第5章 第4、5节 核裂变与核聚变 “基本”粒子（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

第4、5节　核裂变与核聚变　“基本”粒子

(赋能课—精细培优科学思维)

 

一、核裂变

1．核裂变的发现

(1)发现：1938年年底，德国物理学家______和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现了______的裂变。

(2)定义：重核被中子轰击后分裂成两个质量________的新原子核，并放出______的过程。

(3)铀核裂变：用______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方程是U＋______→Ba＋Kr＋______。

(4)链式反应：当一个______引起一个重核裂变后，裂变释放的______再引起其他重核裂变，且能不断继续下去的核裂变反应。

(5)链式反应的条件：发生核裂变物质的体积大于等于__________或发生核裂变物质的质量大于等于________。

2．反应堆：可以控制__________释放核能的装置。

3．核电站

(1)组成

核电站是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：

①燃料：______。

②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用______、重水或普通水作慢化剂。

③控制棒：由吸收______能力很强的镉制成，用以控制链式反应的速度。

(2)工作原理：核燃料______释放的能量使反应区温度升高。

(3)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。

(4)核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和________物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽核裂变产物放出的各种射线，核反应堆用过的核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，深埋地下。

 

[质疑辨析]

如图所示为铀核裂变示意图，请对以下说法作出判断：

(1)铀核裂变是一种天然放射现象。(　　)

(2)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出3个中子。(　　)

(3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。(　　)

(4)核反应堆用过的核废料无毒无害。(　　)

 

二、核聚变

1．定义：两个轻核结合成__________的核，并释放出______的反应。

2．典型的核反应方程：H＋H→______＋n＋17.6 MeV。

3．条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离______ m以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的__________，这就要求原子核具有足够的动能，有一种方法就是把它们加热到很高的温度，温度高达几百万开尔文，因此核聚变又叫__________。

4．太阳能：太阳的主要成分是____，太阳的中心温度可达1.6×107 K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳能就来自于太阳内部________释放的核能。

5．应用：目前，人工产生的热核反应主要用在核武器上，那就是______，需要用________爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。

6．核聚变的优点：第一，轻核聚变产能效率高。第二，地球上核聚变燃料氘储量丰富。第三，轻核聚变更为安全、清洁。

7．核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。

8．控制方法

(1)磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前性能最好的一种磁约束装置是________。

(2)惯性约束：在惯性约束下，用高能量密度的激光或X射线从各个方向照射参加反应的物质，使它们“挤”在一起发生反应，核聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应。

 

 

 

 

[情境思考]

如图所示为氢弹爆炸形成的蘑菇云，实际上氢弹爆炸是由原子弹爆炸产生的高温高压引发的，那么氢弹中核聚变反应为什么需要几百万开尔文的高温呢？

 

 

三、“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。后来发现了电子、质子和中子，于是认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子。

(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子都不是由质子、中子、电子组成的，又发现______、______等本身也有自己的复杂结构。

2．发现新粒子

(1)1932年发现了______，1937年发现了 ______，1947年发现了 ________和________，及以后的质量比质子的质量大很多的______。

(2)20世纪70年代以后发现的新粒子

1971～1980年间发现τ子、胶子、J/Ψ介子

1981～1990年间发现W和Z玻色子

1991～2000年间发现τ子中微子