高中物理第四章原子核第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙同步备课教粤教版选修3_65

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高中物理第四章原子核4.6核能利用4.7小粒子与大宇宙课时训练粤教版选修3_5

核能利用小粒子与大宇宙基础夯实1.现已建成的核电站能量来自于()A.天然放射性元素衰变放出的能量B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量D.化学反应放出的能量.重核裂变要在一定条件下才能进行,并能有效地进行控制,核电站利用这一反应放出的能量进行发电,将其转化成电能.2.下列说法中正确的是()A.太阳是宇宙的中心B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星C.太阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星还有彗星组成的D.以上说法都正确,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等,所以叙述较完整的是C项.通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星.3.在核反应中,控制铀235核裂变反应速率的方法是()A.使用浓缩轴B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置,改变使用镉棒插入的深度,以改变反应堆中的中子数目D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度.4(多选)国家重大科技专项示范项目CAP1400核电站在山东荣成石岛湾建设.核电站与火电站相比较,其优势在于() (导学号51160211)A.核燃料释放出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B.就可采储量来说,地球上核燃料资源远多于煤炭C.核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站D.核电站比火电站更容易建造,相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可开采核矿石储量所能提供的能量约为煤、石油的15倍,只要措施得当,核电站造成的污染很小,核能属于清洁能源,A、B、C均正确;核电站的建造难度较大,D错误.5.为应对能源危机和优化能源结构,提高清洁能源的比重,我国制定了优先选择核能,其次加快发展风电和再生能源的政策,在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平,请根据所学物理知识,判断下列说法中正确的是()A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.重核裂变是非常清洁的能源,无任何污染答案AC解析目前核电站都用核裂变,其原料是铀,且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源,但也有一定的污染,故A、C正确,B、D错误.6.(多选)下列说法中正确的是()A.聚变反应中有质量亏损,所以必向外界放出能量B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10-15 m,也就是接近到核力能够发生作用的范围内C.要使核发生聚变反应,必须克服核力做功D.热核反应只有在人工控制下才能发生答案AB能力提升7.2011年3月11日,日本发生地震并引发海啸导致福岛核电站发生了核泄漏,对附近的环境造成了很大的危害.核泄漏直接导致严重的环境污染,产生的射线具有非常大的危害性,能够使动植物体内的细胞发生癌变,致使生物死亡.根据以上材料回答以下问题:核电站的发电原理是通过核裂变产生巨大的能量,完成下面铀核裂变可能的一个反应方程n→Ba+Kr+,并计算1 kg铀核裂变放出的能量是J.(结果保留两位有效数字,Ba、92Kr和中子的质量分别为235.049 3 u,140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u,1 u=1.66×10-27 kg)(导学号51160212)答案n8.5×1013解析一个铀原子核裂变放出的核能,ΔE=Δmc2=(235.049 3 u-140.913 9 u-91.897 3 u-2×1.008 7 u)c2≈3.3×10-11 J.1 kg铀中含有铀核数为N=N A=×6.02×1023≈2.562×1024(个)所以1 kg铀核裂变时放出的能量为E=N·ΔE=2.562×1024×3.3×10-11 J=8.5×1013 J.8.在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作慢化剂.中子在重水中可与H核碰撞减速,在石墨中与C核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种材料减速效果更好? (导学号51160213)答案重水解析设中子质量为m n,靶核质量为m,由动量守恒定律得m n v0=m n v1+mv2,由能量守恒定律得m n m n,解得v1=v0.在重水中靶核质量m H=2m n,v1H=v0=-v0.在石墨中靶核质量m C=12m n,v1C=v0=-v0.因为与重水靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好.9.天文观测表明,几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大;也就是说,宇宙在膨胀.星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即v=Hr.式中H为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定.为解释上述现象,有人提出一种理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的.假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远.这一结果与上述天文观测一致. (导学号51160214)(1)由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式是什么?(2)根据观测,哈勃常数H=3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄为多少年?答案(1)T=(2)1×1010年解析(1)由于爆炸后各星体做的是匀速运动,令宇宙年龄为T,则星球现距我们的距离为r=vT=HrT,得T=.(2)T=年=1×1010年.。

高中物理第四章原子核4.6核能利用教案粤教版选修3_52017090527

4.6 核能利用课堂互动三点剖析对核反应堆的理解在核电站中，核反应堆是热源，如图4-6-1为简化的核反应堆的示意图：图4-6-2铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀（铀235的含量占2%—4%）制成，石墨（重水）为减速剂，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围. 镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒，控制棒插入深些，吸收中子多，反应速度变慢，插浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作.核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠或二氧化碳作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电.发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面.各个击破【例题】核反应堆的燃料是_____________，石墨、重水等作为_____________使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收；用镉棒_____________以控制核反应的_____________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.解析：在核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度.答案：铀235 减速剂吸收中子速度类题演练1每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？（每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV）220解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能ΔE=200××6.02×1023J235200200 6.021023 25%E25%235电功率P= W7 243600=5.2×107 W答案：5.2×107 W类题演练2试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量.（氘核21 H的质量为2.013 6 u,氚核3 H1 的质量为3.016 6 u,氦核4 He2 的质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u）解析：设弹壳内装的是氘和氚轻元素，它们在高温下聚变生成氦，核聚变方程为141 +1 H H2 3 H+1 n0 . 2当一个氘核12 H与一个氚核H31 发生反应时放出的能量为ΔE=Δm·c2=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）×931.5 MeV=17.6 MeV.1 kg氦（4 He2 ）中所含的原子核数目为N=nN A=10004.0026×6.02×1023=1.5×1026个.这样合成1 kg氦4 He2 核时所放出的总能量为E=N·ΔE=1.5×1026×17.6MeV=2.64×1027 MeV.答案：在氢弹中合成1 kg的氦所释放出的能量为2.64×1027 MeV.2。

