课件44张PPT。1 原子核的组成1.知道什么是放射性及放射性元素.
2.知道三种射线的特性，知道原子核的组成.
3.会正确书写原子核符号.
4.通过对原子核结构模型的探究，体会物理学的研究方法. 重点：1.了解三种射线，比较三种射线的不同特性.
2.知道原子核的组成，掌握原子核符号的书写.
难点：1.原子核结构模型的探究过程.
2.分析三种射线在电磁场中的偏转规律.一、天然放射现象
1.1896年，法国物理学家_________发现某些物质具有放射性.
2.玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强
的新元素，命名为_______、_______.
3.放射性元素自发地发出射线的现象叫_____________.贝可勒尔钋(Po)镭(Ra)天然放射现象【判一判】
(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到.( )
(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制.( )
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象.( )
提示：(1)放射性元素发出的射线是看不见的.(1)错.
(2)放射性不受人工控制，是天然的.(2)错.
(3)放射性元素发出射线都是自发的.(3)正确. 二、射线到底是什么
1.三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中
两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是___________，
另一束在磁场中_______，说明这一束不带电，这三束射线分别
叫做α射线、β射线、γ射线.带电粒子流不偏转2.α、β、γ三种射线的比较高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 2e -e 0 0.1c 0.99c c最弱
用一张纸就能挡住 较强
能穿透几毫米的铝板 最强
能穿透几厘米的铅板 很强 较弱 很弱 【想一想】怎样用电场、磁场判断三种射线的带电性质？
提示：让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明不带电.
α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电.
让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质.三、原子核的组成
1.原子核的组成
原子核由___________组成，质子和中子统称为_____.
2.原子核的符号
3.同位素：具有相同的_______而_______不同的原子核，在元
素周期表中处于_________，它们互称为同位素.例如，氢有三
种同位素11H、21H、31H.质子和中子核子质子数中子数同一位置质子数中子数质子数【想一想】一个铅原子质量数为207，原子序数为82，其核外电子有多少个？中子数又是多少？
提示：铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207-82=125(个). 天然放射现象的意义和三种射线的研究
【探究导引】
如图，X为未知的放射源，L为薄铝片.若在放射源和计数器之间加上L，计数器的计数率大幅度减小；在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变.思考以下问题：(1)能穿过薄铝片和磁场到计数器的是哪种射线？
(2)不能穿过薄铝片的是哪种射线？
(3)该放射源能发出几种射线？ 【要点整合】
1.研究放射性的意义
放射性元素能自发地发出射线，不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响.也就是说,放射性与元素存在的状态无关,放射性仅与原子核有关.因此,原子核不是组成物质的最小微粒,原子核也存在着一定结构.2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图.
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图.【特别提醒】(1)元素的放射性与元素的存在状态、外界温度和压强等无关.
(2)放射性元素发出的射线与核外电子无关，射线来自原子核. 【典例1】(2012·杭州高二检测)如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )【思路点拨】解答此题应考虑以下两个方面：
关键点
(1)能够穿过厚纸板的只有β和γ射线，α射线无法穿过.
(2)γ射线不偏转，β射线在磁场中的偏转情况符合左手定则.【规范解答】选C.R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.【总结提升】三种射线的比较方法
(1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种.
(2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线.
(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反.【变式训练】如图所示，铅盒A中装有天然
放射性物质，放射线从其右端小孔中水平
向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于
纸面向里的匀强磁场，则下面说法中正确
的有( )
A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b【解析】选A、C.由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀强磁场中，α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧.由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题选A、C.【变式备选】(2012·南京高二检测)下列说法正确的是( )
A.任何元素都具有放射性
B.同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有
C.元素的放射性与温度无关
D.放射性就是该元素的化学性质
【解析】选C.原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素有的就没有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、D错，故选C. 原子核的组成和数量关系
【探究导引】
如图为卢瑟福用α粒子轰击氮核原理图，请思考以下问题：(1)卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现的新原子核是什么？
(2)原子核是否只由质子组成？【要点整合】
1.原子核的大小、组成和同位素
原子核大小：很小，半径为10-15 m～10-14 m
同位素：质子数相同，中子数不同的原子核组成质子：电量e=+1.6×10-19C
质量mp=1.672 623 1×10-27 kg
中子：电量e=0
质量mn=1.674 928 6×10-27 kg2.原子核的符号和数量关系
(1)符号：AZX
(2)基本关系：核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数.质量数(A)=核子数=质子数+中子数.【特别提醒】原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数.因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的.如质子和中子的质量数相同均为1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大千分之一.【典例2】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？【思路点拨】解答本题应把握以下三点：
关键点
(1)原子核的质子数与原子序数相等.
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和.
(3)对呈中性的原子，核外电子数等于核内质子数.【规范解答】(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N=A-Z=226-88=138.
(2)镭核所带电荷量：
Q=Ze=88×1.6×10-19C=1.41×10-17C
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
答案:(1)88 138 (2)1.41×10-17C (3)88【互动探究】镭有一种同位素，原子核质量数是228，若让22688Ra和22888Ra以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有
两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
答案:【温馨提示】人们对物质结构的认识是一步步发展的.与原子核相关的知识是高考的重要内容.原子核的书写方法、同位素的概念、原子核的质量数、电荷数、中子数、质子数等关系，是高考的热点.【典例】氢有三种同位素，分别是氕(11H)，氘(21H),
氚(31H)，则( )
A.它们的质子数相等
B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的中子数相等【思路点拨】解答本题要明确以下两点：
关键点
(1)明确同位素的概念，质子数相同、中子数不同.
(2)明确质子数、中子数和核子数之间的关系.【规范解答】选A、B.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，C错误；质子数和核外电子数相同，都为1，A、B正确；中子数等于核子数减去质子数，故中子数不相同，D错误.三种射线的判断方法
让天然放射现象的三种射线通过电场或磁场，根据其偏转情况可以研究射线的性质.
(1)根据射线受电场力、洛伦兹力的方向可以确定射线的带电情况.
(2)射线所带的电荷不同，在磁场中的偏转半径或在电场中的偏转程度不同.【案例展示】将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是( )【规范解答】选A、D.已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A、B、C、D四幅图中α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径
将数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比
由此可见,A项正确,B项错误.
