核聚變粒子物理學簡介(選學)學習目標識.核聚變核聚變

知識脈絡[先填空][先填空]定義：把輕原子核聚合成較重原子核的反應稱為聚變反應，簡稱核聚變．熱核反應2H＋34He1＋17.60MeV

反應條件

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1 1 2 0②需要加熱到很高的溫度，因此又叫熱核反應．(3)優(yōu)點①輕核聚變產能效率高．②地球上聚變燃料的儲量豐富．③輕核聚變更為安全、清潔．3．可控核聚變反應研究的進展究取得重大進展．核聚變的約束方法：磁約束和慣性約束，托卡馬克采用的是磁約束方式．核聚變是一種安全，不產生放射性物質、原料成本低的能源，是人類未來能源的希望．恒星演化中的核反應現(xiàn)階段，供太陽發(fā)生核聚變過程的燃料是氫．50[再判斷]2 2 4 2 4 6[再判斷]核聚變反應中平均每個核子放出的能量比裂變時小一些．(×)輕核的聚變只要達到臨界質量就可以發(fā)生．(×)現(xiàn)在地球上消耗的能量絕大部分來自太陽內部的聚變反應．(√)[后思考][后思考]核聚變?yōu)槭裁葱枰獛装偃f度的高溫？【提示】是短程力，作用距離在10－15m，在這個距離上時，質子間的庫侖斥力非常大，為了克服庫以具有這樣大的動能．受控核聚變中磁約束的原理是什么？【提示】動，繞著一個中心不斷旋轉而不飛散開，達到約束原子核的作用．恒星是如何形成的？它在哪個階段停留的時間最長？【提示】聚變發(fā)生的條件要使輕核聚變，必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離10－15m，這要克服電荷間強大的使物質達到幾百萬開爾文的高溫．輕核聚變是放能反應從比結合能的圖線看，輕核聚變后比結合能增加，因此聚變反應是一個放能反應．3．核聚變的特點在消耗相同質量的核燃料時，輕核聚變比重核裂變釋放更多的能量．下去．普遍性：熱核反應在宇宙中時時刻刻地進行著，太陽就是一個巨大的熱核反應堆．4．核聚變的應用彈爆炸產生的高溫高壓引發(fā)熱核聚變爆炸．重核裂變輕核聚變放能原重核裂變輕核聚變放能原重核分裂成兩個或多個中等質量的原兩個輕核結合成質量較大的原子核，放理子核，放出核能出核能放能多聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量要大3～4倍少核廢料處理難 聚變反應的核廢料處理要比裂變反應簡單得度主要原料是氘，氘在地球上的儲量非常核裂變燃料鈾在地球上儲量有限，尤其原料的 豐富.1L海水中大約有0.03g氘，用于核裂變的鈾235在鈾礦石中只占蘊藏量 果用來進行熱核反應放出的能量約0.7%燃燒300L汽油相當速度比較容易進行人工控制，現(xiàn)在的核可控性 目前，除氫彈以外，人們還不能控制電站都是用核裂變反應釋放核能下列關于聚變的說法中正確的是 ( )A．要使聚變產生，必須克服庫侖斥力做功B．輕核聚變需要幾百萬攝氏度的高溫，因此聚變又叫做熱核反應C．原子彈爆炸能產生幾百萬攝氏度的高溫，所以氫彈利用原子彈引發(fā)熱核反D．自然界中不存在天然的熱核反應E．輕核聚變易控制，目前世界上的核電站多數(shù)是利用核聚變反應釋放核能【解析】輕核聚變時，必須使輕核之間距離達到10－15m，所以必須克服庫侖斥力做得，故BC【答案】ABC如圖361所示，托卡馬克(Tokamak)是研究受控核聚變的一種裝置，這個詞是toroidalkameramagnit(磁)的頭兩個字母以及katushka圖361類似線圈的作用是通電產生磁場使帶電粒子在磁場中旋轉而不溢出C．這種裝置同我國秦ftD．這種裝置可以控制熱核反應速度，使聚變能緩慢而穩(wěn)定地進行E．這種裝置是利用電場來約束帶電粒子的【解析】AB正確，EC能，故D【答案】ABD2H)3H)4He)的核反應方程如下：2H＋3H→4He＋1n＋17.6MeV1 1 2 1 1 2 0這個核反應稱．要發(fā)生這樣的核反應，需要將反應物質的溫度加熱到幾百萬開爾文．式中17.6MeV是核反應選填“放出”或“吸收”)的能量核反應后生成物的總質量比核反前物質的總質選填“增加”或“減少”)保留一位有效數(shù))．【解析】在輕核聚變反應中，由于質量虧損，放出核能，由＝Δm2，可以求得ΔE＝2≈3×10 kg.－29【答案】(1)核聚變(2)放出減少3×10－29核能的計算關鍵是要求出核反應過程中的質量虧損，然后代入＝Δm2進行計粒子物理學簡介算.粒子物理學簡介[先填空][先填空]基本粒子1897子是組成物質的基本粒子．1932反，它被稱為電子的反粒子，正電子也成為了基本粒子．基本粒子的分類按粒子參與相互作用的性質把粒子分為三類：它們分別是：媒介子、輕子、強子．3．加速器[再判斷]速．能夠實現(xiàn)兩束相對運動的粒子對接的設備叫做對撞機．[再判斷]質子、中子、電子都是不可再分的基本粒子．(×)質子和反質子的電量相同，電性相反．(√)按照夸克模型，電子所帶電荷不再是電荷的最小單元．(√)回旋加速器加速帶電粒子時，高頻電源的頻率應等于回旋粒子的頻率．(√)[后思考][后思考]為什么說基本粒子不基本？【提示】一方面是因為這些原來被認為不可再分的粒子還有自己的復雜結構，另一方面是因為新發(fā)現(xiàn)的很多種新粒子都不是由原來認為的那些基本粒子組成的．198810撞機的工作原理嗎？它有什么作用？【提示】對撞機的工作原理是粒子先在同步加速器中加速，然后射入對撞機．在對撞機里兩束粒子流反方向回旋，并進一步加速，在軌道交叉的地方相互碰撞．對撞機的出現(xiàn)，大大提高了有效作用能，因此它在高能物質實驗中起著日益顯著的作用．近年來，在粒子物質中的一系列重大發(fā)現(xiàn)和研究成果，幾乎都是在對撞機上獲得的．新粒子的發(fā)現(xiàn)及特點發(fā)現(xiàn)時間發(fā)現(xiàn)時間1932193719472060K介子與π新粒子反粒子μ超子子質量與相對應的粒子相同而電荷及其基本特點他一些物理性質相比質子的質量小質量介于電子其質量比質子大與核子之間反粒子的分類分類 參與的相互作用 發(fā)現(xiàn)的粒子媒介 光子、中間玻色子、膠傳遞各種相互作用子 子電子、電子中微子、μ輕子 不參與強相互作用 子μ子中微子τ子τ子中微子質子、中子、介子、超強子 參與強相互作用子