【精】高中物理第四章原子核4-6核能利用教案粤教版选修3_5

【精】【精】高中物理第四章原子核4-6核能利用教案粤教版选修3_5课堂互动三点剖析对核反应堆的理解在核电站中，核反应堆是热源，如图4-6-1为简化的核反应堆的示意图：图4-6-2铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀（铀235的含量占2%—4%）制成，石墨（重水）为减速剂，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围.镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒，控制棒插入深些，吸收中子多，反应速度变慢，插浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作.核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠或二氧化碳作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电.发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面.各个击破【例题】核反应堆的燃料是_____________，石墨、重水等作为_____________使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收；用镉棒_____________以控制核反应的_____________，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.解析：在核反应堆中的核燃料是铀235，用石墨、重水等作减速剂，用镉棒来吸收中子，以控制反应速度.答案：铀235 减速剂吸收中子速度类题演练1每昼夜消耗220 g 铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？（每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV ）解析：一昼夜消耗的铀所产生的核能ΔE=200××6.02×1023J235220 电功率P==5.2×107 WW E 360024%251002.62352002007%2523⨯⨯⨯⨯⨯=⨯∆ 答案：5.2×107 W类题演练2试求在氢弹中当合成1 kg 的氦时所释放出的能量.（氘核21 H 的质量为2.013 6 u,氚核的质量为3.016 6 u,氦核的质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u ）H 31He 42。

高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第4章第6节核能利用第7节小粒子与大宇宙含答案

第七节小粒子与大宇宙学习目标知识脉络1.知道什么是核反应堆．(重点)2.知道核电站的工作模式，了解核能的利用．(重点)3.了解宇宙及恒星的演化.反应堆核电站[先填空]1．核反应堆(1)核反应堆是人工控制链式反应的装置．(2)减速剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“减速剂”，常用的减速剂有石墨、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，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒．(4)能量输出2．减速剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？【提示】减速剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率．1．核电站的主要组成核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件列表如下：部件名称减速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2.反应堆工作原理(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图461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2%～4%)制成，石墨(重水)为减速剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围．反应堆示意图图461(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．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，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，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电．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．3．核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大．(3)对环境的污染要比火力发电小．1．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( )【导学号：55272144】A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．铀棒的作用是控制反应堆的功率D．石墨的作用是吸收中子【解析】铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确C错误；慢中子最容易引发铀核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故D错误．【答案】AB2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成，即原子燃料、________、________、控制调节系统．【解析】核反应堆的主要部分包括：①燃料，即浓缩铀235；②减速剂，采用石墨、重水和普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电．【答案】减速剂冷却系统3．每昼夜消耗220 g铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)【解析】一昼夜消耗的铀所能产生的核能为ΔE＝200××6.02×1023×106×1.6×10－19 J＝1.8×1013 J，电功率P＝η＝ W＝5.2×107 W.【答案】 5.2×107 W1．核电站释放的核能是n个核反应释放核能积累的结果E＝n·ΔE，ΔE＝Δmc2，n＝·NA.2．发电站用于发电的能量只占所释放核能的一部分，则E电＝ηE.小粒子与大宇宙[先填空]1．人类目前能够观测到的最大距离约为140亿光年之远．2．对宇宙的时空结构、运动形态和物质演化的理论描述，称为宇宙模型，目前普遍被大家接受的模型是大爆炸宇宙模型．3．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从10－15m到1027m，共跨越了约42个数量级．4．从宇宙大爆炸到现在，以秒为单位，宇宙年龄的数量级约为1018s.5．目前所知的微观粒子中，寿命最短的只有10－25s.6．物质世界的时间尺度：约从10－25s到1018s，也跨越了将近43个数量级．[再判断]1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×)2．强子是参与强相互作用的粒子．(√)3．宇宙将一直会膨胀下去．(×)[后思考]为什么说基本粒子不基本？【提示】一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒子组成的．1．新粒子的发现及特点发现时间1932年1937年1947年20世纪60年代后新粒子反粒子μ子K介子与π介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大2.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、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用3.夸克的分类夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的或.每种夸克都有对应的反夸克．4．两点提醒(1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子．(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．4．关于粒子，下列说法正确的是( )【导学号：55272145】A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B．强子中没有带电的粒子C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位【解析】由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋e和－，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确．【答案】D5．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．(1)中微子与水中的H发生核反应，产生中子(n)和正电子(e)，即中微子＋H―→n＋e.。

高中物理第四章原子核 4.7 小粒子与大宇宙教案粤教版选修35

1 4.7 小粒子与大宇宙课堂互动三点剖析一、关于粒子因为所谓的“基本粒子”，本身也是复合粒子，它们也还有着自己的复杂的结构.科学家们后来发现了很多新粒子,更进一步证明了这一点.20世纪以来，人类陆续发现了正电子、μ子、k 介子和π介子、超子等更微小的粒子，它们“个头”很小，有的稳定存在，有的寿命极短.二、对宇宙大爆炸模型的正确理解1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙.美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀. 各个击破【例1】下列所述正确的是（）A.原子是组成物质的不可再分的最小粒子B.原子是最大的粒子C.原子由原子核和核外电子构成，质子和中子组成了原子核D.质子、中子本身也是复合粒子，它们也有着自己复杂的结构答案：CD【例2】科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和.科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟.经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量.（万有引力常数G=6.67×10-11 N·m 2·k g -2,1年时间约为3.15×107s ）解析：r=ct=3×108×500=1.5×1011 m,地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：2224T r m r GMm π=,太阳的质量为 M=2711311232)1015.3(1067.6)105.1(1044⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-GT r πkg=2.0×1030 kg,γ射线爆发所发出的能量： E=Mc 2=2.0×1030×(3×108)2 J=1.8×1047J.答案：1.8×1047 J。

【名校专用】高中物理第四章原子核第七节小粒子与大宇宙同步练习粤教版选修3-5

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1.已知π+介子、π-
介子都是由一个夸克（夸克u 或夸克d ）和一个反夸克（反夸克u 或反夸克d ）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e 为元电荷。

下列说法正确的是（）
A ．π+
由u 和d 组成 B ．π+由u 和d 组成 C ．π-由u 和d 组成 D ．π-由u 和d 组成 2.-K 介子方程为：-
K →π-+πo 其中-K 介子和π-介子带负的基元电荷，πo 介子不带电，如图所示，一个-
K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧A p ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧p B,两轨迹在p 点相切，它们半径R k-与R π-之比为2：1（πo 介子的轨迹未画出）由此可知π-的动量大小与πo 的动量大小之比为（）
A ．1：1
B ．1：2
C ．1：3
D ．1：6
3.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁。

