物理選修3-5粵教版4.7小粒子與大宇宙學(xué)案

1、4.6 核能利用、4.7 小粒子與大宇宙 學(xué)案（粵教版選修3-5）1(1)核電站：是利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)施是_，它主要由以下幾部分組成：燃料：_；減速劑：鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應(yīng)，采用_、_作減速劑；控制棒：為了控制能量釋放的速度，就要想辦法減少中子的數(shù)目，采用在反應(yīng)堆中插入鎘棒的方法，利用鎘_的特性，就可以容易地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度(2)工作原理：核燃料_釋放能量，使反應(yīng)區(qū)溫度升高(3)能量輸出：利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外_，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電(4)核污染的處理：為避免_對人體的傷害，在反應(yīng)堆的外面需要修建很厚的_，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，核廢料具

2、有很強的_，需要裝入特制的容器，_.2宇宙模型是指對宇宙的時空結(jié)構(gòu)、運動形態(tài)和物體演化的理論描述_宇宙模型是一種被普通接受的模型人類目前所能研究的物質(zhì)世界的空間尺度約從_到_，共跨越了大約42個數(shù)量級3常見的粒子，質(zhì)子、電子、光子等是_的粒子，其余的絕大多數(shù)基本粒子都是_，在很短時間內(nèi)就發(fā)生衰變，物質(zhì)世界的時間尺度約從_到_，跨越了將近43個數(shù)量級4基本粒子的發(fā)現(xiàn)和夸克模型(1)基本粒子新粒子：1932年發(fā)現(xiàn)了_，1937年發(fā)現(xiàn)_，1947年發(fā)現(xiàn)K介子和±介子及以后發(fā)現(xiàn)的超子、反粒子等分類：按照粒子與各種相互作用的關(guān)系，可將粒子分為：強子、輕子和_(2)夸克模型夸克模型的提出：196

3、4年美國物理學(xué)家提出了強子的夸克模型，認(rèn)為強子是由_構(gòu)成的分類：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它們帶的電荷分別為元電荷的_或_，每種夸克都有對應(yīng)的_意義：電子電荷不再是電荷的_，即存在分?jǐn)?shù)電荷【概念規(guī)律練】知識點一 核能利用1目前核電站利用的核反應(yīng)是( )A裂變，核燃料為鈾 B衰變，核燃料為鈾C裂變，核燃料為氘 D衰變，核燃料為氘2原子核反應(yīng)有廣泛的應(yīng)用，如用于核電站等在下列核反應(yīng)中，屬于核裂變反應(yīng)的是( )3人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程請按要求回答下列問題(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)請選擇其中的兩

4、位，指出他們的主要成績_._.在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，圖1為三種射線在同一磁場中的運動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途圖1 (2)在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑中子在重水中可與H核碰撞減速，在石墨中與C核碰撞減速上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？知識點二 對粒子的認(rèn)識4正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電荷量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)反物質(zhì).19

5、97年初和年底，歐洲和美國的科學(xué)研究機構(gòu)先后宣布，他們分別制造出9個和7個反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步，你推測反氫原子的結(jié)構(gòu)是( )A由一個帶正電荷的質(zhì)子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B由一個帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個帶正電荷的電子構(gòu)成C由一個不帶電的中子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D由一帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成5目前普通認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，e為元電荷下列論斷可能正確的是( )A質(zhì)子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成B質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成

6、C質(zhì)子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成D質(zhì)子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成【方法技巧練】粒子間相互作用問題的分析方法6在衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實驗中很難探測.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H的核反應(yīng)，間接地證實了中微子的存在(1)中微子與水中的H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(n)和正電子(e)，即中微子Hne可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是_(填寫選項前的字母)A0和0 B0和1C1和0 D1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相

7、遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子()，即ee2已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×1031 kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個光子的能量約為_J正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€光子，原因是_(3)試通過分析比較，具有相同動能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小參考答案課前預(yù)習(xí)練1(1)反應(yīng)堆 鈾棒 石墨 重水和普通水 吸收中子 (2)裂變 (3)循環(huán)流動 (4)核射線 水泥防護(hù)層 放射性 深埋地下2大爆炸 1015 m 1027 m3穩(wěn)定 不穩(wěn)定的 1025 s 1018 s4(1)正電子 子 媒介子 (2)夸克 反夸克 最小單元課堂探究1A 目前核電站使用的裂變材料是鈾，鈾在地殼中

8、的含量較高，鈾發(fā)生裂變反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，驅(qū)動汽輪機發(fā)電2D 裂變是重核俘獲中子后變成中等質(zhì)量的原子核，同時還要放出幾個中子的過程，故只有選項D正確3見解析解析 (1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型(或其他成就)玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜(或其他成就)查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(或其他成就)射線2為射線，穿透力強，可用于金屬探傷(2)設(shè)中子質(zhì)量為mn，靶核質(zhì)量為m，由動量守恒定律：mnv0mnv1mv2由能量守恒：mnvmnvmv解得：v1v0在重水中靶核質(zhì)量：mH2mn在石墨中靶核質(zhì)量：mC12mn與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好4B 氫原子是由質(zhì)子和電子構(gòu)成，那么反氫原子也應(yīng)由它們的反粒子構(gòu)成，即反質(zhì)子和反電子，因此B正確，A、C、D錯5B 質(zhì)子帶電荷量為e，中子不帶電，組成質(zhì)子的u夸克和d夸克帶電荷量之和應(yīng)等于質(zhì)子的電荷量，組成中子的u夸克和d夸克所帶電荷量之和應(yīng)等于中子的電荷量，即為零6(1)A (2)8.2×1014 碰撞過程中遵循動