2017-2018学年高中物理 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
原子核与核能的利用

原子核与核能的利用在现代科技发展的背景下,原子核与核能的利用已经成为人们热议的话题。
原子核是物质的基本组成部分之一,而核能则是从原子核中释放出的能量。
本文将探讨原子核的结构、核能的利用以及其在科学研究和能源开发中的重要性。
一、原子核的结构原子核是由质子和中子组成的,其中质子带正电荷,中子带中性。
质子和中子被称为核子,它们通过强相互作用相互吸引而存在于原子核中。
在原子核中,质子和中子的数量决定了原子的化学性质和同位素的形成。
二、核能的释放核能是原子核内部结构的能量。
由于质子和中子之间的强相互作用,原子核的结构比较稳定。
然而,在某些情况下,核反应会导致原子核的变化,从而释放出核能。
核能释放的主要方式有两种:核裂变和核聚变。
核裂变是指重核(通常指铀或钚)被中子轰击后裂变成两个中等大小的核片段,同时释放出大量能量和几个快中子。
而核聚变是指轻核(如氢和氦)融合成更重的核,这个过程在太阳和恒星中发生,并释放出巨大的能量。
三、核能的利用1. 核能在能源领域的利用核能被广泛应用于能源领域,以满足不断增长的电力需求。
核能发电是目前世界上最重要的电力来源之一。
核电站利用核裂变反应产生的热能,通过蒸汽轮机驱动发电机,把核能转化为电能。
这种方式的优势在于能量密度高、露天燃烧不产生大气污染物和温室气体排放,同时具有持续稳定的供电能力。
2. 核能在科学研究中的应用原子核是研究基本粒子结构和宇宙起源的重要工具。
通过加速器实验和核物理实验,科学家们可以观察到原子核的反应过程、核物质的性质以及高能粒子的行为。
这些实验为理解宇宙的基本规律提供了重要的线索,也为科学技术的进步提供了基础。
3. 核能在医学和工业中的应用核技术在医学诊断和治疗中起到了重要的作用。
例如,核医学中的放射性同位素可以用于诊断肿瘤、检查器官功能和治疗癌症等。
此外,在工业领域,核技术也被广泛应用于材料分析、粒子激发和辐射处理等。
四、核能的发展与挑战尽管核能在能源和科技领域发挥着巨大的作用,但其利用仍然面临一些挑战和争议。
核能的利用

(一)核能 当原子核产生改变时就会释放出巨大的能量(核能)。
获得核能的途径: 1、核裂变:质量较大的原子核在中子轰击下分裂 成2个新原子核,并释放出能量的过程。
用中子轰击铀核,使铀核产生裂变,放出能量。铀核 分裂时,还同时放出2—3个中子,又可以轰击其它铀核, 使它们也产生裂变。
这些铀核分裂时,同样放出中子,从而引起更多的 铀核产生裂变,于是裂变反应便会链锁式地自行持续下 去,这种现象叫做链式反应。
说法正确的是( ) CD
A.游戏者的动能一直在增加 B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C.游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能 D.游戏者到c点时,他的动能为零
例2、判断下列说法是否正确? (1)能量就是能源; (2)电能是一种二次能源; (3)石油是一种常规能源。
检测与演练
1、关于能量的转化和转移,下列说法正确的是 (B )
3、下列能源中,属于可再生能源的是( B )
A.石油
B.水能
C.天然气 D.煤
4、下列关于核能的说法正确的是( C ) A.物质是由原子构成的,原子中有原子核,所以 利用任何物质都能得到核能 B.到目前为止,人类获得核能有两种途径,即可 控制的重核裂变和可控制的轻核聚变 C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原 理制成的 D.自然界只有在人为的条件下才会产生裂变
如果对裂变的链式反应不加控制,在极短时间(约 百万分之几秒)会释放出大量核能,产生猛烈爆炸,原 子弹就是根据这个原理制成的。
我国第一颗原子弹爆炸时的情景
2、核聚变:2个质量较小的原子核结合成质量较大的 新核,同时释放出能量的过程。
(二)放射线 大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害;但是,如
果用较小的剂量,并谨慎地加以控制,射线也可以为人 类做许多事。
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必修一*第一章运动的描述第一节认识运动参考系质点第二节时间位移时间与时刻路程与位移第三节记录物体的运动信息打点计时器数字计时器第四节物体运动的速度平均速度瞬时速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动匀速直线运动的位移图像匀速直线运动的速度图像匀变速直线运动的速度图像本章复习与测试*第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动落体运动的思考记录自由落体运动轨迹第二节自由落体运动规律猜想与验证自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运匀变速直线运动规律两个有用的推论第四节匀变速直线运动与汽车行驶本章复习与测试*第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系认识形变弹性与弹性限度探究弹力力的图示第二节研究摩擦力滑动摩擦力研究静摩擦力第三节力的等效和替代共点力力的等效力的替代寻找等效力第四节力的合成与分解力的平行四边形定则合力的计算分力的计算第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