现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)
(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线？
(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后的轨迹示意图。

(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？。

2017-2018学年高中物理粤教版选修3-5教师用书：第4章

第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙[先填空]1．核反应堆(1)核反应堆是人工控制链式反应的装置．(2)减速剂反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在铀棒周围要放“减速剂”，常用的减速剂有石墨、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，它吸收中子的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，这种镉棒叫做控制棒．(4)能量输出核燃料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外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电．2．核电站及核能利用(1)核能发电的效益一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30吨左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要消耗煤250万吨．(2)核能的利用①核能发电②把反应堆小型化，可以使核能作为动力，制造核动力潜艇、核动力破冰船和核动力航空母舰，在某些动力装置上也有利用的可能．③用来进行各种原子核物理实验，制造各种放射性同位素．(3)核污染的处理为了防止铀核裂变物放出的各种射线对人体的危害，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线，不让它们透射出来，对放射性的废料，也要装入特制的容器，埋入深地层来处理．[再判断]1．控制棒是通过吸收中子多少来控制链式反应速度的．(√)2．核裂变释放的大量核能是通过在反应堆外循环流动的液体传输出去的．(√)3．核电废料难以处理，对环境的污染比火电大．(×)[后思考]1．核反应堆中的控制棒是由什么制成的？控制棒起什么作用？【提示】控制棒由镉棒制成，镉吸收中子的能力很强，在铀棒之间插进一些镉棒，可以控制链式反应的速度．2．减速剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？【提示】减速剂的作用是使快中子减速，以便于中子与铀核作用发生链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率．1．核电站的主要组成核电站的核心设施是核反应堆，反应堆用的核燃料是铀235，它的主要部件列表如下：(1)热源：在核电站中，核反应堆是热源，如图461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2%～4%)制成，石墨(重水)为减速剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围．反应堆示意图图461(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．控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，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，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电．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．3．核电站发电的优点(1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大．(3)对环境的污染要比火力发电小．1．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( )【导学号：55272144】A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反应堆的功率C．铀棒的作用是控制反应堆的功率D．石墨的作用是吸收中子【解析】铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B正确C错误；慢中子最容易引发铀核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故D错误．【答案】AB2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置，它主要由四部分组成，即原子燃料、________、________、控制调节系统．【解析】核反应堆的主要部分包括：①燃料，即浓缩铀235；②减速剂，采用石墨、重水和普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态钠等流体在反应堆外循环流动，把反应堆的热量传输出去用于发电．【答案】减速剂冷却系统3．每昼夜消耗220 g 铀235的原子能发电站，如果效率为25%，它能产生的电功率为多大？(每个铀核裂变时放出的能量是200 MeV)【解析】一昼夜消耗的铀所能产生的核能为 ΔE ＝200×220235×6.02×1023×106×1.6×10－19J＝1.8×1013J ，电功率P ＝ηΔE t ＝1.80×1013×25%24×3600 W ＝5.2×107W.【答案】 5.2×107W1．核电站释放的核能是n 个核反应释放核能积累的结果E ＝n ·ΔE ，ΔE ＝Δmc 2，n ＝mM mol·N A . 2．发电站用于发电的能量只占所释放核能的一部分，则E 电＝ηE .[先填空]1．人类目前能够观测到的最大距离约为140亿光年之远．2．对宇宙的时空结构、运动形态和物质演化的理论描述，称为宇宙模型，目前普遍被大家接受的模型是大爆炸宇宙模型．3．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从10－15m 到1027m ，共跨越了约42个数量级．4．从宇宙大爆炸到现在，以秒为单位，宇宙年龄的数量级约为1018s. 5．目前所知的微观粒子中，寿命最短的只有10－25s.6．物质世界的时间尺度：约从10－25s 到1018s ，也跨越了将近43个数量级．[再判断]1．质子、中子、电子都是不可再分的基本粒子．(×) 2．强子是参与强相互作用的粒子．(√) 3．宇宙将一直会膨胀下去．(×) [后思考]为什么说基本粒子不基本？【提示】一方面是因为这些原来被认为不可再分的粒子还有自己的复杂结构，另一方面是因为新发现的很多种新粒子都不是由原来认为的那些基本粒子组成的．1．新粒子的发现及特点夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克．4．两点提醒(1)质子是最早发现的强子，电子是最早发现的轻子，τ子的质量比核子的质量大，但力的性质决定了它属于轻子．(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．4．关于粒子，下列说法正确的是( )【导学号：55272145】A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B ．强子中没有带电的粒子C ．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D ．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位【解析】由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－e3，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C 错误，D正确．【答案】 D5．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中11H 的核反应，间接地证实了中微子的存在．(1)中微子与水中的11H 发生核反应，产生中子(10n)和正电子( 0＋1e)，即中微子＋11H ―→10n ＋ 0＋1e.可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是______．(填写选项前的字母) A ．0和0 B ．0和1 C ．1和0D ．1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即 0＋1e ＋ 0－1e ―→2γ.已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg ，反应中产生的每个光子的能量约为________J ．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________．(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．【解析】 (1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A 正确．(2)产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则E ＝Δmc 2，故一个光子的能量为E 2，代入数据得E2＝8.2×10－14J ．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒定律．(3)物质波的波长为λ＝h p，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p ＝2mE k ，因为m n >m e ，所以p n >p e ，故λn <λe .【答案】见解析。