带电粒子垂直进入匀强电场,设初速度为v0,垂直电场线方向位移为x,沿电场线方向位移为y,则有对某一确定的x值,α、β粒子沿电场线偏转距离之比
由此可见，C项错误，D项正确.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：课件36张PPT。2 放射性元素的衰变1.知道原子核的衰变.
2.会用半衰期描述衰变的快慢，知道半衰期的统计意义.
3.知道α衰变和β衰变的规律，能够熟练写出衰变方程. 重点：1.掌握两种衰变的规律,熟练书写衰变方程.
2.理解半衰期的概念.
难点：半衰期和衰变的统计规律.一、原子核的衰变
1.定义：原子核放出_______或_______，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核.
2.衰变的类型α粒子β粒子23892U→23490Th+42He23490Th→23491Pa+0-1eγ射线是伴随α衰
变和β衰变产生的3.衰变规律：_______守恒、_______守恒.电荷数质量数【想一想】发生β衰变时，新核的核电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
提示：根据β衰变方程23490Th→23491Pa+0-1e知道，新核核电荷数增加了1个，原子序数增加1，故在元素周期表上向后移了1位.二、半衰期
1.定义：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间.
2.决定因素：放射性元素衰变的快慢是由___________的因素
决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.不同的
放射性元素，半衰期_____.
3.应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程
度、推断时间.半数核内部自身不同【判一判】
(1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢.( )
(2)半衰期是放射性元素的大量原子核衰变的统计规律.( )
(3)半衰期可以通过人工进行控制.( )
提示：(1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢.(1)正确.
(2)半衰期描述的是大量原子核衰变时的统计规律.(2)正确.
(3)半衰期由放射性元素的原子核内部自身的因素决定,不能用人工控制.(3)错误. 原子核的衰变规律
【探究导引】
原子核的结构一般是稳定的，但在一定的条件下也可以发生变化，某些元素的原子核甚至可以自发地发生变化，这就是天然放射现象.思考以下问题:
(1)原子核自发地发生变化,有几种方式?遵循什么规律?
(2)原子核发生衰变的实质是什么？【要点整合】
1.衰变方程的书写方法
(1)α衰变：AZX→A-4Z-2Y+42He
(2)β衰变:AZX→AZ+1Y+0-1e
2.α衰变和β衰变的实质
(1)α衰变:210n+211H→42He
(2)β衰变:10n→11H+0-1e3.衰变次数的计算方法
设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素A′Z′Y,则衰变方程为:
AZX → A′Z′Y+n42He+m 0-1e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程:
A=A′+4n,Z=Z′+2n-m.
以上两式联立解得:【特别提醒】(1)为了确定衰变次数,一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数,这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响.
(2)再根据衰变规律确定β衰变的次数. 【典例1】(2012·广州高二检测)原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th,继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa,再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为( )
A.α衰变、β衰变和β衰变
B.β衰变、α衰变和β衰变
C.β衰变、β衰变和α衰变
D.α衰变、β衰变和α衰变【思路点拨】放射性元素发生衰变时，质量数和电荷数守恒，
先确定衰变时放出什么样的粒子，再确定衰变的种类.
【规范解答】选A.23892U 23490Th，质量数少4，电荷数少2，
说明①为α衰变.23490Th 23491Pa,质子数加1，质量数不变，说
明②为β衰变，中子转化成质子，23491Pa 23492U，质子数加1，
质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子.故选A.【总结提升】放射性元素衰变的三大规律
(1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒.
(2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2.
(3)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.【变式训练】(2011·北京高考)表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是( )
A.13153I→12751Sb+42He B.13153I→13154Xe+0-1e
C.13153I→13053I+10n D.13153I→13052Te+11H
【解析】选B. 碘(13153I )的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素13154Xe，放出一个电子.B选项正确.【变式备选】(2012·大连高二检测)一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A.质子数减少一个，中子数不变
B.质子数增加一个，中子数不变
C.质子数增加一个，中子数减少一个
D.质子数减少一个，中子数增加一个
【解析】选C.由β衰变的规律AZX→AZ+1Y+0-1e，质子数增加一个，中子数减少一个，故C正确. 半衰期的理解
【探究导引】
自然界中的碳主要是12C，也有少量的14C.14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，变成氮，半衰期为5 730年，14C的主要用途是利用其衰变来进行年代测定.思考下列问题：
(1)14C的衰变方程是怎样的？
(2)14C为什么能进行年代测定？【要点整合】
1.对半衰期的理解：半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢，同一放射性元素半衰期相同，不同元素的半衰期不同，有的差别很大.
2.半衰期公式：
式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.3.适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核.【特别提醒】元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关.一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关，对它加压或增温也不会改变该元素的半衰期.【典例2】(2011·山东高考)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天.
(1)碘131核的衰变方程：13153I→_________(衰变后的元素用X表示).
(2)经过_________天 75%的碘131核发生了衰变.【思路点拨】根据质量数不变，电荷数守恒书写碘131的衰变方程，根据剩余的碘131核的比例确定经历半衰期的个数.
【规范解答】(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：13153I→13154X+0-1e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余 即有75%发生衰变，即经过的时间为16天.
答案:(1)13154X+0-1e (2)16【互动探究】若再经过16天,剩余的碘131还有百分之几?
【解析】再经过16天为2个半衰期,则碘131剩余 即6.25%.
答案:6.25%【变式备选】某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A.11.4天 B.7.6天 C.5.7天 D.3.8天
【解析】选D.根据半衰期的定义,剩余原子个数N=N总× t是经历的天数,τ是半衰期,故11.4=3τ,τ=3.8天,D项正确.【温馨提示】放射性元素的半衰期在科学研究中有重要的应用,也是高考考查的重要内容.例如，用半衰期测定年代的方法是高考经常考查的考点.【典例】测得某矿石中铀、铅质量比为1.16∶1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄.【思路点拨】解答该题应注意以下两点：
关键点
(1)明确半衰期公式中m余、m0及衰变掉的原子核的质量(m0-m余)之间的关系.
(2)明确衰变掉的原子核与新产生的原子核质量之间的比例关系，每衰变掉一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比.【规范解答】只要利用半衰期的计算公式m余=m0 找出
m余、m0的关系，τ=4.5×109年，即可求出矿石的年龄.