力探究作用力与反作用力的关系牛顿第三定律本章复习与测试*第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律伽利略的理想实验牛顿第一定律第二节影响加速度的因素加速度与物体所受合力的关系加速度与物体质量的关系第三节探究物体运动与受力的关系加速度与力的定量关系加速度与质量的定量关系实验数据的图像表示第四节牛顿第二定律数字化实验的过程及结果分析牛顿第二定律及其数学表示第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重超重和失重超重和失重的解释完全失重现象第七节力学单位单位制的意义国际单位制中的力学单位本章复习与测试必修二*第一章抛体运动第一节什么是抛体运动抛体运动的速度方向抛体做直线或曲线运动的条件第二节运动的合成与分解分运动与合运动运动的独立性运动的合成与分解第三节竖直方向的抛体运动竖直下抛运动竖直上抛运动第四节平抛物体的运动平抛运动的分解平抛运动的规律第五节斜抛物体的运动斜抛运动的分解斜抛运动的规律射程与射高弹道曲线本章复习与检测*第二章圆周运动第一节匀速圆周运动认识圆周运动如何描述匀速圆周运动的快慢第二节向心力感受向心力向心加速度生活中的向心力第三节离心现象及其应用离心现象离心现象的运用本章复习与检测*第三章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律天体究竟做怎样的运动苹果落地的思考:万有引力定律的发现第二节万有引力定律的应用计算天体的质量理论的威力:预测未知天体理想与现实:人造卫星和宇宙速度第三节飞向太空飞向太空的桥梁——火箭梦想成真——遨游太空探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器本章复习与检测*第四章机械能和能源第一节功怎样才算做了功如何计算功功有正、负之分吗?第二节动能势能动能重力势能弹性势能第三节探究外力做功与物体动能变第四节机械能守恒定律动能与势能之间的相互转化机械能守恒定律的理论推导第五节验证机械能守恒定律第六节能量能量转化与守恒定律各种各样的能量能量之间的转化能量守恒定律能量转化和转移的方向性第七节功率如何描述物体做工的快慢怎么计算功率功率与能量第八节能源的开发与利用能源及其分类能源危机与环境污染未来的能源本章复习与检测*第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性经典力学的发展历程经典力学的伟大成就经典力学的极限性和适用范围第二节经典时空观与相对论时空观经典时空观相对论时空观第三节量子化现象黑体辐射:能量子假说的提出光子说:对光电效应的解释光的波粒二象性:光的本性揭示原子光谱:原子能量的不连续第四节物理学——人类文明进步的阶物理学与自然科学——人类文明进步的基石物理学与现代技术——人类文明进步的推动力本章复习与检测选修3-1*第一章电场第一节认识电场起点方式的实验探究电荷守恒定律第二节探究静电力点电荷库仑定律第三节电场强度电场电场的描述怎样“看见”电场第四节电势和电势差电势差电势等势面第五节电场强度与电势差的关系探究场强与电势差的关系电场线与等势面的关系第六节示波器的奥秘带电离子的加速带电离子的偏转示波器探秘第七节了解电容器识别电容器电容器的充放电电容器的电容决定电容的因素第八节静电与新技术锁住黑烟防止静电危害本章复习与测试*第二章电路第一节探究决定导线电阻的因素电阻定律的实验探究电阻率第二节对电阻的进一步研究导体的伏安特性电阻的串联电阻的并联第三节研究闭合电路电动势闭合电路的欧姆定律路端电压跟负载的关系测量电源的电动势和内阻第四节认识多用电表多用电表的原理学会使用多用电表第五节电功率电功和电功率焦耳定律和热功率闭合电路中的功率第六节走进门电路与门电路或门电路非门电路门电路的实验探究第七节了解集成电路集成电路概述集成电路的分类集成电路的前景本章复习与测试*第三章磁场第一节我们周围的磁象无处不在的磁场地磁场磁性材料第二节认识磁场磁场初探磁场有方向吗图示磁场安培分子电流假说第三节探究安培力安培力的方向安培力的大小磁通量第四节安培力的应用直流电动机磁电式电表第五节研究洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力的大小第六节洛伦兹力与现代技术带电粒子在磁场中的运动质谱仪回旋加速器本章复习与测试本册复习与测试,选修3-2*第一章电磁感应第一节电磁感应现象第二节研究产生感应电流的条件第三节探究感应电流的方向感应电流的方向楞次定律右手定则第四节法拉弟电磁感应定律影响感应电动势大小的因素法拉第电磁感应定律感应电动势的另一种表述第五节法拉弟电磁感应定律的应用(一)法拉第电机电磁感应中的电路第六节法拉弟电磁感应定律的应用(二)电磁流量计电磁感应中的能量第七节自感现象及其应用自感现象自感系数日光灯第八节涡流现象及其应用涡流现象电磁灶与涡流加热涡流制动与涡流探测本章复习与检测*第二章交变电流第一节认识变交电流观察交变电流的图象交变电流的产生第二节交变电流的描述用函数表达式描述交变电流用图象描述交变电流第三节表征交变电流的物理量交变电流的周期和频率交变电流的峰值和有效值第四节电感器对交变电流的作用认识电感器电感器对交变电流的阻碍作用低频扼流圈和高频扼流圈第五节电容器对交变电流的作用电容器仅让交变电流通过电容器对交变电流的阻碍作用隔直电容器和高频旁路电容器第六节变压器认识变压器探究变压器的电压与匝数的关系理想变压器原副线圈中的电流第七节远距离输电从发电站到用户的输电线路为什么要用高压输电直流输电本章复习与检测*第三章传感器第一节认识传感器什么是传感器传感器的分类第二节探究传感器