高中物理第四章原子核第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙同步备课教学案粤教版选修35

第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙[学习目标] 1.了解裂变反应堆的工作原理.2.了解核电站和核能利用的优缺点.3.了解小粒子和大宇宙间的空间跨度和时间跨度．一、核反应堆及核电站1．核电站是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：(1)燃料：铀棒．(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作减速剂；(3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度．2．工作原理核燃料裂变释放能量，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．4．核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，埋入深地层来处理．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度．( √)(2)核反应堆用过的核废料无毒无害．( ×)二、小粒子和大宇宙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，并把它们叫做“基本粒子”．(2)随着科学的发展，科学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介子及以后的超子等．(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．3．夸克模型的提出1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．4．从小粒子到大宇宙——空间跨度(1)大爆炸宇宙模型：大约150亿年前突然发生一次大爆炸，其后逐渐诞生出恒星、星团、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等，经历150亿年演化成今天的宇宙世界．(2)人类所能研究的物质世界的空间尺度：约从10－15_m到1027_m，共跨越了约42个数量级．5．从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度(1)宇宙的年龄的数量级：1018_s.(2)微观粒子的最短寿命：10－25_s.(3)物质世界的时间尺度：约从10－25_s到1018_s，跨越了将近43个数量级.一、核反应堆与核电站1．核反应堆的主要部件及作用如下表：部件名称项目减速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)镉水或液态的金属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(1)消耗的核燃料少．(2)作为核燃料的铀在地球上可采储量大，所能提供的能量大．(3)对环境的污染要比火力发电小．例1如图1是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是( )图1A．铀235容易吸收快中子后发生裂变反应B．快中子跟减速剂的原子核碰撞后的能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应C．控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，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慢一些D．要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些答案 B解析快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误．二、粒子的分类和夸克模型1．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、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参与强相互作用电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子未发现内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用(1)夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的．(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)．(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电荷量为元电荷的＋23或－13.例如，上夸克带的电荷量为＋2e 3，下夸克带的电荷量为－e3.(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷．例2 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成的．u 夸克带电荷量为23e ，d 夸克带电荷量为－13e ，e 为元电荷，下列论断中可能正确的是( )A ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成答案 B解析质子11H 带电荷量为2×23e ＋(－13e )＝e ，中子10n 带电荷量为23e ＋2×(－13e )＝0.可见B正确.1．(多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( ) A ．铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B ．镉棒的作用是控制反应堆的功率 C ．石墨的作用是吸收中子D ．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能答案 ABD解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A 正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反应速度，即控制反应堆功率，故B 正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C 错误；水或液态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，控制温度，故D 正确．2．链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是( ) A ．质子 B ．中子 C ．β粒子 D ．α粒子答案 B解析在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子．3．若π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d)和一个反夸克(反夸克u 或反夸克d )组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e 为元电荷．粒子 π＋π－u d u d 带电荷量＋e－e＋2e 3－e 3－2e 3＋e3(1)＋(2)按最简单的组成，π－介子由谁和谁组成？答案 (1)π＋介子是由夸克u 和反夸克d 组成的 (2)π－介子由夸克d 和反夸克u 组成解析 (1)π＋介子带有＋e 的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，夸克u 带＋23e和反夸克d 带＋13e 合成电荷量为e .(2)π－介子带有－e 的电荷量，是由一个夸克和一个反夸克组成的，夸克d 带－13e 和反夸克u 带－23e 合成电荷量为－e .4．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核23592U 为燃料的反应堆中，当23592U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为235 92U ＋ 10n → 139 54Xe ＋ 9438Sr ＋ 310n235．043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u 为单位)，已知1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ，此裂变反应释放出的能量是________ MeV. 答案 180解析此裂变反应的质量亏损为：(235.043 9＋1.008 7) u －(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7) u ＝0.193 3 u ，由于1 u 的质量对应的能量为931.5 MeV ， ΔE ＝931.5×0.193 3 MeV≈180 MeV.一、选择题(1～5题为单选题，6～7题为多选题)1．关于粒子，下列说法正确的是( )A ．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B ．强子都是带电的粒子C ．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D ．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位答案 D解析由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A 、B 错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋23e 和－e3，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C 错误，D 正确．2．中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%，为了实现负责任大国的承诺，我们将新建核电站项目．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( ) A.23592U ＋10n→9038Sr ＋13654Xe ＋1010n B.2411Na ―→2412Mg ＋ 0－1e C.147N ＋42He ―→178O ＋11H D.23892U ―→23490Th ＋42He 答案 A解析重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核，A 是裂变反应，A 正确；B 为β衰变，C 是发现质子的反应，D 是α衰变． 3．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( ) A ．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多 B ．聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大 C ．聚变反应中粒子的平均结合能变小D ．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增大答案 B4．现在科学家们正在设法探寻“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反．据此，若有反α粒子，它的质量数和电荷数分别为( ) A ．－4，－2 B ．4，－2 C ．－4,2 D ．4,2答案 B解析因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反．所以，反α粒子质量数为4，电荷数为－2.5．K －介子衰变的方程为K －―→π－＋π0.其中K －介子和π－介子是带负电的基元电荷，π介子不带电．如图1所示的1个K －介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径R K －与R π－之比为2∶1.π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量的大小之比为( )图1A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶6答案 C解析带电粒子K －与π－在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力Bqv ＝mv 2R 得R ＝mvBq＝p Bq，K －介子与π－介子带电量相同，故运动的半径之比等于动量之比p K －∶p π－＝R K －∶R π－＝2∶1，在衰变后π－介子与π0介子动量方向相反，设K －介子的动量为正，则π－介子动量为负值，由动量守恒p K －＝－p π－＋p π0，则p π－∶p π0＝1∶3故A 、B 、D 错，C 对． 6．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是核聚变反应 B.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是β衰变C.23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变反应 D.23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是α衰变答案 AC解析两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A 对，B 错；重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C 对；原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变．原子核的衰变的反应物只有一种，故D 错．7．日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应．但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升，对周边环境产生了巨大的危害．则下列说法正确的是( ) A ．控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制B ．日本后来向反应堆灌注海水，可以降温，但大量的被污染的海水外泄，对周边环境产生了巨大的危害C ．核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量大D ．核泄漏中放射性物质对人类是有害的答案 ABD解析控制棒通过吸收中子来实现对核反应速度的控制，选项A 正确；日本后来向反应堆灌注海水，大量的被污染的海水外泄，泄漏中放射性物质对周边环境产生了巨大的危害，选项B 、D 正确；因为核反应有能量释放，可知铯、钡等原子的质量比铀原子质量小，故C 错误．二、非选择题8．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104m/s 的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103m/s ，方向与中子的运动方向相反． (1)试写出核反应方程； (2)求出氦核的速度大小．答案 (1)63Li ＋10n ―→31H ＋42He (2)2×104 m/s 解析 (1)63Li ＋10n ―→31H ＋42He.(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得m n v 0＝－m T v 1＋m He v 2v 2＝m n v 0＋m T v 1m He＝2×104 m/s.9．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310n 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE ＝______.(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE ＝2.78×10－11J ，铀核的质量m U ＝390×10－27kg ，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U 的质量．答案 (1)(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2(2)1 104 kg 解析 (1)释放的能量为 ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2. (2)因核电站发电效率为40%，故核电站消耗23592U 的功率为P ′＝P40%＝1.00×10640% kW ＝2.5×106 kW.核电站每年消耗235 92U 的能量为W ＝P ′t ＝2.5×109×3.15×107 J ＝7.875×1016 J产生这些能量消耗的铀核的数目： n ＝WΔE ＝7.875×1016J 2.78×10－11J ≈2.83×1027(个) 每年消耗23592U 的质量为M ＝nm U ＝2.83×1027×390×10－27 kg≈1 104 kg.。