设开始矿石中有m0(千克)的铀238，经n个半衰期后，剩余铀 m余(千克)，则m余=m0 ，衰变掉的铀m0-m余=m0[1- ]，
一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅m(千克)，则解得n=1,即t=τ=4.5×109年.
答案:4.5×109年书写核反应方程应注意的三个方面
(1)放射性元素原子核的符号要书写正确,如23490Th,质量数在左上角,电荷数在左下角.
(2)两种衰变发出的粒子要牢记,α衰变为42He,β衰变为0-1e.
(3)方程中间是箭头不是等号,方程两边总质量数、总电荷数相同.【案例展示】朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(23994Pu)，这种23994Pu可由铀239(23992U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A.2 B.239 C.145 D.92【规范解答】选A.其衰变方程为：23992U→23994Pu+n0-1e，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：课件42张PPT。3、4 探测射线的方法 放射性的应用与防护1.了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器.
2.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素.
3.了解放射性在生产和科学领域的应用.
4.知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程. 重点：1.了解几种探测射线的方法.
2.知道原子核的人工转变和人工放射性同位素,熟练
掌握几种核反应方程的书写.
难点：探测射线的原理和放射性同位素的应用.一、探测射线的方法
1.探测方法
(1)组成射线的粒子会使气体或液体_____，以这些离子为核
心，过饱和的蒸气会产生_____,过热液体会产生_____.
(2)射线能使照相乳胶_____.
(3)射线能使荧光物质产生_____.电离雾滴气泡感光荧光2.探测仪器
(1)威耳逊云室：①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途
的气体分子_____，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝
结成_____，于是显示出射线的径迹.
②
电离雾滴粒
子
径
迹
形
状α粒子的径迹直而粗.β粒子的径迹比较细，而且常常弯曲.γ粒子的电离本领很小，在云室中一般
看不到它的径迹.(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气
泡室里装的是_____，如液态氢.
粒子通过_____液体时，在它的周围产生_____而形成粒子的径
迹.
(3)盖革—米勒计数器
①优点：G-M计数器非常_____，使用方便.
②缺点：只能用来_____，不能区分___________. 液体过热气泡灵敏计数射线的种类【判一判】
(1)射线中的粒子与其他物质作用时,产生一些现象,可以显示射线的存在.( )
(2)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹.( )
(3)盖革—米勒计数器既可以统计粒子的数量,也可以区分射线的种类.( )
提示：(1)应用粒子的电离作用、感光作用等现象可以显示射线的存在,(1)正确.
(2)云室和气泡室应用的是粒子的电离作用，(2)错误.
(3)盖革—米勒计数器只能用来计数,不能区分射线的种类，
(3)错误.二、核反应和人工放射性同位素
1.核反应
(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生_________的过程.
(2)原子核的人工转变
①1919年_______用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同
位素，同时产生一个质子.
②卢瑟福发现质子的核反应方程：
147N+42He → _________.
(3)遵循规律：_______守恒，_______守恒. 新原子核卢瑟福178O+11H质量数电荷数2.人工放射性同位素
(1)放射性同位素的定义：有些同位素具有_______，叫做放射
性同位素.
(2)人工放射性同位素的发现：
①1934年，约里奥－居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含
有放射性磷3015P.
②发现磷同位素的方程：42He+2713Al→________.放射性3015P+10n【想一想】衰变和原子核的人工转变有什么不同？
提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应.其核反应方程的书写也有区别.三、放射性同位素的应用
1.应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的_________、
照射种子培育优良品种等.
2.示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助
于_________.
3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，_____的射
线对人体组织有破坏作用.要防止___________对水源、空气、
用具等的污染.放射治疗示踪原子过量放射性物质【想一想】医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？
提示：半衰期短的.因为半衰期短的放射性废料容易处理. 探究威耳逊云室和盖革—米勒计数器
【探究导引】
云室的主要结构如图所示.圆筒形容器的下底是一个可在小范围活动的活塞；上盖是透明的，通过它可观察云室内发生的现象或进行照相.放射源可放在室内侧壁附近，也可放在室外侧壁的窗口.思考以下问题： (1)怎样使云室内的气体达到过饱和状态?
(2)过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的轨迹？ 【要点整合】
1.三种射线在云室中径迹的不同
(1)α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向.由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗.
(2)β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲.
(3)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹.2.盖革—米勒计数器的原理
(1)某种射线进入计数管内，使管内的气体电离，产生电子.
(2)电子被电场加速，与管中气体分子碰撞，产生大量电子.
(3)电路中产生脉冲放电，电子仪器记录放电次数.【特别提醒】(1)云室可以显示放射线中粒子的径迹，根据径迹的特点可以确定射线中粒子的种类.
(2)计数器检测放射性的强度很方便，但只能用来计数，不能区分射线的种类. 【典例1】用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )
A.放射源射出的是α射线
B.放射源射出的是β射线
C.这种放射性元素的半衰期是5天
D.这种放射性元素的半衰期是2.5天【思路点拨】解答该题时要关注以下两点：
关键点
(1)根据α射线、β射线的穿透能力确定射线的种类.
(2)由半衰期的定义求出该元素的半衰期.【规范解答】选A、C.因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天.【变式训练】用α粒子照射充氮的云室，
得到如图所示的照片，下列说法中正确
的是( )
A.A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，
C是新核的径迹
B.B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹
C.C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹
D.B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹【解析】选D.α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹，产生的新核质量大电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D. 原子核的人工转变和核反应方程
【探究导引】
放射性同位素有多方面的应用，如医学上的放射治疗及示踪原子等，请思考下列问题：
(1)原子核的人工转变需要什么条件？
(2)人工放射性同位素的优点是什么？【要点整合】
1.核反应的条件:用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变.
2.核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变.3.原子核人工转变的三大发现
(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：
147N+42He → 178O+11H
(2)1932年查德威克发现中子的核反应：
94Be+42He → 126C+10n
(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al+42He → 3015P+10n;3015P → 3014Si+01e.4.人工转变核反应与衰变的比较
(1)不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响.
(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒.【特别提醒】(1)核反应过程一般都是不可逆的,核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向.
(2)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化. 【典例2】(2012·杭州高二检测)完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程.
(1)147N+10n → 146C+________
(2)147N+42He → 178O+________
(3)105B+10n →________+42He
(4)94Be+42He →________+10n
(5)5626Fe+21H → 5727Co+________【思路点拨】书写核反应方程要注意以下两点：
关键点
(1)分清反应的种类，是衰变还是人工核反应.