的原理温度传感器的原理光电传感器原理第三节传感器的应用生活中的传感器农业生产中的传感器工业生场中的传感器飞向太空的传感器第四节用传感器制作自控装置第五节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3*第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏伽德罗常数第二节测量分子的大小实验原理实验器材实验与收集数据分析与论证第三节分子的热运动扩散现象布朗运动第四节分子间的相互作用力第五节物体的内能分子的动能温度分子势能物体的内能第六节气体分子运动的统计规律分子沿各个方向运动的机会相等分子速率按一定的规律分布本章复习与检测*第二章固体、液体和气体第一节晶体的宏观特征单晶体多晶体非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料新材料的基本特征新材料的未来第四节液体的性质液晶液体分子的排列液体分子的热运动液晶长丝状液晶螺旋状液晶第五节液体的表面张力液体的表面现象液体的表面张力及其微观解释第六节气体状态量体积温度压强第七节气体实验定律(Ⅰ)玻意耳定律第八节气体实验定律(Ⅱ)查理定律盖.吕萨克定律对气体实验定律的微观解释第九节饱和蒸汽空气的湿度饱和蒸汽饱和气压空气的湿度本章复习与检测*第三章热力学基础第一节内能功热量改变物体内能的两种方式第二节热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律运用举例第三节能量守恒定律能量守恒定律第一类永动机是不可能造成的第四节热力学第二定律热传导的方向性机械能和内能转化过程的方向性热力学第二定律热力学第二定律的微观实质熵第五节能源与可持续发展能源与环境温室效应酸雨能量降退与节约能源第六节研究性学习能源的开发利用与环境保护本章复习与测试选修3-4*第一章机械振动第一节初识简谐运动弹簧振子描述简谐运动的物理量第二节简谐运动的力和能量特征简谐运动的力的特征简谐运动的能量的特征第三节简谐运动的公式描述第四节探究单摆的振动周期单摆振动周期的实验探究第五节用单摆测定重力加速度第六节受迫振动共振受迫振动共振共振的利用和防止本章复习与检测*第二章机械波第一节机械波的产生和传播认识机械波机械波的产生机械波的传播纵波与横波第二节机械波的图象描述波的图象描述波的特征的物理量第三节惠更斯原理及其应用惠更斯原理波的反射波的折射第四节波的干涉与衍射波的干涉波的衍射第五节多普勒效应认识多普勒效应多普勒效应的成因多普勒效应的运用本章复习与检测*第三章电磁振荡与电磁波第一节电磁振荡电磁振荡电路的演变与构成电磁振荡过程中电场能和磁场能的转化电磁振荡的周期和频率第二节电磁场与电磁波麦克斯韦电磁场理论的基础思想电磁波的产生及其特点电磁场的物质性麦克斯韦电磁场理论的意义第三节电磁波的发射、传播和接收模仿赫兹实验电磁波的发射电磁波的传播无线电波的接收第四节电磁波谱光是电磁波电磁波谱第五节电磁波的应用无线电广播与电视移动通信电磁波与科技、经济、社会发展的关系本章复习与检测*第四章光第一节光的折射定律光的折射规律的实验探究折射角与光速的关系折射率第二节测定介质的折射率测量折射率第三节认识光的全反射现象光的全反射光导纤维的结构与应用第四节光的干涉双缝干涉现象光产生干涉的条件第五节用双缝干涉实验测定光的波长第六节光的衍射和偏振光的衍射光的偏振第七节激光激光激光的特性激光的应用全息照相用激光观察全息照片本章复习与检测*第五章相对论第一节狭义相对论的基本原理狭义相对论的诞生狭义相对论的基本原理“同时”的相对性第二节时空相对性时间间隔的相对性空间距离的相对性相对论的时空观第三节质能方程与相对论速度合成相对论质量质能方程相对论的速度合成定理第四节广义相对论广义相对论基本原理广义相对论的主要结论第五节宇宙学简介人类对宇宙演化的认识宇宙学的新进展本章复习与检测选修3-5*第一章碰撞与动量守恒第一节物体的碰撞历史上对碰撞问题的研究生活中的各种碰撞现象弹性碰撞和非弹性碰撞第二节动量动量守恒定律动量及其改变一维碰撞中的动量守恒定律第三节动量守恒定律在碰撞中的应. 第四节反冲运动第五节自然界中的守恒定律守恒与不变守恒与对称本章复习与检测*第二章波粒二象性第一节光电效应光电效应与光电流光电流的变化极限频率遏止电压电磁理论解释的困难第二节光子能量量子假说光子假说光电效应方程对光电效应的解释第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性光的波粒二象性的本质概率波第五节德布罗意波德布罗意波假说电子衍射电子云不确定关系本章复习与检测*第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门探索阴极射线电子的发现第二节原子的结构α粒子散射实验原子的核式结构的提出第三节氢原子光谱巴耳末系氢原子光谱的其他线系原子光谱第四节原子的能级结构能及结构猜想氢原子的能级本章复习与检测*第四章原子核第一节走进原子核放射性的发现原子核的组成第二节核衰变与核反应方程原子核的衰变核反应方程半衰期第三节放射性同位素同位素放射性同位素的应用放射性的危害及防护第四节核力与结合能核力及其性质重核与轻核结合能第五节裂变和聚变核裂变链式反应受控热核反应第六节核能利用反应堆核电站核能利用第七节小粒子与大宇宙从小粒子到大宇宙——空间跨度从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度本章复习与检测。
【配套K12】[学习]2018-2019学年高中物理 第四章 原子核 第六节 核能利用 第七节 小粒
