2027届新高考物理热点精准复习：核裂变与核聚变+“基本”粒子

2027届新高考物理热点精准复习核裂变与核聚变“基本”粒子学习任务一

核裂变的发现［教材链接］阅读教材，完成下列填空.(1)

核裂变:重核被______轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，这样的核反应叫作核裂变.核裂变过程发生质量亏损，释放能量.(2)

典型的铀235裂变方程：_____________________________.(3)

链式反应：由重核裂变产生的______使核裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫作核裂变的链式反应.(4)

链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于或等于__________或裂变物质的质量大于或等于__________.中子

中子临界体积临界质量

√

(2)

释放出的能量.

【要点总结】1.铀核裂变通常情况下分裂成两部分，也有可能分裂成三部分或四部分，只是概率较小.2.核裂变中放出中子，这是引起链式反应的原因.学习任务二

反应堆与核电站［教材链接］阅读教材，完成下列填空.(1)

核电站：核电站是利用核能发电的装置，它的核心设施是__________，它主要由以下几部分组成：核反应堆①

核燃料：______.②

慢化剂：为使核裂变产生的速度很大的快中子减速变成铀核容易捕获的“热中子”(或称慢中子),常采用______、______和________作慢化剂.铀棒石墨重水普通水③

控制棒：为了控制能量释放的速度，要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉__________的能力强的特性，控制链式反应的速度.吸收中子(2)

工作原理：核燃料发生________释放能量，使反应区温度升高.(3)

能量输出：水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电.核裂变循环流动(4)

核污染的处理：为避免______对人体的伤害和____________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽核裂变反应放出的各种射线，同时核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，__________.射线放射性物质水泥层放射性深埋地下例3

中核集团福清核电5号机组并网成功，其内核是如图所示的核反应堆，关于核反应下列说法中正确的是(

)A.图示装置的核反应类型是人工转变B.要使核反应速度减慢，可以将铀棒插入得更深C.裂变反应的燃料是铀，反应过程有质量亏损D.石墨起到降低反应温度的作用[解析]

图示装置的核反应类型是核裂变，A错误；将铀棒插入得更深，中子接触的铀更多，反应加剧，B错误；裂变反应的燃料是铀，反应过程有质量亏损，C正确；石墨主要是将快中子变为慢中子，D错误.√学习任务三

核聚变［教材链接］阅读教材，完成下列填空.(1)

核聚变的发生

轻核增大释放②

热核反应：核聚变发生的条件是轻核间的距离要达到_________以内，可以将它们加热到很高的______，因此核聚变又叫__________.

温度热核反应③

氢弹原理：首先由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的__________引发热核爆炸.④

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____________.高温高压热核反应堆(2)

受控热核反应

效率高丰富磁约束惯性约束

粒子名称√√√

粒子名称例5

目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能.

[答案]

见解析

【要点总结】1.重核裂变与轻核聚变的区别重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应中平均每个核子放出的能量多2.热核反应的优越性(1)相同质量的核燃料，热核反应所释放的能量比较多.(2)热核反应产物基本上是稳定的氦核，生成的废物易处理.(3)热核反应所用的燃料——氘和氚在地球上储量丰富.学习任务四

“基本”粒子［物理观念］19世纪末，人们认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，但电子、质子和中子的发现使人们知道原子是可以再分的，人们把光子、电子、质子和中子叫作__________.随着科学的进一步发展，科学家发现很多新粒子不能看作由质子、中子、电子组成，又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构，因此从20世纪后半期起就将“基本”二字去掉，统称为粒子.基本粒子(1)新粒子的发现发现时间1932年1937年1947年40年代后新粒子正电子超子(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、中子强子有内部结构，由“夸克”组成轻子不参与强相互作用未发现内部结构规范玻色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、强相互作用分类参与的相互作用发现的粒子备注希格斯玻色子希格斯玻色子是希格斯场的量子激发，基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量(3)

实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质______，这些粒子叫作反粒子.相反续表

例6

以下说法正确的是(

)

√

粒子带电荷量

√√

√√

2.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是(

)A.使用浓缩铀B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以改变中子数D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度[解析]

控制铀235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量,其有效方法是用吸收中子能力很强的镉棒插入铀棒之间,镉棒插入的深度不同,吸收中子的能力不同,从而达到控制核反应的目的,故选C.√

√

√√

√

√

(1)

写出该核反应方程；

(2)

该核反应释放的核能是多少?(结果保留三位有效数字)

1.(核裂变)关于重核的裂变，以下说法正确的是(

)A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能√[解析]

核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确；发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须不小于其临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误；重核裂变时，核子数守恒，C错误.2.(核反应堆与核电站)(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量[解析]

铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，选项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，选项B正确；石墨的作用是使中子减速，选项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，选项D正确.√√√

√

√

A.由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成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个带正电荷的正电子构成[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.√练习册知识点一

核裂变1.(多选)关于铀核裂变，下列说法正确的是(

)

√√[解析]

铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，裂变成两种不同的新核的情况多，也有的裂变成多种，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238裂变的概率小，要引起链式反应，需使铀块体积不小于临界体积，故B、C正确.

√

知识点二

反应堆与核电站3.如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子速度减小变为慢中子.下列说法正确的是(

)A.“慢化剂”使快中子变为慢中子，慢中子更难被铀核捕获，从而减缓反应速度B.裂变后的新核氪的比结合能小于铀核的比结合能C.链式反应是指由重核裂变产生的电子使裂变反应一代接一代继续下去的过程D.当核反应过于缓慢时，可以适当地抽出镉棒，达到加快核反应速度的目的√[解析]

中子的速度不能太快，否则无法被铀核捕获，裂变反应不能进行下去，A错误；重核裂变，质量亏损，释放核能，比结合能大的原子核稳定，故新核氪的比结合能大于铀核的比结合能，B错误；链式反应是指由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，C错误；镉棒的作用是吸收中子，当核反应过于缓慢时，可以适当地抽出镉棒，吸收中子较少，达到加快核反应速度的目的，D正确.知识点三

核聚变4.2023年8月，“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，标志着我国在可控核聚变领域达到了国际领先水平.下列关于核聚变的说法正确的是(

)A.轻核聚变过程，原子核的比结合能变大B.轻核聚变在常温常压下即可自发地进行C.轻核聚变过程，生成物的质量大于反应物的质量D.与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更低√[解析]

原子的比结合能越大越稳定，生成物较稳定，比结合能变大，A正确；轻核聚变反应过程需要吸收能量才能使轻核间的距离接近到发生聚变的距离，因此需要高温，B错误；核反应释放热量，质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量，C错误；与核裂变反应相比，核聚变的产能效率更高，D错误.

√

知识点四

“基本”粒子6.(多选)下列说法正确的是(

)

√√√

√

√√

9.［2024·江苏射阳中学高二月考］因为慢中子更适宜引发裂变，但是重核裂变产生的中子大部分是速度很大的“快中子”，因此需要“慢化剂”使“快中子”减速.“快中子”与“慢化剂”的原子核发生碰撞后，中子能量减小，变为“慢中子”.假设中子与“慢化剂”原子核的每次碰撞都是弹性碰撞，而且认为碰撞前“慢化剂”原子核都是静止的，下列说法正确的是(

)

√

10.(10分)2022年12月，美国能源部官员宣布：