(2)根据电荷数守恒和质量数守恒确定出新原子核和放出的粒子.【规范解答】(1)147N+10n → 146C+11H
(2)147N+42He → 178O+11H
(3)105B+10n → 73Li+42He
(4)94Be+42He → 126C+10n
(5)5626Fe+21H → 5727Co+10n
其中发现质子的核反应方程是(2).
发现中子的核反应方程是(4).【总结提升】书写核反应方程四条重要原则
(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不做要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的.【变式训练】(2012·重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x+73Li → 2y y+147N → x+178O
y+94Be → z+126C
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )
A.α粒子 B.质子
C.中子 D.电子
【解析】选C.把前两个方程化简，消去x，即147N+73Li→y+ 178O，可见y是42He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子10n．因此选项C正确.【变式备选】三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(42He).则下面说法正确的是( )
A.X核比Z核多一个质子
B.X核比Z核少一个中子
C.X核的质量数比Z核质量数大3
D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
【解析】选C、D.设原子核X的符号为abX,则原子核Y为ab-1Y,abX →0+1e+ab-1Y,11H+ab-1Y → 42He+a-3b-2Z，故原子核Z为a-3b-2Z,故A、B错误，C、D正确.【温馨提示】放射性同位素在生产、科技和医疗等方面有广泛的应用，高考以放射性同位素为背景的命题不断出现，考查的知识点有射线的性质、放射性元素的半衰期等.【典例】(2012·南京高二检测)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用.下列选项中，属于γ射线的应用的是( )
A.医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤
B.机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C.铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D.用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期【思路点拨】解答此题要知道γ射线的特性，即电离作用很弱，穿透能力很强，对细胞有很强的杀伤力，且能量很大，可以杀菌、消毒等.
【规范解答】选A、D.γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确.衰变和人工核反应辨析
衰变方程和人工核反应方程既遵循相同的规律，又存在不同的特点，书写核反应方程应注意以下三点：
(1)衰变不需要条件，而人工核反应需要用α粒子、质子、中子等去轰击其他原子核才能发生，因此反应方程的左边有区别.
(2)不论是衰变还是人工核反应，书写方程时都依据电荷数、质量数守恒.
(3)牢记α粒子、质子、中子、电子、正电子等粒子的符号，对正确书写核反应方程很有帮助.【案例展示】在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上.
(1)23892U → 23490Th+_______;
(2)94Be+42He → 126C+_______;
(3)23490Th → 23491Pa+_______;
(4)3015P → 3014Si+_______;
(5)23592U+_______ → 9038Sr+13654Xe+1010n;
(6)147N+42He → 178O+_______.【规范解答】在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律.对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平.未知粒子可根据其电荷数和质量数确定.如(1)电荷数为92-90=2，质量数为238-234=4，由此可知为α粒子(42He)，同理确定其他粒子分别为：中子(10n)，电子(0-1e)，正电子(0+1e)，中子(10n),质子(11H).
答案:(1)42He (2)10n (3)0-1e
(4)0+1e (5)10n (6)11H【易错分析】本题易错角度及错误原因分析如下：课件53张PPT。5 核力与结合能1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点.
2.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算.
3.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因. 重点：1.理解核力的特点.
2.结合能、质量亏损和质能方程.
难点：1.原子核中质子和中子的比例问题.
2.结合能和比结合能的概念.一、核力与四种基本相互作用
1.核力
原子核内_____之间的相互作用力.
2.核力的特点
(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑
力_______.
(2)核力是短程力，作用范围在_____________之内.
(3)核力的饱和性：每个核子只跟_____的核子发生核力作用.核子大得多1.5×10-15 m邻近3.四种基本相互作用四
种
基
本
相
互
作
用短程力强相互作用弱相互作用长程力电磁力万有引力弱相互作用的力程比强力
更短，为l0-18m在相同距离上，电磁力大
约比万有引力强1035倍【判一判】
(1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡.( )
(2)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大.( )
(3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因.( )
提示：(1)万有引力比电磁力小得多，无法达到平衡.
(1)错误.
(2)核力是短程力.核力只有在原子核的尺度内比库仑力大.(2)错误.
(3)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因.(3)正确.二、原子核中质子与中子的比例和结合能
1.轻原子核和重原子核
(1)较轻原子核：质子数和中子数_________.
(2)较重原子核：中子数_____质子数，越重的原子核两者相差
越多.大致相等大于2.结合能和比结合能
(1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起的，要把它们
分开，需要_____，这就是原子核的结合能.
(2)比结合能：原子核的结合能与_______之比称为比结合能.
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越_____，原子核越
_____，_________的核的比结合能最大、最稳定.能量核子数牢固稳定中等大小【想一想】原子核的结合能是不是核力将核子结合在一起需要的能量？
提示：不是，结合能不是核子结合成原子核需要的能量，而是把核子分开而需要的能量.三、质能方程和质量亏损
1.爱因斯坦质能方程_____.
2.质量亏损：原子核的质量_____组成它的核子的质量之和的
现象.E=mc2小于【想一想】有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
提示：不对.在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化. 原子核中质子与中子的比例
【探究导引】
如图表示的是稳定的原子核中质子数与中子数的关系，思考以下问题：(1)原子核中的质子数与中子数一定相等吗？
(2)为什么重原子核的质子数与中子数的比例与轻原子核不同？【要点整合】
1.核子比例关系：较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多.
2.形成原因
(1)若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快.所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了.(2)若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多.
(3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的. 【特别提醒】(1)核力是短程力,只有相邻核子间才存在核力.
(2)稳定的重原子核里,中子数要比质子数多,由于核力具有饱和性,导致原子核大小也受到限制.【典例1】关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )
A.原子核中质子数和中子数一定相等
B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C.原子核都是非常稳定的
D.由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在【思路点拨】解答本题应明确以下两点：
关键点
(1)轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数.
(2)由于核力是短程力，原子核的大小有一定的限制.