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第六节核能利用第七节小粒子与大宇宙A级抓基础1.在核反应堆中,为了使快中子的速度减慢,可选用作为中子减速剂的物质是( ) A.氢B.镉C.氧D.水解析: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减速剂,D正确.答案:D2.(多选)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.目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.目前既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能解析: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,故A、C正确,B、D错误.答案:AC3.正电子是电子的反粒子,它跟普通电子的电量相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年初和年底,欧洲和美国的科学研究机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子,这是人类探索反物质的一大进步.你推测反氢原子的结构是( )A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成解析:反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成,即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成,故B正确.答案:B4.新华社合肥2006年9月28日电,世界领先水平的我国新一代“人造太阳”实验装置EAST28日在安徽合肥首次放电成功,这意味着人类在核聚变能研究利用领域又迈出了新的一步.关于核聚变,以下说法不正确的是( )A .与裂变相比轻核聚变辐射极少,更为安全、清洁B .世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C .要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到10-15 m 以内,核力才能起作用D .地球上聚变燃料的储量十分丰富,从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核 解析:与裂变相比轻核聚变辐射极少,更为安全、清洁,故A 正确;世界上已经有利用核裂变能来发电的核电站,故B 错误;要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到10-15 m 以内,核力才能起作用,故C 正确;地球上聚变燃料的储量十分丰富,从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核,故D 正确.答案:BB 级 提能力5.科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3),它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为32He +32He →211H +42He ,关于32He 聚变下列表述正确的是( )A .聚变反应不会释放能量B .聚变反应产生了新的原子核C .聚变反应没有质量亏损D .目前核电站都采用32He 聚变反应发电解析:核聚变反应中产生新的原子核,同时由于发生了质量亏损,会有核能的释放,这是人类利用核能的途径之一.目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电.答案:B6.K -介子衰变方程为:K -→π-+π0.其中K -介子和π-介子带负的基元电荷,π0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的动量大小之比为( )A .1∶1B .1∶2C .1∶3D .1∶6解析:由R =mv Bq (K -介子与π-介子电荷量相同)和半径R K -与R π-之比为2∶1可知K-介子的动量是π-介子的2倍.设K -介子的动量为2p ,则π-介子的动量为-p ,若π0介子的动量为p 0,由动量守恒有2p =-p +p 0,求得p 0=3p .答案:C7.假设某航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程式是( ) 23592U +10n →141 56Ba +9236Kr +( )10n.(1)在括号内填写10n 前的系数;(2)用m 1、m 2、m 3分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的质量,m 表示中子的质量,则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE 是多少?(3)假设核反应堆的功率P =6.0×105 kW ,若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11 J ,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg 铀235?(铀235的摩尔质量M =0.235 kg/mol ,一个月约为t =2.6×106 s ,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1,计算结果保留两位有效数字)解析:(1)由质量数与核电荷数守恒可知,产生的中子数为3;(2)由题意知,质量亏损为Δm =m 1-m 2-m 3-2m ,由质能方程可知,释放的核能为:ΔE =Δmc 2=(m 1-m 2-m 3-2m )c 2(3)一个月内核反应产生的总能量为:E =Pt同时 E =m M N A ΔE 即Pt =m M N A ΔE解得: m =PtM N A ΔE代入数据得:m =6.0×108×2.6×106×0.2356.0×1023×2.8×10-11 kg =22 kg 答案:(1)3 (2)(m 1-m 2-m 3-2m )c 2(3)22 kg。
