2017-2018学年高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙课件新人教版

4．宇宙的演化． 宇宙大爆炸约―1―0－→44 s温度为 1032 k，产生了夸克、轻 子、胶子等粒子约―10―－6→s后温度下降到 1013 K 左右，强子 时代→温度下降到 1011 K 时，轻子时代→温度下降到 109K 时，核合成时代一―万―年→后温度下降到 104，混合电离 态→温度下降到 3 000 K 时，中性的轻原子继―续―冷→却恒星 和星系．
故 C 正确，巨星和超巨星可能爆炸成为超新星，故 D 正确．
答案：ACD
拓展一 核聚变的特点及应用
1．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接 近核力发生作用的距离 10－15 m，这要克服电荷间强大的 斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核 具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百 万开尔文的高温．
5．恒星的演化． 宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→ 氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚变反应，形成白 矮星或中子星或黑洞．
判断正误
1．科学研究表明，质子、中子等本身也具有复杂结 构．(√)
2．夸克模型指出电子电荷不再是电荷的最小单 元．(√)
3．恒星在辐射产生的向外的压力与引力产生的收缩 压力平衡阶段停留时间最长．(√)
2．轻核聚变是放能反应：从比结合能的图线看，轻 核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．
3．核聚变的特点． (1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂 变释放更多的能量． (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量， 靠自身产生的热就可以使反应进行下去． (3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着， 太阳就是一个巨大的热核反应堆．
(1)写出核反应方程； (2)求核反应所释放的能量ΔE； (3)求 1 s 内参与上述热核反应的质子数目．
解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反 应方程为 411H→42He＋201e.
(2)反应过程中的质量亏损为 ΔE＝4mp－(mα＋2me)． 根据ΔE＝Δmc2 得 ΔE＝[4mp－(mα＋2me)]c2＝(4mp－mα－2me)c2.
4．核聚变的应用． (1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚 变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高 压引发热核聚变爆炸． (2)可控热核反应：目前处于探索阶段．
【典例 1】 太阳的能量来自下面的反应：四个质子
(氢核)聚变成一个 α 粒子，同时发射两个正电子，若太阳 辐射能量的总功率为 P，质子11H、氦核42He、正电子01e 的 质量分别为 mp、mα、me，真空中的光速为 c.
难点
1.核裂变反应释放的 能量． 2．粒子的分类及宇 宙演化.
知识点一 核聚变
提炼知识 1．核聚变． (1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出 能量的反应． (2)举例：21H＋31H→_42_H__e_＋10n＋17.6Baidu NhomakorabeaMeV.
(3)条件： ①轻核的距离要达到 10－15 以内． ②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应． 2．受控热核反应． (1)聚变与裂变相比有很多优点 ①轻核聚变产能效率高． ②地球上聚变燃料的储量丰富． ③轻核聚变更为安全、清洁． (2)约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束．
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反 应，在地球内部也可以自发地进行
解析：轻核聚变时，要使轻核之间距离达到 10－15 m， 所以必须克服库仑斥力做功，A 正确；原子核必须有足够 的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验 证实，原子核必须处在几百万开尔文时才有这样的能量，
这样高的温度通过利用原子弹爆炸获得，故 B、C 正 确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，但在地球 内部不会自发地进行，D 错误．
(3)设单位时间内参与热核反应的质子数为 N，依据 能量关系得：
判断正误
1．太阳内部不断进行的是热核反应．(√) 2．目前，核电站利用的是轻核和聚变反应．(×) 3．热核反应中人们能控制其反应速度．(×)
小试身手
1．(多选) 下列关于聚变的说法中，正确的是( ) A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功 B．轻核聚变需要几百万开尔文的高温，因此聚变又 叫作热核反应 C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢 弹利用原子弹引发热核反应
小试身手
2．(多选)有关恒星下列说法正确的是( ) A．一颗恒星的寿命取决于它的质量 B．质量大的恒星可用以燃烧的核燃料较多，因此它 们的寿命比较长 C．当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收 缩，而其外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星 或超巨星
D．巨星和超巨星可能爆炸成为超新星 解析：恒星的寿命和它的质量体积有关，质量越大的 恒星寿命越短，这是因为质量越大压力就越大，这种情况 下恒星内部的核反应就更加剧烈，故 A 正确，B 错误， 当恒星步入“老年时期”，恒星的核心将开始收缩，而其 外层部分则开始膨胀就会成为一颗红色的巨星或超巨星，
答案：ABC
知识点二 粒子和宇宙
提炼知识 1．“基本粒子”不基本． (1)直到 19 世纪末，人们都认为光子、电子、质子和 中子是基本粒子． (2)随着科学的发展，科学家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．
第十九章 原子核
7 核聚变 8 粒子和宇宙
学习目标
1.知道核聚变的定义和反应 特点． 2．会判断和书写核聚变反 应的方程，能计算核聚变反 应释放的能量． 3．了解受控热核反应． 4．知道粒子的分类及其应 用． 5．了解宇宙的起源及恒星 的演化.
重点难点
重点
1.核聚变反应特点及 应用． 2．粒子的分类及夸 克模型．