【规范解答】选D.由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；原子核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确.【变式训练】(2012·常州高二检测)对原子核的组成，下列说法正确的是( )
A.核力可使一些中子组成原子核
B.核力可使非常多的质子组成原子核
C.不存在只有质子的原子核
D.质量较大的原子核内一定有中子【解析】选D.由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确. 结合能与比结合能的理解
【探究导引】
由于核子间存在着巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体.要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量.例如一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2 MeV，可用γ光子照射获得.核反应方程为γ+21H→11H+10n.
思考以下问题：(1)氘核分解成质子和中子需要吸收能量还是放出能量？
(2)结合能和平均结合能之间存在什么关系？
(3)平均结合能和原子核的稳定程度有什么关系？【要点整合】
1.结合能
要把原子核分开成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量.
2.比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度.3.比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示.
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小.【特别提醒】(1)结合能不是核子结合成原子核需要的能量，而是将原子核的核子拆开时需要的能量.
(2)比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度. 【典例2】(2012·杭州高二检测)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是( )
A.核子结合为原子核时，一定释放能量
B.核子结合为原子核时，可能吸收能量
C.结合能越大的原子核越稳定
D.比结合能越大的原子核越稳定【思路点拨】解答此题需明确两个方面：
关键点
(1)核子结合为原子核时，核力做正功，原子核将获得的能量释放出来.
(2)比结合能反映了原子核结合的稳定程度.【规范解答】选A、D.由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量.反之，将原子核分开变为自由核子，它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确.【总结提升】结合能、比结合能的对比理解
(1)核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量.吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大.
(2)比结合能为结合能与核子数的比值，比结合能越大表明原子核越稳定.一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的比结合能大.【变式训练】(2012·江苏高考)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________.该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________.
【解析】方程式：10n+11H→21H
核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能.它的结合能与核子数之比，称作比结合能，由题意知氘核的核子数为2，所以比结合能为Q/2.
答案:10n+11H→21H Q/2【变式备选】下列关于比结合能的说法正确的是( )
A.核子数越多，比结合能越大
B.核子数越多，比结合能越小
C.结合能越大，比结合能越大
D.比结合能越大，原子核越稳定
【解析】选D.不同原子核的比结合能随质量数的变化而变化，中等质量的核的比结合能较大，故A、B、C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确. 核能的计算
【探究导引】
爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出了核能的计算方法
针对上式思考以下问题：
(1)什么是质量亏损现象？
(2)物体的质量和能量之间存在什么关系？
(3)怎样计算核能？【要点整合】
1.质量亏损
(1)科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，例如精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来.
(2)Δm是核反应前与核反应后的质量之差.2.质能方程E＝mc2
爱因斯坦指出，物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系，即E＝mc2，式中 c为真空中的光速.爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的.3.核反应中由于质量亏损而释放的能量ΔE=Δmc2
从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系：ΔE=Δmc2.【特别提醒】物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少.减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量，在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律.【典例3】镭核22688Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核22286Rn.已知镭核质量为226.025 4 u，氡核质量为222.016 3 u,放出粒子质量为4.002 6 u.
(1)写出核反应方程.
(2)求镭核衰变放出的能量.【思路点拨】求解此题应把握以下两点：
关键点
(1)根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程.
(2)根据质能方程ΔE＝Δmc2计算核能.【规范解答】(1)核反应(衰变)方程为：
22688Ra→22286Rn+42He.
(2)镭核衰变放出的能量为：
ΔE＝Δmc2
=Δm×931.5 MeV
＝(226.025 4-4.002 6-222.016 3)×931.5 MeV
＝6.05 MeV
答案:(1)22688Ra→22286Rn+42He (2)6.05 MeV【变式训练】一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击,变成两个α粒子.已知质子的质量是1.673 6×10-27kg,锂核的质量是11.650 5×10-27 kg ,氦核的质量是6.646 6×10-27kg.
(1)写出上述核反应的方程.
(2)计算上述核反应释放出的能量.(保留3位有效数字)【解析】(1)73Li+11H→242He
(2)核反应的质量亏损
Δm=mLi+mp-2mα
=(11.650 5×10-27+1.673 6×10-27-2×6.646 6×10-27)kg= 3.09×10-29 kg.
释放的能量
ΔE=Δmc2=3.09×10-29×(3×108)2 J=2.78×10-12 J
答案:(1)73Li+11H → 242He (2)2.78×10-12 J【变式备选】根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E=mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为mα，下列关系式正确的是( )
A.mα=(2mp+2mn) B.mα＜(2mp+2mn)
C.mα＞(2mp+2mn) D.以上关系式都不正确
【解析】选B.由核反应方程式211H+210n→42He,该反应释放能量，所以2mp+2mn＞mα,故B正确.【温馨提示】核能的计算是近几年高考的热点问题，主要考查质量亏损、质能方程的应用.有时结合核反应方程，并应用原子质量单位进行计算.【典例】31H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u,
中子的质量是1.008 665 u.则：
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？
该能量为多少？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？【思路点拨】解答本题可以按以下思路分析：
关键点
(1)根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程式，即11H+210n →31H.
(2)根据质量单位为u，确定核能的计算方法.【规范解答】(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是11H+210n→31H，反应前各核子总质量为mp+2mn＝1.007 277 u+ 2×1.008 665 u
＝3.024 607 u
反应后新核的质量为mH＝3.016 050 u
质量亏损为Δm＝3.024 607 u-3.016 050 u
＝0.008 557 u
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应.
释放的核能为
ΔE＝Δm×931.5 MeV=0.008 557×931.5 MeV
=7.97 MeV(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV
它的比结合能为 ＝2.66 MeV
(3)放出光子的频率为
答案:(1)释放核能 7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92×1021 Hz 核能的计算应注意的问题
爱因斯坦指出了物体的能量与它的质量的关系E=mc2；在核反应过程中，确定了质量亏损，就可以计算核反应吸收或放出的能量.计算核能时应注意以下三点：
(1)若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE=Δmc2.
(2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE=Δm×
931.5 MeV.
(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，
1 MeV=1×106×1.6×10-19 J=1.6×10-13 J【案例展示】雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)
而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测
器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，电子
中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为
νe+3717Cl→3718Ar+0-1e,已知3717Cl核的质量为36.956 58 u,3718Ar
核的质量为36.956 91 u,0-1e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应
的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的
电子中微子的最小能量为( )
A.1.33 MeV B.0.82 MeV
C.0.51 MeV D.0.31 MeV【规范解答】选B.根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV
能量，则ΔE=Δm×931.5 MeV=(36.956 91+0.000 55-
36.956 58)×931.5 MeV=0.82 MeV.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：课件39张PPT。6 核 裂 变1.知道重核的裂变反应和链式反应的发生条件.