高中物理第四章原子核章末盘点ppt课件

原子核的组成质中子子核子 原 子 核原核衰子的变半衰 分 衰 规三衰变 类 变 律种期 射α质 电β衰衰线量 荷意 公决变变:数 数义 式定AZ:αX守 守: :因射AZ→恒 恒Xm表素线→=示:,AAZmZ衰由β--+02射41Y变核Y12线++快本Tt ,42H慢身0γe-性射1e质线决定
2
1.根据质量亏损计算核能 法一:用质能方程 ΔE=Δmc2 计算核能,其中 Δm 的单 位取千克,ΔE 的单位是焦耳。
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法二:根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV 能量, 用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV,即 ΔE=Δm×931.5 MeV。
其中 Δm 的单位是 u,ΔE 的单位是 MeV。 2.根据平均结合能计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应 中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所 有新核的总结合能之差,就是该次核反应所释放(或吸收)的 核能。
应方程。
[解析] 由题意可知:氧 16(168O)在质子(11H)的轰击下产
生了氮 13(713N)和另外一种粒子,由质量数和电荷数守恒可知
另一种粒子是24He,所以核反应方程为:
186O+11H→173N+24He。
[答案] 816O+11H→713N+42He
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考点二
核能的计算
核能的计算是原子核物理中的热点问题,在重核的裂变、 轻核的聚变、放射性衰变以及某些人工转变的核反应中,都 伴随着巨大的核能释放,根据不同的题设条件和不同的核反 应特征,归纳以下四种计算方法。
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(3)根据题意有 0=m1v1+m2v2。
式中 m1、m2、v1、v2 分别为氚核和 α 粒子的质量和 速度,由上式及动能 Ek=2pm2 ,可得它们的动能之比为
高中物理知识点总结:原子核

一. 教学内容:.(2)核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转. 原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数,所以整个原子是呈电中性的. 电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.(3)从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10-15-10-14m,原子大小的数量级为 10?D10 m。
(二)天然放射性现象1. 放射性现象:贝克勒耳发现天然放射现象,使人们认识到原子核也有复杂的结构,揭开了人类研究原子核结构的序幕. 通过对天然放射现象的研究,人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性,原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性,它们放射出来的射线共有三种:α射线、β射线、γ射线.2. 三种射线的本质和特性(1)α射线:速度约为光速1/10的氦核流,贯穿作用很弱,电离作用很强.(2)β射线:速度约为光速十分之几的电子流,贯穿作用很强,电离作用较弱.(3)γ射线:波长极短的电磁波,贯穿作用最强,电离作用最弱.三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较:3. 原子核的衰变规律(1)α衰变的一般方程为 → He?每发生一次α衰变,新元素与原元素相比较,核电荷数减小2,质量数减少4. α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核). (核内+) (3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数. 其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子.(4)半衰期A. 意义:放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间. 用希腊字母τ表示公式:。
式中为入射粒子的符号,是新生核符号,是放射出的粒子的符号。
① 卢瑟福发现质子的核反应方程为:。
