ③夸克所带电荷：夸克 1971~ 1981 1991 时间 2001年至今 所带的电荷分别为元电 1980年 1990年 2000年 荷的+号或一日 发现的 x子、胶子、 W和Z玻 希格斯玻 ④每种夸克都有对应的 π子中微子 新粒子 J/介子 色子 色子 反夸克。 2.反粒子：实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿 命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其 ◆特别提醒 他性质相反，这些粒子叫作反粒子。 电子的反粒子是正电 选择性 子，质子的反粒子是反 知识点2粒子的分类 质子。 修第三 1.强子：强子是参与强相互作用的粒子。质子和中子都是强子。 ◆特别提醒 2.轻子：轻子不参与强相互作用。最早发现的轻子是电子，后来 第 ①每种轻子都有对应的 发现的轻子有电子中微子、μ子、u子中微子以及x子和x子 反粒子。 中微子。 ②目前发现的轻子只有 3.规范玻色子：规范玻色子是传递各种相互作用的粒子，如光 6种。 核 ③现代实验还没有发现 子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子。光子传递电磁相互 轻子的内部结构。 作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用。 4.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。 。391。 高频考点 原子核的衰变及半 考点1衰期 5年13考 考点2核反应与核能 5年22考 例1（浙江卷）宇宙射线进人地球大 例2（海南卷）1932年，考克饶夫和 气层与大气作用会产生中子，中子 瓦尔顿用质子加速器进行人工核 与大气中的氮14会产生以下核反 蜕变实验，验证了质能关系的正确 应：1N+n→C+1H,产生的C能自发 性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成 进行β衰变，其半衰期为5730年，利用碳14 为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原 的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正 子核，核反应方程为Li十1H一→2Be→ 确的是 2X。已知H、Li、X的质量分别为m= 1.00728u、m2=7.01601u、m%=4.00151u, A.C发生B衰变的产物是N 光在真空中的传播速度为c,则在该核反应 B.β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外 中 电子 A.质量亏损△m=4.02178u C.近年来由于地球的温室效应，引起C的 B.释放的核能△E=(m十m2一2g)c2 半衰期发生微小变化 C.铍原子核内的中子数是5 D.若测得一古木样品的C含量为活体植物 D.X表示的是氚原子核 的，则该古木距今约为11460年 解析根据核反应方程满足质量数守恒和电 荷数守恒，可知方程为Li十H→B®→ 解析根据'C→N十-9e可知，C发生B 2He,则Z=4,A=8,铍原子核内的中子数 衰变的产物是N,A错误；B衰变辐射出的 是4，X表示的是氨核，C、D错误；核反应过程 电子来自原子核内的中子转化为质子时放出 质量亏损为△m=m十m2-2m=0.02027u, 择性 的电子，B错误；？衰变是核反应，与外界环 则释放的核能为△E=(m1+2一2m3)c2, 修 境无关，C错误；若测得一古木样品的C含 A错误，B正确。选B。 第三 量为活体植物的子，可知经过了2个半衰期， 解题通法核能的计算方法 第五章 则该古木距今约为5730×2年=11460年， (1)根据E=mc2或△E=△mc2计算核能， D正确。选D。 其中△m的单位是千克，△E的单位是 (点拨根据衰变过程中质量数守恒和电荷数 焦耳。 核 守恒，确定C发生β衰变的产物是解题关 (2)利用1u相当于931.5MeV的能量计 键。根据B衰变的实质确定阝衰变辐射出的 算。 电子来源。根据半衰期的定义确定古木 (3)利用原子核的结合能=比结合能X质 年限。 量数。 ●392●