備注光子、中間玻色子、膠子分別傳遞電磁、弱、強相互作用未發(fā)現(xiàn)內部結構強子有內部結構，由可分為介子和重子夸克的分類夸克有6種，它們是上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克，它們帶的2133兩點提醒質子是最早發(fā)現(xiàn)的強子，電子是最早發(fā)現(xiàn)的輕子，τ力的性質決定了它屬于輕子．即同時消失而轉化成其他的粒子．關于粒子，下列說法正確的( )A．電子、質子和中子是組成物質的不可再分的最基本的粒B．強子中也有不帶電的粒子C．夸克模型是探究三大類粒子結構的理論D．夸克模型說明電子電荷不再是電荷的最小單位E．超子的質量比質子的質量還大A錯誤，2 ee3 3誤，D正確，超子屬于強子，其質量比質子質量還大些，E正確．【答案】BDEβ在實驗中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(tǒng)，利用中微子與水中1H的核反應，間接地證實了中微子的存在.1【導學號：11010053】1H1n)0e1 0 1 1 00e可以判定，中微子的質量數(shù)和電荷數(shù)分別．1上述核反應產生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉變?yōu)閮蓚€光子(γ)，即0e＋0e→2γ已知正電子和電子的質量都為9.1×10－31kg，反應1 －1中產生的每個光子的能量約正電子與電子相遇不可能只轉變?yōu)橐粋€光子，因是什么？【解析】(1)發(fā)生核反應前后，粒子的質量數(shù)和電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質量數(shù)和電荷數(shù)都是0