③ 约里奥?居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为:其中,P是放射性同位素,e为正电子.3. 放射性同位素的应用⑴利用其射线:α射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。
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力的图示第二节研究摩擦力滑动摩擦力研究静摩擦力第三节力的等效和替代共点力力的等效力的替代寻找等效力第四节力的合成与分解力的平行四边形定则合力的计算分力的计算第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力探究作用力与反作用力的关系牛顿第三定律本章复习与测试*第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律伽利略的理想实验牛顿第一定律第二节影响加速度的因素加速度与物体所受合力的关系加速度与物体质量的关系第三节探究物体运动与受力的关系加速度与力的定量关系加速度与质量的定量关系实验数据的图像表示第四节牛顿第二定律数字化实验的过程及结果分析牛顿第二定律及其数学表示第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重超重和失重超重和失重的解释完全失重现象第七节力学单位单位制的意义国际单位制中的力学单位本章复习与测试必修二*第一章抛体运动第一节什么是抛体运动第二节万有引力定律的应用计算天体的质量理论的威力:预测未知天体抛体运动的速度方向抛体做直线或曲线运动的条件第二节运动的合成与分解分运动与合运动运动的独立性运动的合成与分解第三节竖直方向的抛体运动竖直下抛运动竖直上抛运动第四节平抛物体的运动平抛运动的分解平抛运动的规律第五节斜抛物体的运动斜抛运动的分解斜抛运动的规律射程与射高弹道曲线本章复习与检测*第二章圆周运动第一节匀速圆周运动认识圆周运动如何描述匀速圆周运动的快慢理想与现实:人造卫星和宇宙速度第三节飞向太空飞向太空的桥梁——火箭梦想成真——遨游太空探索宇宙奥秘的先锋—-空间探测器本章复习与检测*第四章机械能和能源第一节功怎样才算做了功如何计算功功有正、负之分吗?第二节动能势能动能重力势能弹性势能第三节探究外力做功与物体动能变第四节机械能守恒定律动能与势能之间的相互转化机械能守恒定律的理论推导第五节验证机械能守恒定律第六节能量能量转化与守恒定律第二节向心力感受向心力向心加速度生活中的向心力第三节离心现象及其应用离心现象离心现象的运用本章复习与检测*第三章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律天体究竟做怎样的运动苹果落地的思考:万有引力定律的发现各种各样的能量能量之间的转化能量守恒定律能量转化和转移的方向性第七节功率如何描述物体做工的快慢怎么计算功率功率与能量第八节能源的开发与利用能源及其分类能源危机与环境污染未来的能源本章复习与检测*第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性经典力学的发展历程经典力学的伟大成就经典力学的极限性和适用范围第二节经典时空观与相对论时空观经典时空观相对论时空观带电离子的偏转示波器探秘第七节了解电容器识别电容器电容器的充放电电容器的电容第三节量子化现象黑体辐射:能量子假说的提出光子说:对光电效应的解释光的波粒二象性:光的本性揭示原子光谱:原子能量的不连续第四节物理学—-人类文明进步的阶物理学与自然科学——人类文明进步的基石物理学与现代技术——人类文明进步的推动力本章复习与检测选修3—1*第一章电场第一节认识电场起点方式的实验探究电荷守恒定律第二节探究静电力点电荷库仑定律第三节电场强度电场决定电容的因素第八节静电与新技术锁住黑烟防止静电危害本章复习与测试*第二章电路第一节探究决定导线电阻的因素电阻定律的实验探究电阻率第二节对电阻的进一步研究导体的伏安特性电阻的串联电阻的并联第三节研究闭合电路电动势闭合电路的欧姆定律路端电压跟负载的关系测量电源的电动势和内阻第四节认识多用电表多用电表的原理学会使用多用电表第五节电功率电场的描述怎样“看见”电场第四节电势和电势差电势差电势等势面第五节电场强度与电势差的关系探究场强与电势差的关系电场线与等势面的关系第六节示波器的奥秘带电离子的加速电功和电功率焦耳定律和热功率闭合电路中的功率第六节走进门电路与门电路或门电路非门电路门电路的实验探究第七节了解集成电路集成电路概述集成电路的分类集成电路的前景本章复习与测试*第三章磁场第一节我们周围的磁象无处不在的磁场地磁场磁性材料第二节认识磁场磁场初探磁场有方向吗图示磁场安培分子电流假说第三节探究安培力安培力的方向安培力的大小磁通量第四节安培力的应用直流电动机磁电式电表第五节研究洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力的大小第六节洛伦兹力与现代技术感应电动势的另一种表述第五节法拉弟电磁感应定律的应用(一)法拉第电机电磁感应中的电路第六节法拉弟电磁感应定律的应用(二)电磁流量计电磁感应中的能量第七节自感现象及其应用自感现象自感系数日光灯第八节涡流现象及其应用涡流现象电磁灶与涡流加热涡流制动与涡流探测本章复习与检测*第二章交变电流第一节认识变交电流观察交变电流的图象交变电流的产生带电粒子在磁场中的运动质谱仪回旋加速器本章复习与测试本册复习与测试,选修3—2*第一章电磁感应第一节电磁感应现象第二节研究产生感应电流的条件第三节探究感应电流的方向感应电流的方向楞次定律右手定则第四节法拉弟电磁感应定律影响感应电动势大小的因素法拉第电磁感应定律第二节交变电流的描述用函数表达式描述交变电流用图象描述交变电