高中物理 第十九章 原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙课件2 新人教版选修35.ppt

7 8 核聚变粒子和宇宙 自学线索 学基础导学 1 核聚变 1 定义 两个轻核结合成质量 核 轻核聚变必须在高温下进行 因此又叫 2 能量变化 轻核聚变后 比结合能 反应中会 能量 一 核聚变 较大的 热核反应 增加 释放 10 15m 动能 2 受控热核反应 1 聚变与裂变相比有很多优点 轻核聚变 地球上聚变燃料的储量 轻核聚变更为 2 约束核聚变材料的方法 和 产能效率高 丰富 安全 清洁 磁约束 惯性约束 1 基本粒子 不基本 基本粒子 直到19世纪末 人们认为光子 质子 是 基本粒子 随着科学的发展 一方面逐渐发现了数以百计的新粒子 它们都不是由 组成的 另一方面科学家又发现质子 中子等本身也有自己的复杂的结构 因此 20世纪后半期 就将 基本 去掉 统称 二 粒子和宇宙 电子 中子 中子 质子 电子 粒子 2 发现新粒子 1 新粒子 1932年发现了 1937年发现 1947年发现k介子和 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 和 正电子 子 反粒子 强子 轻子 媒介子 3 夸克模型 1 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 构成的 3 意义 电子电荷不再是电荷的 即存在分数电荷 夸克 反夸克 最小单位 4 夸克的 禁闭 夸克不能以 的状态单个出现 这种性质称为夸克的 禁闭 5 宇宙的演化 自由 6 恒星的演化 讲要点例析 核聚变的特点及其与核裂变的比较 1 2 应用 1 核武器 氢弹 2 可控热核反应 目前处于探索阶段3 氢弹氢弹是一种利用轻核聚变反应 在瞬间放出巨大能量的装置 由于轻核聚变需要几百万度的高温才能进行 所以先利用原子弹爆炸达到这样高的温度 在高温高压下 进而使核燃料发生核反应 原子弹爆炸时产生的高温 可以使其中的轻核发生如下核反应 4 轻核聚变与重核聚变的区别 解析 原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核 叫做衰变 为 衰变 原子序数较大的重核分解成原子序数小的原子核 叫做重核裂变 为裂变 原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核 叫做轻核聚变 为聚变 故正确答案为c 答案 c 1 1核聚变能是一种具有经济性能优越 安全可靠 无环境污染等优势的新能源 近几年来 受控核聚变的科学可行性已得到验证 目前正在突破关键技术 最终将建成商用核聚变电站 一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘 又叫重氢 和氚 又叫超重氢 聚合成氦 并释放一个中子 若已知氘原子的质量为2 0141u 氚原子的质量为3 0160u 氦原子的质量为4 0026u 中子的质量为1 0087u 1u 1 66 10 27kg 1 写出氘和氚聚变的反应方程 2 试计算这个核反应释放出来的能量 对粒子的认识 1 新粒子的发现及特点 2 粒子的分类 根据宇宙大爆炸的理论 在宇宙形成之初是 粒子家族 尽显风采的时期 那么在大爆炸之后最早产生的粒子是 a 夸克 轻子 胶子等粒子b 质子和中子等强子c 光子 中微子和电子等轻子d 氢核 氘核 氦核等轻核 解析 宇宙形成之初产生了夸克 轻子和胶子等粒子 之后又经历了质子和中子等强子时代 再之后是自由光子 中微子 电子大量存在的轻子时代 再之后是中子和质子组合成氘核 并形成氦核的核时代 之后电子和质子复合成氢原子 最后形成恒星和星系 b c d的产生都在a之后 因此a正确 答案 a 2 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 练随堂演练 1 关于聚变 以下说法正确的是 a 两个轻核聚变为中等质量的核时放出能量b 同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍c 聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积d 发生聚变反应时的核必须有足够大的动能 解析 两个轻核聚合为质量较大的核就可释放能量 但其生成物不是中等质量的核 故a错误 聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多 由聚变反应的特点知 b正确 裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积 而聚变反应的条件是原子核间距达到10 15m 故要求有足够大的动能克服核间的库仑斥力 故c错 d正确 答案 bd 答案 ac 解析 两弹 指原子弹和氢弹 原子弹的核反应方程是铀核裂变 b选项正确 氢弹的核反应方程是轻核聚变 d选项正确 答案 bd 4 重核的裂变和轻核的聚变是人类和平利用原子核能的两种主要方法 下面关于裂变和聚变的说法中正确的是 a 裂变和聚变过程都有质量亏损b 裂变过程有质量亏损 聚变过程质量有所增加c 裂变过程质量有所增加 聚变过程质量有所减小d 裂变和聚变过程质量都有所增加解析 核反应过程中释放能量 质量必定减小 吸收能量 质量必定增加 并不是所有的核反应质量都减小 裂变和聚变是两种核反应方式 是人类和平利用核能的主要方法 答案 a 答案 b 6 由图可得出结论 a 质子和中子的质量之和小于氘核的质量b 质子和中子的质量之和等于氘核的质量c 氘核分解为质子和中子时要吸收能量d 质子和中子结合成氘核时要吸收能量 解析 由图可以看出 氘核在分解为质子和中子时吸收了2 23mev的光子 反之放出能量 所以c是正确的 d错误 由质能关系可知质子和中子的质量之和大于氘核的质量 故a b错误 答案 c 解析 根据核反应过程所遵循的质量数守恒和电荷数守恒得2k d 6 4k d 2 12 联立解得k 2 d 2 故选项b正确 答案 b 解析 2g氘含有的原子核个数为na 全部发生聚变时 共发生0 5na次聚变 所以释放的能量为0 5na