高中物理第十九章原子核7核聚变8粒子和宇宙教材梳理素材新人教版选修3-5

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1、8粒子和宇宙疱丁巧解牛知识•巧学一、核聚变1.定义：轻核结合成质量较人的原子核的反应叫聚变.例如+M2.聚变发生的条件(1)要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10l5m,但是原子核是带正电的,要使它们接近10%i就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求原子核具有足够的动能.要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万摄氏度的高温.(2)在高温下，原子已完全电离，形成物质第四态一一等离子态，等离子体的密度及维持时间达到一定值时，才能实现聚变.3.轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，市于温度较高，所以聚变也称为热核反应.联想发散原子弹爆炸时，

2、能产生这样的高温，然后引起轻核的聚变，盘弹就是根据这一原理制成的.太阳等许多恒星内部都进行着剧烈的核聚变，温度高达10,K以上，向外释放大量的能量，地球只接收了其中的二十亿分之一左右.4.聚变与裂变的比较(1)能用于热核反应的原料极其丰富，裂变的原料比较稀缺.(2)同样情况下聚变放出的能量比裂变大.(3)热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比.二、受控热核反应1.热核反应的优点(与裂变相比)(1)产生的能量大；(2)反应后生成的放射性物质易处理；(3)热核反应的燃料在地球上储量丰富.2.实现核聚变的难点地球上没有任何容器能够经受如此高的温度，为解决这个难题，目前有3种方法

3、对等离子体进行约束，即引力约束、磁约束和惯性约束.3.热核反应的两种方式爆炸式热核反应；受控式热核反应，目前正处于探索、试验阶段.三、“基本粒子”不基本1.19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子.2.从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成.3.科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构.4.粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具.四、发现新粒子1.超子：质量比质子的质量大的粒子.2.反粒子(反物质)实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒

4、子,例如电子和正电子，质子和反质子等.由反粒子构成的物质叫反物质.反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子.3.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.(1)强子：强子是参与强相互作用的粒子，如质子是最早发现的强子，强子又分为介子和重子两类.(2)轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子，如电子、中微子、U子、t子等.(3)媒介子：媒介子是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子.五、夸克模型实验表明强子是有内部结构的，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

5、夸克构成的•夸克理论经过儿十年的完善和发展，已经逐渐为多数粒子物理学家所接受.根据夸克理论，夸克有6种，它们是上夸克(U)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、下夸12克(d)、底夸克(b)和顶夸克(t).它们带的电荷分别为元电荷的土一或土一.到目前为止，人33们己经从实验中发现了所有6种夸克存在的证据.夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷.六、宇宙的演化用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化，根据大爆炸理论在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，在大爆炸的瞬间(约10「“s,温度为1032K)产生夸克、轻子、胶子等粒子.大爆炸后

6、约106s,温度下降到IO13K左右，夸克构成质子和屮子等强子，这个温度范围正是各种强子熙熙攘攘挤在一起的时代，称为强子时代，当温度下降到IO11K(102s),只剩下少量的强子，而主要是光子、中微子和电子等轻子，此吋称为轻子吋代，当温度下降到109K(102s),少量的中子和质子结合成氛核，并很快生成氨核，同时有氮核、氨3等轻核及其他轻核等生成，此时称为核合成原子，此时称为合时代•继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系.七、恒星的演化大爆炸10万年后，温度下降到3000K左右，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃.由于万有引力作用逐渐凝聚成团块，形成气态的星云团，星云

7、团进一步凝聚收缩，使得动力势能转化为内能，温度升高，温度升到一定程度就开始发光，这样一颗恒星就诞生了•这颗星继续收缩，继续升温，当温度超过10毎时，氢聚变成氮，向外辐射能量，核能耗尽后就进入末期，末期形态主要有三种：白矮星、中子星和黑洞.典题・热题知识点一核聚变例1下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A.汀一汕*eB.十:H—;Hw+韧C・：Cf；N+牝D.^U-^Th^He解析：因为轻核结合成质量较大的核叫聚变.此题关键在一个“聚”字，即变化之前应