流第三节表征交变电流的物理量交变电流的周期和频率交变电流的峰值和有效值第四节电感器对交变电流的作用认识电感器电感器对交变电流的阻碍作用低频扼流圈和高频扼流圈第五节电容器对交变电流的作用电容器仅让交变电流通过电容器对交变电流的阻碍作用隔直电容器和高频旁路电容器第六节变压器认识变压器探究变压器的电压与匝数的关系理想变压器原副线圈中的电流第七节远距离输电从发电站到用户的输电线路为什么要用高压输电直流输电本章复习与检测分子速率按一定的规律分布本章复习与检测*第三章传感器第一节认识传感器什么是传感器传感器的分类第二节探究传感器的原理温度传感器的原理光电传感器原理第三节传感器的应用生活中的传感器农业生产中的传感器工业生场中的传感器飞向太空的传感器第四节用传感器制作自控装置第五节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3*第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏伽德罗常数第二节测量分子的大小*第二章固体、液体和气体第一节晶体的宏观特征单晶体多晶体非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料新材料的基本特征新材料的未来第四节液体的性质液晶液体分子的排列液体分子的热运动液晶长丝状液晶螺旋状液晶第五节液体的表面张力液体的表面现象液体的表面张力及其微观解释第六节气体状态量体积温度压强实验原理实验器材实验与收集数据分析与论证第三节分子的热运动扩散现象布朗运动第四节分子间的相互作用力第五节物体的内能分子的动能温度分子势能物体的内能第六节气体分子运动的统计规律分子沿各个方向运动的机会相等第七节气体实验定律(Ⅰ)玻意耳定律第八节气体实验定律(Ⅱ)查理定律盖。
高二物理学习中的核物理与核反应应用研究

高二物理学习中的核物理与核反应应用研究在高中物理学习过程中,核物理与核反应是一个重要的学习内容。
核物理与核反应的应用研究不仅仅是为了深化对核物理的理解,更是为了将核物理的知识应用到实际生活中,推动科学技术的发展。
本文将从核物理与核反应的基础概念、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
第一部分:核物理与核反应基础概念核物理是研究原子核和核粒子的性质、结构及其相互作用的科学。
核反应是指核粒子之间的相互作用,包括核衰变、核裂变和核聚变等。
核物理与核反应的研究对于认识物质的微观结构、深化对物质性质的理解具有重要意义。
核物理与核反应研究的基本概念包括:原子核的结构、核力的性质、放射性衰变、核裂变、核聚变等。
通过研究这些基本概念,我们可以深入了解原子核内部的组成和相互作用,揭示微观世界的奥秘。
第二部分:核物理与核反应的应用领域核物理与核反应的应用广泛涉及到能源、医学、农业、环境和科学研究等各个领域。
能源是核物理与核反应应用的一个重要领域。
核能的利用是一种清洁、高效的能源形式,核反应堆通过核裂变或核聚变释放出巨大能量,为人类提供电力和热能。
核聚变是目前在研究的清洁能源之一,其在未来的应用前景广阔。
医学是另一个核物理与核反应应用的领域。
核医学利用放射性核素的放射线进行诊断和治疗,如放射性核素显像和放射性治疗等。
核物理在医学领域的应用大大促进了疾病的早期诊断和治疗效果的提高。
农业领域也可以应用核物理与核反应的知识。
例如,辐照处理可以通过辐照杀菌保鲜食品,有效延长食品的保质期,解决食品安全问题。
此外,利用核技术监测土壤质量和农作物生长情况,可以提高农业生产效率。
环境领域是核物理与核反应应用的另一个重要方面。
通过核技术监测和分析环境中放射性物质的含量和分布,可以评估环境污染程度,保护生态环境,提高环境治理和保护水平。
科学研究是核物理与核反应应用的基础。
核物理与核反应的研究为探索微观世界提供了重要的理论和实验基础。
核反应堆、加速器等设备的建设和使用对于核物理与核反应研究的发展具有关键作用。
高中物理(各版本教材目录)

1、核反应和核能
2、核列变和裂变反应堆
3、核聚变和受控热核反应
高中物理新课标教材·选修3-1
第一章 静电场
1电荷及其守恒定律
2库仑定律
3电场强度
4电势能和电势
5电势差
6电势差与电场强度的关系
7电容器与电容
8带电粒子在电场中的运动
第二章 恒定电流
1导体中的电场和电流
2电动势
3欧姆定律
2、安培力与磁电式仪表
3、洛伦兹力和显像管
第三章 电磁感应
1、电磁感应现象
2、感应电动势
3、电磁感应现象在技术中的应用
第四章 交变电流电机
1、交变电流的产生和描述
2、变压器
3、三相交变电流
第五章 电磁波通信技术
1、电磁场电磁波
2、无线电波的发射、接收和传播
3、电视移动电话
4、电磁波谱
第六章 集成电路传感器
2、电流的磁场
3、磁场对通电导线的作用
4、磁声对运动电荷的作用
5、磁性材料
第三章 电磁感应
1、电磁感应现象
2、法拉第电磁感应定律
3、交变电流
4、变压器
5、高压输电
6、自感现象 涡流
7、课题研究:电在我家中
第四章 电磁波及其应用
1、电磁波的发现
2、电磁光谱
3、电磁波的发射和接收
4、信息化社会
5、课题研究:社会生活中的电磁波
第04节波的干涉与衍射
第05节多普勒效应
第三章电磁振荡与电磁波
第01节电磁振荡
第02节电磁场与电磁波
第03节电磁波的发射、传播和接收
第04节电磁波谱
第05节电磁波的应用
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。
2019_2020学年高中物理第4章第6节核能利用第7节小粒子与大宇宙课件粤教版选修3_5

核能的利用