高中物理第四章原子核4.7小粒子与大宇宙素材粤教版选修3_5

1 第七节小粒子与大宇宙
情景导入
根据自己所掌握的知识，简述宏观世界和微观世界，并指出它们之间的联系。

简答：宏观世界和微观世界之间存在着巨大的差异.从空间范围来讲，宏观世界已扩展到现
代天文学观测所能探及的约1027m 之远的宇宙深处；微观世界则已深入到约10-19m 之微的夸
克和轻子.从时间范围来讲，宏观世界的“寿命”至少不少于150亿年；微观世界中的粒子
寿命有的长10亿年，而有的却短到仅10-23s. 这两个在空间上和时间上有“天壤之别”的世
界之间，却存在着千丝万缕的联系.
要真正理解我们的宇宙，就必须从研究极微小的粒子开始，看看那里都发生了些什么情况，然后再来遥望整个宇宙，因为宏观世界的许多基本问题往往可在对微观世界的研究中得到解决.其实，任何关于其中一个世界的新知识，都可以促进人们对另一个世界的了解. 知识预览
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧--s s m m 1825271510101010宇宙年龄约为粒子存在时间短的为时间跨度宇宙半径约为粒子尺度约为空间跨度宙宇与子粒。

高中物理第四章原子核第六七节核能利用小粒子与大宇宙教学案粤教版选修3_5

——教学资料参考参考范本——高中物理第四章原子核第六七节核能利用小粒子与大宇宙教学案粤教版选修3_5______年______月______日____________________部门1．核反应堆是人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来。

2．反应堆里用的铀棒是天然铀或浓缩铀；石墨、重水的作用是使快中子变成慢中子，充当减速剂；镉棒的作用是吸收减速后的中子，控制反应速度，充当控制棒。

3．为了防止铀核裂变物放出的射线对人体的危害，在反应堆外面要修建很厚的水泥防护层来屏蔽射线，对放射性的废料也要装入特制的容器，埋入深地层来处理。

4．我国已于广东大亚湾建成两座核电站，还有浙江的秦山核电站。

5．人类目前能够观测到的最大距离约是140亿光年之远。

这一距离可以看成是目前观测到的宇宙半径。

6．对宇宙的时空结构、运动形态和物体演化的理论描述，称为宇宙模型。

大爆炸宇宙模型是一种被普遍接受的模型，它认为，宇宙起源于大约150亿年前突然发生的一次大爆炸，其后逐渐诞生出星球、星系、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等等，经历150亿年才演化成今天的样子。

7．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约从10－15 m到1027 m，共跨越了大约42个数量级；目前所知的微观粒子中，寿命最短的只有10－25 s，可见，物质世界的时间尺度，约从10－25 s到1018 s，也跨越了将近43个数量级。

核反应堆1.核反应堆的主要组成部分如图4－6－1所示为简化的核反应堆示意图图4－6－1(1)核燃料：反应堆使用天然铀或浓缩铀(铀235占3%～4%)制成铀棒，作为核燃料，释放核能。

(2)中子减速剂：铀235具有易俘获慢中子，不易俘获快中子的特点。

而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用减速剂使它们的速度降下来。

常用作减速剂的物质有石墨、重水或普通水。

(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法增减中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式反应的速度。

高中物理 4.6+7 核能利用小粒子与大宇宙同步备课课件粤教版选修35

量很高，但数量很少．人们用高能加速器进行实验，发现
(fāxiàn)了更多的粒子．如1932年发现(fāxiàn)了正电子，栏
1937年发现(fāxiàn)了μ子，1947年发现(fāxiàn)了K子和π
目链
接
子．
2．三大类粒子．
按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．
种夸克都有对应的反夸克．
第二十一页，共26页。
(3)夸克模型的意义：夸克模型的提出是物理学发展 (fāzhǎn)中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．
栏
(4)夸克的“禁闭”：目前人们对夸克的认识还是很初步的，目
链
科学家们直到今天都还未捕捉到自由的夸克．夸克不能以自由的接状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”．能否解放被禁闭的夸克，是21世纪物理学面临的重大课题之一．
的进一步发展，科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的
新粒子，它们都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质
子、中子等本身也是复合粒子，并且还有着自己的复杂结构，
所以电子、质子、中子并不是组成物质世界的基本粒子．
第十九页，共26页。
(2)新粒子：1912年奥地利物理学家赫斯对宇宙射线
观测时，发现(fāxiàn)了一些新粒子．宇宙射线中粒子的能
A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
栏
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热(chuán rè)系统
目链

接
C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热(chuán rè)系统
D．原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统
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解析：核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、栏目

