人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核第4节核裂变与核聚变 第5节“ 基本”粒子课件（23页PPT）

(共23张PPT)
第五章　原子核
第4节　核裂变与核聚变
第5节　“ 基本”粒子
1.了解核裂变反应与核聚变反应。
2.了解核技术的应用。
3.了解人类对物质结构的探索历程。
学习任务一　核裂变与链式反应
较轻　
能量　
一代接一代　
4. 临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生 反应的 体积 叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
链式　
最小　
如图为重核裂变的链式反应。试回答：
（1）什么是链式反应？
（1）重核裂变产生的中子使裂变反应一
代接一代继续下去的过程叫链式反应。
（2）写出一种铀核裂变的核反应方程；
（3）链式反应中的临界体积和临界质量分别指什么？
（3）能发生链式反应的最小体积叫临界体积，相应的质量叫临界质量。
A. 裂变后粒子的总核子数减少
B. X原子核中含有85个中子
C. 裂变反应前后质量没有变化
D. 裂变后新核的平均结合能比铀核的小
B
解析：核反应过程中，质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错 误；设X原子核中有x个质子，质量数为y，则92＝x＋38，235＋1＝y＋95＋ 1×2，解得x＝54，y＝139，所以X原子核中含有中子数为y－x＝85，B正 确；裂变释放核能，所以有质量亏损，C错误；裂变释放核能是因为新核的 平均结合能比铀核的大，新核较稳定，D错误。
学习任务二　核能利用
1. 反应堆：为了人工控制链式反应的速度，使核能平缓地释放出来，人们制 成了 ，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 、重水作 慢化剂。
（3）控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子的数目，采 用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉 的特性，就可以容易地 控制链式反应的速度。
反应堆　
天然铀或浓缩铀　
石墨　
吸收中子　
2. 工作原理：核燃料 释放能量，使反应堆温度升高。
3. 能量输出：利用水或液态钠等流体在反应堆内外 ，用于 发电。
4. 核污染的处理：在反应堆的外面需要修建很厚的 ，用来屏 蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的 ，需要装入特制 的容器，深埋地下。
裂变　
循环流动　
水泥防护层　
放射性　
慢中子反应堆的示意图如图所示。试回答：
（1）铀235是容易吸收快中子还是慢中子后发生裂变反应？
（1）慢中子。
（2）如何控制核裂变反应的激烈程度？
（2）控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，将控制棒插入深一些，让它多 吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，反之，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。
C
A. 正常运行的核反应堆，水泥防护层外能检测到大量α粒子
B. 中子速度越快越容易发生链式反应
C. 通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度
D. 铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关
解析：正常运行的核反应堆主要的辐射有γ辐射和中子辐射，所以水泥防护层 外不可能检测到大量α粒子，故A错误；中子速度越快越不容易使链式反应发 生，故B错误；利用镉棒对中子吸收能力强的特点，通过改变镉棒的插入深 度，从而改变中子的数量来控制反应速度，故C正确；核裂变释放的能量与 反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因产物种类不同导致质量亏损不同， 释放能量不同，故D错误。
学习任务三　核聚变
质量较大　
10－15 m　
温度　
热核反应　
氢弹　
原子
弹　
受控热核反应　
【典例3】　两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 u，氦核质量 为4.002 u。
（1）写出相应的核反应方程。
（2）求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量。已知：阿伏加德罗常数 NA为6.0×1023 mol－1，氘核的摩尔质量为2 g/mol，1 u相当于931.5 MeV的能 量（结果保留两位有效数字）。
（2）3.6×1027 MeV
学习任务四　粒子物理学
强子　
轻
子　
规范玻色子　
A. 由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成
B. 由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的反电子构成
C. 由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D. 由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的反电子构成
B
解析：反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成。 故选B。
A. X原子核中含有86个中子
B. X原子核中含有141个核子
C. 因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，裂变后的总质量数增加
D. 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
解析：X原子核中的核子数为（235＋1）－（94＋2）＝140个，B错误；中子 数为（235－92）＋1－（94－38）－2＝86个，A正确；裂变时释放能量，出 现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误。
A
A. 该核电站通过核聚变获得核能
B. 铀核的质子数为143
C. 在上述核反应中x＝2
D. 一个铀核发生上述核反应，释放的能量为（m1－m2－m3－2m4）c2
D
解析：该核电站通过核裂变获得核能，A错误；铀核的质子数为92，B错误； 根据核反应过程满足质量数守恒可得235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3，C错 误；一个铀核发生上述核反应，释放的能量为ΔE＝Δmc2＝（m1－m2－m3－ 2m4）c2，D正确。
A. 核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子核，并 吸收大量能量
B. 核反应堆中铀核自发分裂为两个或几个中等质量的原子核，同时释放大量 的核能
C. 要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有慢中子的轰击
D. 要使核反应堆中铀核发生链式反应，必须要有快中子的轰击
C
解析：核反应堆中铀核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量的原子 核，同时释放大量的核能，故A、B错误；要使核反应堆中铀核发生链式反 应，必须有慢中子的轰击，快中子不易捕获，故C正确，D错误。
4. 有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。（已 知煤的热值q＝3.36×107J/kg，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，氢核 质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u，质 量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV，结果均保留3位有效数字）
（1）若1 g氢完全聚变，能释放多少焦能量？
（1）6.73×1011 J　
（2）1 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？
（2）2.00×104 kg