2.了解原子弹的原理以及常用的裂变反应堆的类型.
3.知道核电站的工作模式. 重点：1.裂变和链式反应及裂变方程的书写.
2.了解核反应堆和核能的应用.
难点：临界质量和链式反应速度的控制.一、核裂变
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，并放出_____的过程.
2.铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多
种多样的，其中一种典型的反应是23592U+10n → 14456Ba+ 8936Kr+____.中子核能310n3.链式反应：当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中
子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂
变的_________.
4.链式反应的条件：发生裂变物质的体积大于_________或裂
变物质的质量大于_________.链式反应临界体积临界质量【判一判】
(1)铀核的裂变是一种天然放射现象.( )
(2)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不停地进行下去.( )
(3)铀核裂变时会吸收大量的能量.( )
提示：(1)铀核在中子轰击后才发生裂变，(1)错.
(2)链式反应的条件是铀核的质量大于临界质量，(2)正确.
(3)铀核裂变时放出大量的能量.(3)错. 二、核电站
1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是_______，它主要
由以下几部分组成：(1)燃料：_____.
(2)慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用_____、重
水或普通水作慢化剂.
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子
的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉_________
的特性，就可以容易地控制链式反应的速度.反应堆铀棒石墨吸收中子2.工作原理：核燃料_____释放能量，使反应区温度升高.
3.能量输出：利用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.
4.核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和_______物质对
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_______，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，
核废料具有很强的_______，需要装入特制的容器，深埋地下.裂变循环流动放射性水泥层放射性【想一想】核反应堆中的控制棒是由什么制成的？控制棒起什么作用？
提示：控制棒由镉棒制成，镉吸收中子的能力很强，在铀棒之间插进一些镉棒，可以控制链式反应的速度. 对重核裂变和链式反应进一步分析
【探究导引】
观察图片思考以下问题：
(1)原子弹爆炸时发生了什么样的核反应？
(2)一个铀235核裂变时大约释放多少MeV的能量？【要点整合】
1.铀核的裂变和裂变方程
(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状.
(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能.(3)常见的裂变方程：
①23592U+10n→13954Xe+9538Sr+210n
②23592U+10n→14156Ba+9236Kr+310n
2.链式反应的条件
(1)铀块的体积大于临界体积.
(2)铀块的质量大于临界质量.
以上两个条件满足一个即可.【特别提醒】(1)23592U俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大.
(2)23892U只有在俘获的中子的能量大于1 MeV时才能发生核反应，且裂变的几率较小.对于能量低于1 MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不能引起核反应.【典例1】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.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【思路点拨】解答本题应注意以下三点：
关键点
(1)重核裂变时核能的来源是什么.
(2)发生链式反应的条件如何.
(3)裂变反应遵循哪些规律.【规范解答】选D.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，D对.发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于其临界体积，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.重核裂变时，核子数守恒，C错.【总结提升】重核裂变的实质
(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程.
(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能相比中等质量的核的比结合能要小.所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量.【变式训练】(2012·苏州高二检测)利用重核裂变释放核能时选铀235,主要原因是( )
A.它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多
B.它可能分裂成三部分或四部分
C.它能自动裂变，与体积无关
D.它比较容易形成链式反应
【解析】选D.铀235发生裂变时会生成2或3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A、B、C错误，选项D正确. 探究核电站的核心设施和工作原理
【探究导引】如图是核电站的反应堆示意图.看图思考以下问题：
(1)核反应堆是怎样组成的？
(2)核反应堆为什么不会像原子弹那样爆炸？
(3)核电站发电的主要原理是什么？【要点整合】
1.反应堆工作原理
(1)在核电站中，核反应堆是热源，如图为简化的核反应堆示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成，石墨(重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围.(2)镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒.控制棒插入深一些，吸收中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作.
(3)核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电.发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到外面. 2.核电站发电的优点
(1)消耗的核燃料少.
(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大.
(3)对环境的污染要比火力发电小.【特别提醒】用水(轻水或重水)和石墨作为减速材料，放在燃料棒四周，使中子速度减慢以有助于铀235发生裂变.减速后的中子能量最后都变为热能，所以这种速度变慢的中子称为热中子.【典例2】关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A.镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B.用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C.利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D.镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度【思路点拨】解答本题时应熟悉核反应堆中各组成的作用，重点区分镉棒和减速剂的作用.
【规范解答】选C.镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误，镉棒对中子有吸收作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强时，控制棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出少吸收中子，故C正确.【变式训练】现已建成的核电站的能量来自于( )
A.天然放射性元素衰变放出的能量
B.人工放射性同位素放出的能量
C.重核裂变放出的能量
D.化学反应放出的能量
【解析】选C.核电站的核心设施就是核反应堆，核反应堆的核心技术就是用人工的方法控制重核裂变链式反应的速度，所以核电站的能量来自于重核裂变放出的能量.【变式备选】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能【解析】选A、B、D.铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故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，故B正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故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，故D正确.【温馨提示】重核裂变过程中要释放大量的能量，核能的计算是高考的热点，常结合裂变方程、质量亏损等知识进行考查.【典例】一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶
94，同时放出三个中子，写出核反应方程并算出一个铀核裂变
时释放的核能.已知mU=235.043 94 u,mXe=138.918 44 u,mSr=
93.915 57 u,mn=1.008 665 u，1 u 相当于931.5 MeV.【思路点拨】解答此题应把握以下三点：
关键点
(1)根据质量数和电荷数守恒，写出裂变方程.
(2)计算出裂变前后质量亏损Δm.
(3)根据质能方程ΔE=Δmc2计算出裂变释放的核能.【规范解答】核反应方程为
23592U+10n→13954Xe+9438Sr+310n
该反应的质量亏损为
Δm=(mU+mn)-(mXe+mSr+3mn)=
(235.043 94+1.008 665) u-(138.918 44+93.915 57+3× 1.008 665) u=0.192 6 u,
所以一个铀核裂变释放的核能为
ΔE=0.192 6×931.5 MeV≈179.4 MeV.核反应中动量和能量相结合的问题
在衰变、裂变等核反应中,经常用到动量守恒定律和能量守恒定律,解决动量能量相结合的核反应问题,需注意以下三点:
(1)根据不同类型的核反应建立碰撞、反冲运动等物理模型.