高中物理第4章第6、7节核能利用小粒子与大宇宙学案粤教版选修35

- 让每一个人同等地提高自我第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙1．核反响堆是人工控制链式反响的装置，能够使核能较缓和地开释出来．2．反响堆里用的铀棒是天然铀或浓缩铀；石墨、重水的作用是使快中子变为慢中子，充任减速剂；镉棒的作用是汲取减速后的中子，控制反响速度，充任控制棒．3．为了防备铀核裂变物放出的射线对人体的危害，在反响堆外面要修筑很厚的水泥防护层来障蔽射线，对放射性的废料也要装入特制的容器，埋入深地层来办理．4．我国已建成两座核电站，分别为广东的大亚湾和浙江的秦山核电站．5．人类当前能够观察到的最大距离约是140 亿光年之远．这一距离能够当作是当前观测到的宇宙半径．6．对宇宙的时空构造、运动形态和物体演化的理论描绘，称为宇宙模型．大爆炸宇宙模型是一种被广泛接受的模型，它以为，宇宙发源于大概 150 亿年前忽然发生的一次大爆炸，后来渐渐出生出星球、星系、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等等，经历150 亿年才演化成今日的样子．7．人类当前所能研究的物质世界的空间尺度，约从m 到m，共超越了大概42 个数目级；当前所知的微观粒子中，寿命最短的只有s，可见，物质世界的时间尺度，约从s 到s ，也超越了快要43 个数目级．- 让每一个人同等地提高自我基础达标1．对于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，以下说法中正确的选项是( B)A．它们都是利用核聚变开释原子能的B．它们都是利用核裂变开释原子能的C．二者的核燃料都是纯铀235D．一座是利用核裂变开释原子能，一座是利用核聚变开释原子能分析：此刻我们平常利用的核能只好经过核裂变产生，还没有实现可控热核反响，核燃料是天然铀或浓缩铀．2．利用重核裂变开释核能时采纳铀235 核，主要原由是( D)A．它裂变放出核能比其余重核裂变多B．它可能分裂成三部分或四部分C．它能自动裂变，与体积没关D．它比较简单发生链式反响分析：铀 235 俘获任何能量的中子都会发生裂变反响，故D正确．3．镉棒在核反响中的作用是( D)A．使快中子变为慢中子B．使慢中子变为快中子C．使反响速度加速D．控制反响速度，调理反响速度的快慢分析：在核反响堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起汲取中子，控制反响速度，调理反响速度的快慢．4．为使链式反响安稳进行，可采纳以下的方法( C)A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变开释的中子可直接去轰击此外的铀核C．经过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒可作为慢化剂使中子减速分析：因为使铀块发生链式反响的体积应大于临界体积，故 A 错误，铀核裂变开释出的为快中子，不可以直接再去轰击铀核，一定用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数目的，故C正确， B、 D 错误．5．( 多项选择 ) 山东荣成石岛湾核电站总装机规模400 万千瓦．核电站与火电站对比较，其优势在于 ( AB)A．核燃料开释出的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．便可采储量来说，地球上核燃料资源远多于煤炭C．核电站造成的污染大于相等发电能力的火电站D．核电站比火电站更简单建筑分析：核电站与火电站对比，相等质量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大好多，- 让每一个人同等地提高自我地球上可开采核矿石储量所能供给的能量约为煤、石油的15 倍，只需举措适当，核电站造成的污染很小，核能属于洁净能源，A、B 均正确， C 错误；核电站的建筑难度较大，D错误．能力提升6．我国秦山核电站笫三期工程中有两个60 万千瓦的发电机组，发电站的核能根源于的裂变，现有四种说法：①原子核中有92 个质子，有143 其中子②的一种可能裂变是变为两其中等质量的原子核，反响方程式为：③是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45 亿年，高升温度，半衰期缩短④一个裂变能放出200 MeV 的能量，合×J以上说法中完整正确的选项是( D)A．①②③ B ．②③④C．①③④ D ．①②④分析：由的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反响方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界要素扰乱．故③错误；经过计算知④正确．7．2011 年 3 月 11 日，日本发生九级大地震，造成福岛第一核电站严重的核泄露事故．在泄露的污染物中含有131I 和 137Cs 两种放射性核素，它们经过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在以下四个式子中，有两个能分别反应的衰变过程，它们分别是 ______和 ______( 填入正确选项前的字母).原子核中的中子数分别是 ______和 ________．分析：衰变的种类有α 衰变和β 衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、 D 不会是的衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可知 X2、X3 分别是、，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、 82.答案：B C 78 828．此刻科学家们正在想法探访“反物质”，所谓“反物质”是由“ 反粒子”构成的，“ 反粒子”与其对应的正粒子有同样的质量和同样的电荷量，但电荷符号相反．据此，如有反α 粒子，它的质量数和电荷数分别为( B)A．－ 4，－ 2 B ．4，－ 2C．－ 4，2 D ．4，2分析：因“ 反粒子”与其对应的正粒子拥有同样的质量、同样的电荷量，但电荷的符号相反．因此，反α 粒子质量数为4，电荷数为－ 2. 故只有 B 选项正确，其余选项都不符合实质．9．对于粒子，以下说法正确的选项是( D)A．电子、质子和中子是构成物质的不行再分的最基本的粒子B．强子都是带电的粒子C．夸克模型是研究三大类粒子构造的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元分析：因为质子、中子是由不一样夸克构成的，它们不是最基本的粒子，不一样夸克构成的强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、 B 错误；夸克模型是研究强子构造的理论，不一样夸克带电不一样，分别为＋2和－e C错误、3e，说明电子电荷不再是电荷的最小单元，故3D正确．10．一个铀 235吸收一其中子后发生的反响方程式是，放出的能量为E，铀235核的质量为 M，中子的质量为 m，氙136核的质量为 m1，锶90核的质量为 m2，真空中光速为 c，则开释的能量 E 等于( C)分析：铀 235 裂变时的质量损失：m＝M＋ m－ m1－ m2－10m＝ M－ m1－ m2－9m，由质能方程可得：。