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 石墨、重水或普
很厚的水泥外
镉 水或液态钠
材料 通水(也叫轻水)
壳
作用
吸收中
降低中子速度,便
把反应堆内的 屏蔽射线,防
子,控制
于铀 235 吸收
参与强相互作 质子、中子、介子、 由“夸克”构成;
强子
用
超子
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 未发现内部结构 子、τ 子中微子
光子、中间玻色
传递各种相互 光子、中间玻色子、 子、胶子分别传递
媒介子
作用
胶子
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23或31.每种夸 克都有对应的反夸克.
发现时间 1932 年
1937 年
新粒子 反粒子
μ子
1947 年
20 世纪 60 年代后
K 介子与 π 介 子
超子
质量与相对
基本特点
应的粒子相 同而电荷及 其他一些物
比质子的质 量小
理性质相反
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
强子有内部结构,
[解析] AB [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.]
高中物理第四章原子核4.6核能利用素材1粤教版选修3-5(new)

第六节 核能利用情景导入你了解氢弹是怎样制成,爆炸原理是什么?简答:氢弹是利用轻核聚变制成的爆炸武器,其构造如图4-6-1所示,聚变材料是氘和氚,产生聚变反应的高温条件是原子弹的爆炸提供的.当引爆装置引起普通炸药爆炸时,将铀块迅速合拢产生原子弹爆炸,由此产生的高温使氘和氚迅速、剧烈地进行生成氦的热核反应,引起氢弹的爆炸。
氢弹的炸药氘和氚没有临界体积的限制,可以做得很大.但氚是不稳定的核素,其半衰期为12。
5年,所以不能久存,氢弹常用氘化锂和氚化锂作原料,在原子炸药爆炸时产生的大量中子轰击锂核可以产生氚,以补充氚的供应。
氢弹爆炸时完成以下反应:图4—6—1n 10+Li 63−→−H 31+He 42+4.8 MeVH 31+H 21−→−He 52−→−He 42+n 10+17.6 MeV 知识预览⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧核动力航空母舰等核动力破冰船核动力潜艇应用秦山核电站大亚湾核电站减速剂石墨隔棒控制棒铀棒水泥防护层反应堆组成用利能核,,:,:, 尊敬的读者:本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来,本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对,但是难免会有不尽如人意之处,如有疏漏之处请指正,希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
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2017-2018学年高中物理 第四章 原子核 第六、七节 核能利用 小粒子与大宇宙 粤教版选修3-5

2.为了探究宇宙起源,“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中寻
找“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相同的质量和相同的电荷量,
但电荷的符号相反,则反氢原子是
()
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 个带正电荷的正电子构成
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。
学之窗
第 第 六、 四七 章节
师之说 考之向
梦之旅
知识点一 知识点二 考向一 考向二
第六、七节
核能利用 小粒子与大宇宙
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 。
(2)新粒子:1912 年奥地利物理学家赫斯对宇宙射线观测 时,发现了一些新粒子。宇宙射线中粒子的能量很高,但数量 很少。人们用高能加速器进行实验,发现了更多的粒子。如 1932 年发现了正电子,1937 年发现了 μ 子,1947 年发现了 K 子和 π 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。
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。
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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:(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(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.(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 =mv Bq=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 =2.5×106kW.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.。