《2017秋高中物理 第四章 原子核 4.6 核能利用 4.7 小粒子与大宇宙课件 粤教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017秋高中物理 第四章 原子核 4.6 核能利用 4.7 小粒子与大宇宙课件 粤教版选修3-5（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六节第六节核能利用核能利用第七节第七节小粒子与大宇宙小粒子与大宇宙目标导航预习导引目标导航预习导引二一三目标导航预习导引二一在利用重核裂变制成的原子弹中,需不需要用镉制成的控制棒,为什么?答案:镉有吸收中子的特性,吸收减少中子的数目,可以控制能量释放的速度,而原子弹需要在极短的时间内释放大量核能,发生剧烈爆炸,不需要控制速度,故不需要镉棒.三目标导航二一预习导引二、核电站、核能利用二、核电站、核能利用1.核电站利用反应堆工作时释放的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电的装置.2.核能利用(1)核能发电.(2)原子核物理实验制造各种放射性同位素.3.核电站的优缺点(1)优点:消耗的“燃料”很少;作
2、为核燃料的铀、钍等在地球上存储量大;对环境的污染比火电站要小.(2)缺点:核废料难以处理.一旦发生核泄漏会造成严重的核污染.三目标导航二一预习导引目前世界上各个国家的核电站是利用核裂变还是核聚变获得核能的?答案:目前核裂变的和平利用技术已经成熟,但核聚变的控制技术尚处在试验阶段.所以目前世界上的所有核电站都是利用核裂变来获得核能的.三目标导航三一预习导引二三、小粒子与大宇宙三、小粒子与大宇宙1.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、黑洞以及被称为类星体的遥远发光体等,经历150亿年演化成今天的宇宙.(2)人类目前所能研究的物
3、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.2.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从10-25 s到1018 s,跨越了将近43个数量级.知识精要思考探究迁移应用一二典题例解一、核电站一、核电站1.核电站的工作原理原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来.核电站是利用缓慢释放的核能来发电,这是核能的和平利用.现在世界上已有不少国家建有核电站,我国已建成使用和正在建设的核电站必将为现代化的建设提供能源保障.2.核反应堆核电站的心脏裂变反应堆是核电站的“心脏”,这是一种人工控制链式
4、反应的装置,可以使核能较平缓地释放出来,裂变反应堆的结构和工作原理如下表.知识精要思考探究迁移应用一二典题例解知识精要思考探究迁移应用一二典题例解一二知识精要思考探究迁移应用典题例解衰变反应为放热反应,为什么核电站中反应堆采用核裂变放能,而不采用衰变放能?答案:衰变尽管也释放能量,但是自发进行的,无法人为控制,而且释放的能量较少,不能很好地利用.一二知识精要思考探究迁移应用典题例解【例1】原子反应堆是实现可控制的重核裂变的一种装置,它主要由四部分组成()A.原子燃料、减速剂、冷却系统、控制调节系统B.原子燃料、减速剂、发热系统、传热系统C.原子燃料、减速剂、碰撞系统、传热系统D.原子燃料、中子
5、源、原子能储存系统、输送系统一二知识精要思考探究迁移应用典题例解解析:原子反应堆里用的核燃料是用浓缩铀(铀235占2%4%)制成的铀棒;铀235易俘获慢中子,不易俘获快中子,必须使用减速剂,让快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少,变成慢中子;控制调节系统是用于调节中子的数目以控制反应速度,它是由镉做成的置放在铀棒之间的一些控制棒及计算机调节系统组成;冷却系统靠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,同时使反应堆冷却,保证安全.答案:A一二知识精要思考探究迁移应用典题例解一二知识精要思考探究迁移应用典题例解094型导弹核潜艇是中国最先进的战略核潜艇,水下最大
6、航速为45节(1节=1.852km/h),核反应堆最大输出功率为4.5万千瓦,最大续航里程为20万海里(1海里=1.852km).假设1个92235U核裂变放出能量是200MeV,铀矿石含铀235的浓度是4%,求:(1)当核反应堆达到最大输出功率时,每秒至少有多少个铀235原子核发生裂变?(2)核潜艇一次至少要装入铀矿石多少千克?答案:(1)1.41018个(2)220kg一二知识精要思考探究迁移应用典题例解一二知识精要思考探究迁移应用典题例解迁移应用典题例解知识精要一二二、粒子和宇宙二、粒子和宇宙 1.粒子的分类按照粒子与各种相互作用的关系,可以将粒子分为三大类:强子、轻子和媒介子,如下表所
7、示.迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要一二2.微观粒子与宏观宇宙的统一物理学向微观粒子和宇宙两个领域的研究,今天得到了初步统一,统一场论在逐渐形成.物理学的完整、和谐美在这里又得到了充分体现.物理学中研究最大和最小对象的两个分支宇宙学和粒子物理学就奇妙地衔接在一起,犹如一条怪蟒咬住自己的尾巴.迁移应用典题例解知识精要一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二解析:(1)在核反应中,由质量数和电荷数守恒可知A正确.(2)E=mc2=8.1910-14 J,碰撞过程中遵循动量守恒,如果是产生一个光子,合动量为零,光子的速度为零,与实际光子的运动状况矛盾.答案:(
8、1)A(2)8.1910-14遵循动量守恒知识精要迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(11H)聚变成氦核(24He),同时放出2个正电子(10e)和2个中微子(e),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量;(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.81017s,每秒钟银河系产生的能量约为11037J(即P=11037J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中由此产生的氦的含量(最后结果保留一位有效数字);知识精要迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识链接案例探究知识链接案例探究知识链接案例探究1964年10月16日,我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹试验,结束了中国无核时代.(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量,由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸.完成下面核裂变反应方程式:知识链接案例探究知识链接案例探究