(2)应用动量守恒定律,注意碰撞前后各矢量的方向和变化.
(3)应用能量守恒定律,一般只涉及动能之间的转化.【案例展示】在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与126C核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好.【规范解答】设中子质量为Mn,靶核质量为M,由动量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2
由能量守恒
解得
在重水中靶核质量MH=2Mn，
在石墨中
靶核质量MC=12Mn，v1C=
与重水靶核碰撞后中子速度较小，故重水减速效果更好.【易错分析】解答本题易出现两方面的错误：
(1)不能建立正确的物理模型，无法根据动量守恒和能量守恒列出方程.
(2)不能发现题目中的隐含条件,即重水中氢原子核的质量是中子质量的2倍,而石墨中碳原子核的质量是中子质量的12倍.课件41张PPT。7、8 核聚变 粒子和宇宙1.掌握核聚变的定义及发生条件.
2.会判断和书写核聚变方程,能计算核聚变释放的能量.
3.知道粒子的分类及其作用,了解夸克模型.
4.了解宇宙及恒星的演化. 重点：1.核聚变的定义和发生条件.
2.聚变的核反应方程和核能的计算.
难点：粒子的分类、夸克模型和宇宙及恒星的演化. 一、核聚变
1.定义:两个轻核结合成_________的原子核的反应.
2.核反应举例：21H+31H→____+10n+17.6 MeV
3.条件：(1)轻核的距离要达到________以内.
(2)聚变可以通过高温来实现,因此又叫_________. 质量较大42He10-15 m热核反应【判一判】
(1)核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些.( )
(2)轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生.( )
(3)现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的裂变反应.( )
提示：(1)聚变平均每个核子放出的能量比裂变每个核子释放的能量大，(1)错误.
(2)发生核聚变的两个必备条件 ①轻核距离在10-15 m以内,
②达到反应时需要的温度,(2)错误.
(3)太阳内部发生的是聚变,(3)错误.二、受控热核反应
1.聚变与裂变相比有很多优点
(1)轻核聚变产能_______;
(2)地球上聚变燃料的储量_____;
(3)轻核聚变更为___________.
2.约束核聚变材料的方法：_______和_________.效率高丰富安全、清洁磁约束惯性约束【想一想】在地球上利用聚变核能的困难是什么?
提示：实现核聚变的困难是地球上没有任何容器能够经受核聚变的高温.三、粒子和宇宙
1.发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了_______，1937年发现了_____，
1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等.
(2)粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子
分为三大类：_____、_____和_______.
(3)夸克模型的提出：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_____构成的.正电子μ子强子媒介子夸克轻子2.宇宙和恒星的演化
(1)宇宙的演化从___________开始.
(2)恒星的演化经历了宇宙尘埃,星云团,恒星诞生,最后恒星的
热核反应停止后恒星演变为_______、_______或______.宇宙大爆炸白矮星中子星黑洞【想一想】恒星是如何形成的？它在哪个阶段停留的时间最长？
提示：宇宙尘埃在外界影响下聚集，某些区域在万有引力作用下开始向内收缩，密度不断增加，形成星云团，星云团进一步凝聚使得引力势能转化为内能，温度升高.当温度上升到一定程度时就开始发光，形成恒星.恒星在辐射产生向外的压力和引力产生的收缩压力平衡阶段停留时间最长. 核聚变的特点
【探究导引】
如图是氢弹的原理图,根据图片思考以下问题：
(1)引发热核爆炸的步骤是怎样的？
(2)核聚变发生的条件是什么？核聚变有
什么特点？【要点整合】
1.中等大小的原子核的平均结合能最大,把较小的核合并成中等大小的核,核子的平均结合能就会增加,所以要释放能量.
例如:21H+31H→10n+42He+17.6 MeV
2.聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能.要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温.3.（1）在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重
核裂变释放更多的能量（2）热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能
量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去（3）普遍性：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热核反应堆特
点【特别提醒】常见的聚变反应：21H+21H→31H+11H+4 MeV，21H+ 31H→42He+10n+17.6 MeV.在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物，所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的.从这个意义上讲，轻核聚变是能源危机的终结者.【典例1】太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功率为P，质子11H、氦核42He、正电子01e的质量分别为mp、mα、me，真空中的光速为c，求：
(1)写出核反应方程.
(2)核反应所释放的能量ΔE.
(3)1 s内参与上述热核反应的质子数目.【思路点拨】解答该题要注意以下三点：
关键点
(1)根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程.
(2)由爱因斯坦质能方程求解释放的能量.
(3)由功率的定义求1 s内参与反应的质子数.【规范解答】(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为411H→42He+201e.
(2)质量亏损Δm=4mp-mα-2me,根据爱因斯坦质能方程：ΔE=Δmc2，核反应释放的能量，
ΔE=(4mp-mα-2me)c2.
(3)设单位时间内参与热核反应的质子数为N，依据能量关系
答案:(1)411H→42He+201e (2)(4mp-mα-2me)c2
(3)【总结提升】轻核聚变释放核能的计算方法
(1)根据质量亏损计算
根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中的光速(c=3×108 m/s)的平方，即ΔE=Δmc2. ①
(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5 MeV. ②
注意：式①中Δm的单位为kg，式②中Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV.【变式训练】(2012·广东高考)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )
A.31H+21H→42He+10n是核聚变反应
B.31H+21H→42He+10n是β衰变
C.23592U+10n→14456Ba+8936Kr+310n是核裂变反应
D.23592U+10n→14054Xe+9438Sr+210n是α衰变【解析】选A、C.两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A对B错.重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C对.原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变.原子核的衰变的反应物只有一种，故D错.【变式备选】太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg【解析】选D.根据爱因斯坦质能方程：
通过比较，D正确. 新粒子的发现和夸克模型
【探究导引】
粒子加速器可以使带电粒子加速到很高的能量,从而使许多物理实验不再依赖天然的宇宙射线,于是发现了更多的粒子.思考以下问题：
(1)20世纪30年代以来,人们发现了哪些新粒子?