[推荐学习]高中物理第四章原子核4.7小粒子与大宇宙教案粤教版选修3_5

生活的色彩就是学习K12的学习需要努力专业专心坚持 4.7 小粒子与大宇宙课堂互动三点剖析一、关于粒子因为所谓的“基本粒子”，本身也是复合粒子，它们也还有着自己的复杂的结构.科学家们后来发现了很多新粒子,更进一步证明了这一点.20世纪以来，人类陆续发现了正电子、μ子、k 介子和π介子、超子等更微小的粒子，它们“个头”很小，有的稳定存在，有的寿命极短.二、对宇宙大爆炸模型的正确理解1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙.美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀. 各个击破【例1】下列所述正确的是（）A.原子是组成物质的不可再分的最小粒子B.原子是最大的粒子C.原子由原子核和核外电子构成，质子和中子组成了原子核D.质子、中子本身也是复合粒子，它们也有着自己复杂的结构答案：CD【例2】科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的.当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和.科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟.经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量.（万有引力常数G=6.67×10-11 N·m 2·kg -2,1年时间约为3.15×107s ）解析：r=ct=3×108×500=1.5×1011 m,地球做匀速圆周运动，万有引力为向心力：2224T r m r GMm π=,太阳的质量为 M=2711311232)1015.3(1067.6)105.1(1044⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-GT r πkg=2.0×1030 kg,γ射线爆发所发出的能量： E=Mc 2=2.0×1030×(3×108)2 J=1.8×1047J.答案：1.8×1047 J。

高中物理第四章原子核第七节小粒子与大宇宙自我小测粤教版选修3-5-粤教版高二选修3-5物理

小粒子与大宇宙1如下说法中正确的答案是( )A．太阳是宇宙的中心B．太阳系中只存在太阳和它的八大行星C．太阳系由太阳和假设干行星与它们的卫星和彗星组成D．以上说法都正确2关于宇宙的成因，目前比拟易被承受的是宇宙起源于________．3天文观测明确：几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大，也就是宇宙在膨胀．不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一个理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的．假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，如此速度越大的星表现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致．由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算公式为T＝________.4在天文学上把两个相距较近，由于彼此的引力作用而沿轨道相互环绕的恒星系统称为双星，例如天狼星就是双星系统的一颗子星，另一颗子星是已不再发光的白矮星，它们的环绕周期为50.1年．α星和β星组成的双星系统其“晃动〞(实际上是环绕转动，不过人们往往只能看到它们在晃动)周期为T，α星的晃动范围为Dα，β星的晃动范围为Dβ，如图4－7－1所示．试求α星和β星的质量．图4－7－15现在，科学家们正在设法探寻“反物质〞，所谓“反物质〞是由“反粒子〞构成的，“反粒子〞与其对应的正粒子具有一样的质量和一样的电荷量，但电荷的符号相反．据此，假设有反α粒子，它的质量数和电荷数为多少？6两颗靠得较近的天体称为双星，宇宙中有一对双星，质量分别为m1、m2，它们以二者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，设双星间的距离为L，不考虑其他星体的影响，求这两颗星的轨道半径和周期．7阅读如下资料并回答如下问题：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间内从物体外表单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它已在平衡状态，如此能量保持不变．假设不考虑物体外表对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其外表的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体外表单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比．即P0＝δT4，其中常用δ＝5.67×10－8 W/m2·K4.在下面的问题中，把研究对象都简单地看成黑体．有关数据与数学公式：太阳半径Rs＝696 000 km，太阳外表温度T ＝5 770 K，火星半径r＝3 395 km，球面积S＝4πR2，其中R为球半径．(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7m～1×102m范围内，求相应的频率范围．(2)每小时从太阳外表辐射的总能量为多少？(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上，太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍．忽略其他天体与宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．8彗星——拖着长长的尾巴，时而出现于黎明的东方，时而划破晴夜的长空．对于彗星的观察，我国从殷商时代就有了关于彗星的观察记录，并为后人留下了珍贵的资料，其中在《春秋》中记载的观察彗星的资料，被公认为是世界上哈雷彗星的最早记录，比欧洲关于彗星的记录早了几百年．在西方研究彗星的众多科学家中，英国物理学家哈雷对彗星的研究最为深入，他不仅对彗星进展天文观察，而且还对彗星的轨道进展了定量的计算，1705年，他在《彗星天文学》一书中计算了彗星的24个轨道．在现在的1 600颗彗星中，人们对其中的600颗已确定了它们的轨道．下面是关于彗星的几个问题：(1)经过观察与研究，人们发现彗星绕太阳运行的轨道一般为椭圆、抛物线或双曲线．彗星轨道的形状是由彗星的能量所决定的．试问著名的哈雷彗星的运行轨道是椭圆，是抛物线，还是双曲线？为什么？(2)据科学家研究发现，彗星是由稀薄气体、冰冻团块、甲烷、氨、干冰等组成的．彗星中还含有钾、钙、锰、钠和铁等物质，试说明人们是运用什么方法知道彗星中含有上述物质的．(3)1994年，曾经发生了一个轰动世界的天文奇观，一颗命名为“苏梅克—列维9号〞的彗星断裂成了21块(其中最大的一块线度约4 km)，并以60 km/s的速度连续地向木星撞去，这就是著名的彗—木相撞现象．苏梅克—列维9号彗星中的第一块碎片于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层并向木星撞去，撞击后产生的多个火球绵延近1 000 km.设想苏梅克—列维9号彗星分裂时有一块碎块的质量为1012kg，它相对于木星的速度为600 m/s，求它与木星相撞过程中损失的机械能为多少．(4)苏梅克—列维9号彗星中的第一个碎块于格林尼治时间7月16日20时15分落入木星大气层并向木星撞去，放出了相当于8×1020 J的巨大能量．一个铀235裂变时可放出约200 MeV的能量，试估算：苏梅克—列维9号彗星中的第一个碎块与木星相撞所释放的能量相当于多少千克的铀235发生了裂变？参考答案1解析：太阳系中以太阳为中心，有八大行星绕太阳运行，有的行星还有卫星，除此外还有2 000多颗比拟小的小行星和彗星等，所以表示较完整的是C 项．通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星，太阳系的组成中还有小行星和彗星．答案：C2解析：目前关于宇宙成因有许多说法，其中具有代表性并为多数科学家所承受的是“大爆炸〞学说，认为宇宙起源于一次大爆炸．尽管“大爆炸〞学说受到很多人支持，但仍有很多不解之谜．答案：大爆炸3解析：题中提供两个信息，一是宇宙在膨胀时，各星体以不同的速度向外匀速运动，不同星体的退行速度v 和它们离我们的距离r 成正比，即v ＝Hr ；二是各星体匀速运动，设想我们位于其中心，取大爆炸后的速度分别为v 1、v 2的两个星体研究(v 1＞v 2)．设大爆炸开始到现在经过的时间为T ，由于各星体做匀速运动，物理模型如下列图．如此两个星体的位移应满足：r 1＝v 1T ，r 2＝v 2T ，根据r ＝vT ，结合题中的v ＝Hr ，可分析得到：T ＝1H. 答案：1H4解析：晃动范围实际上就是做圆周运动的直径，晃动周期就是环绕周期，由于两者之间万有引力为向心力，故环绕中心转动的角速度是一样的．对α星：G M αM βL 2＝M αω2D α2① 对β星：G M αM βL 2＝M βω2D β2② 两星之间距离L ＝D α＋D β2③ 又因为ω＝2πT④ 将③④式分别代入①式和②式整理可得M α＝π2D βD α＋D β22GT2 M β＝π2D αD α＋D β22GT2. 答案：M α＝π2D βD α＋D β22GT 2M β＝π2D αD α＋D β22GT 25解析：因“反粒子〞与其对应的正粒子具有一样质量、一样电荷量，但电荷的符号相反．所以，反α粒子质量数为4，电荷数为－2.答案：4 －26解析：设m 1的半径为R 1，m 2的半径为R 2，如此R 1＋R 2＝L①由万有引力定律G m 1m 2L 2＝m 24π2T2R 2② G m 1m 2L 2＝m 14π2T2R 1③ 由①②③可得R 1＝m 2L m 1＋m 2，R 2＝m 1L m 1＋m 2T ＝2πL LG m 1＋m 2. 答案：R 1＝m 2L m 1＋m 2R 2＝m 1L m 1＋m 2T ＝2πL LG m 1＋m 27解析：(1)由ν＝c/λ得ν1＝3.00×1082×10－7 Hz ＝1.5×1015 Hz. ν2＝3.00×1081×102 Hz ＝3×106 Hz 所以辐射频率范围是3.00×106 Hz ～1.5×1015 Hz.(2)每小时从太阳外表辐射的总能量为E ＝4πδRs 2T 4t ，代入数据得E ＝1.38×1030 J.(3)设火星外表温度为T′，太阳到火星的距离为d ，火星单位时间内吸收来的太阳的辐射能量P λ＝πRs 2δT 4πr 24πd 2，d ＝400Rs 所以P λ＝πδT 4r 24002 火星单位时间内向外辐射电磁波能量为P 出＝4πδr 2T′4，火星处于平衡状态P λ＝P 出，即πδT 4r 24002＝4πδr 2T′4 得T′＝T 800＝204 K. 答案：(1)3.00×106 Hz ～1.5×1015 Hz(2)1.38×1030 J (3)204 K8解析：(1)哈雷彗星是一颗周期彗星，人们最近的一次观察到它是在1986年，预计在2062年哈雷彗星会再一次光临地球“做客〞．哈雷彗星的周期为76年，由此可见哈雷彗星的运行轨道应该是椭圆．(2)当彗星造访地球时，可以对其进展光谱分析，通过对彗星光谱的分析，我们可以知道彗星中含有钾、钙、钠、铁等物质．(3)这个彗星碎块与木星相撞的过程中损失的机械能等于其与木星相碰前瞬间的动能，如此有ΔE＝mv 22＝1012×60022J ＝1.8×1017 J. (4)我们先计算一个铀235裂变放出的核能是多少焦，ΔE＝2×108×1.6×10－19 J ，我们再计算多少个铀235裂变后可放出8×1020 J 的能量，即n ＝8×10203.2×10－11＝2.5×1031(个)，如此约相当于发生裂变的铀的质量m ＝235×10－3×n N 0＝2.35×10－1×2.5×10316.02×1023 kg ＝9.8×106 kg. 答案：(1)椭圆理由略 (2)光谱分析(3)1.8×1017 J (4)9.8×106kg9(探究)黑洞的本质是什么？9解析：爱因斯坦相对论指出，任何物体的速度都不可能超过光速，由此可以推断，对这种天体来说，任何物体都不能摆脱它的吸引而逃脱出来，这种天体就是我们常听到的黑洞．黑洞是否存在不仅对理论物理的研究非常重要，对天体物理、宇宙学等都非常重要．于1990年发射升空的哈勃太空望远镜几年来的观察结果支持黑洞理论，1997年2月更换过设备的哈勃太空望远镜已发回许多更清晰、详细的观测资料，供科学研究．黑洞就像一个谜，没有人能看见它．但黑洞强大的吸引力会影响它附近的天体，这些天体在被黑洞吸收、吞没的过程中，会发射出X射线或Y射线，而一旦落入黑洞，便无影无踪．科学家就是通过观测这些射线，发现了黑洞的蛛丝马迹．例如，天鹅座X1的伴星可能就是一个黑洞．还有科学家认为，银河系的中心也存在一个巨大的黑洞．答案：关于宇宙和我们人类所在的太阳系结构问题，是人类文化历史中最古老的课题之一．这些问题的科学研究，也就是天文学，推动了物理学的开展，并且对哲学也产生了巨大的影响．今天，天文学已成为物理学不可分割的组成局部，研究它的目的是为了认识宇宙以与构成它的所有宏观局部的形成和开展．这就需要把经验研究，就是观测和实验，与理论研究结合起来，这就使天文学必然与许多物理领域产生必不可少的联系，特别是与粒子物理．黑洞是一种非常神秘的天体．它的体积很小，但密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨甚至更多．因为它的密度大，所以引力也特别强大．不管什么东西，只要被它吸进去，就别想“爬〞出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力．由于黑洞本身不发光，所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞．尽管如此，大多数科学家仍相信，宇宙中有着许许多多黑洞．当大质量的恒星演化到晚年，经过超新星爆发，就有可能坍缩成黑洞．在宇宙早期，也会形成一些小黑洞．小黑洞的体积只有原子核那么大，质量和一座山差不多，达到上亿吨，里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站．探究结论：黑洞是含有巨大能量和质量的宇宙实体．。