(2)“夸克模型”的物理意义是什么？【要点整合】
1.新粒子的发现及特点反粒子μ子K介子
与π介子超子质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大2.夸克模型
(1)夸克的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸
克模型，认为强子是由夸克构成的.
(2)夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸
克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t).
(3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量是分数电荷量，即其电
荷量为元电荷的 例如上夸克带的电荷量为 下夸
克带的电荷量为
(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷.【特别提醒】粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，所以每种夸克都有对应的反夸克.【典例2】目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d
夸克的两类夸克组成的.u夸克带电荷量为 d夸克的带电荷
量为 e为元电荷，下列论断中可能正确的是( )
A.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成【思路点拨】题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电荷量，
据质子11H带一个元电荷的电荷量及中子10n不带电进行判断.
【规范解答】选B.质子11H带电荷量为 中子10n
带电荷量为 可见B正确.【变式训练】已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或
夸克d)和一个反夸克(反夸克 或反夸克 )组成的，它们的带
电荷量如下表所示，表中e为元电荷.
下列说法正确的是( )
A.π+由u和 组成 B.π+由d和 组成
C.π-由u和 组成 D.π-由d和 组成【解析】选A、D.因π+介子带有+e的电荷量，且是由一个夸克
和一个反夸克组成的，则夸克u带 和反夸克 带 合成
电荷量为e，那么π+介子就是由夸克u和反夸克 组成的；同
理，π-介子由夸克d和反夸克 组成，所以A、D正确.【温馨提示】核聚变可以产生大量的能量,为解决世界“能源危机”创造了美好的前景.因此高考针对核聚变的考查成为命题的热点.考查时常结合太阳内部的核聚变、月球上32He的开发和受控热核反应的研究等为背景进行命题.【典例】我国在核聚变研究领域处于世界先进行列，在实验中观察到有下列4种核反应：
21H+21H→32He+10n+3.25 MeV;
21H+21H→31H+11H+4.00 MeV;
21H+31H→42He+10n+17.5 MeV;
21H+32He→42He+11H+18.3 MeV.已知在实际发生核聚变时，上述4种反应的概率相同，其原料直接或间接都是氘核，而氘核在地球上的储量非常丰富，每升海水中大约有0.030 g氘，那么1 L海水中的氘全部发生聚变释放的总能量为多少？(NA取6.02×1023/mol-1)【思路点拨】解答此题应注意以下三点：
关键点
(1)计算1 mol氘全部聚变释放的能量.
(2)计算每升海水含氘的质量的摩尔数.
(3)将4种核反应合并为一个方程进行计算.【规范解答】由于发生4种反应的概率相同，将4个核反应相加得总反应为
621H→242He+210n+211H+43.05 MeV
1 mol氘全部聚变释放的能量为
每升海水中所含的氘为0.030 g,释放的总能量应为E=ΔE×
=1.04×1010 J.
答案:1.04×1010 J核反应方程的类型和辨析
书写核反应方程，一是要依据电荷数守恒和质量数守恒两个基本规律，二是要弄清核反应的四种类型：
(1)α衰变和β衰变：能自发进行，无需外部条件，α衰变生成物含有α粒子，β衰变生成物中含有电子.
例如：23892U→23490Th+42He
23490Th→23491Pa+0-1e
(2)人工转变：在人工控制下进行，生成物中含有11H或中子.
例如：147N+42He→178O+11H(3)重核的裂变：质量较大的核在人工控制下发生裂变，生成两个中等质量核.
例如：23592U+10n→14456Ba+8936Kr+310n
(4)轻核的聚变：两个轻核结合成质量较大的核.
例如：21H+31H→42He+10n【案例展示】下列说法正确的是( )
A.157N+11H → 126C+42He是α衰变方程
B.11H+21H → 32He+γ是核聚变反应方程
C.23892U → 23490Th+42He是核裂变反应方程
D.42He+2713Al → 3015P+10n是原子核的人工转变方程
【规范解答】选B、D.选项A、D为原子核的人工转变，选项B为轻核聚变，选项C为原子核的衰变，故选项B、D正确.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：课件35张PPT。第十九章 阶段复习课一、原子核的组成
1.概述:原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电.原子核内质子和中子的个数并不一定相同.
2.基本关系：核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数.
质量数(A)=核子数=质子数+中子数.二、原子核的衰变三、半衰期
1.半衰期的意义：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量.
2.半衰期公式
式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期.3.影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.
4.适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核.四、质量亏损
1.在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量.物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量.
2.质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的.五、质能方程
爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系ΔE=Δmc2或物体的质量与其总能量的数量关系E=mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积，这里所说的总能量不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量,而是物体所具有的各种能量之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数值上存在着简单的正比关系.六、重核裂变与轻核聚变的区别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 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3倍～4倍 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多 核裂变燃料铀在地球上储量有限,尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7% 主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富.1 L海水中大约有0.03 g氘,如果用来进行热核反应放出的能量约与燃烧300 L汽油相当 速度比较容易进行人工控制,现在的核电站都是用裂变反应释放核能 目前,除氢弹以外,人们还不能控制它 七、四种基本相互作用原
子
核 天然放射现象 原子核的组成 放射性的应用 天
然
放
射
现
象放射性元素_________发出射线的现象
三种射线：_________、__________、_________α衰变：23892U→23490Th+______
β衰变：23490Th→23491Pa+______
半衰期：放射性元素的原子核有_______发生
衰变所需的时间衰变①自发地②α射线③β 射线④γ射线⑤42He⑥0-1e⑦半数原
子
核
的
组
成 发生核反应时_________
和_________都守恒质子
中子统称为_______核电荷数=_________
质量数=质子数+
_________⑧核子⑨质子数⑩中子数?电荷数?质量数放
射
性
的
应
用 重核裂变：23592U+10n →
14456Ba+8936Kr+______
轻核聚变：21H+31H → 42He+_____人工转变147N+42He→178O+ _____
42He+2713Al→3015P+ _____核
能
的
计
算结合能：原子核分开成______时需要的能量
比结合能：原子核的结合能与_________之比质能方程E=_____
质量亏损：原子核的质量_______组
成它的核子的质量之和获得核能
的途径?11H?10n?核子?核子数?mc2?小于?310n?10n一、核反应方程的书写原则及常见的核反应方程
1.规则：核反应遵循质量数和电荷数守恒.
2.常见的核反应方程及相关内容α衰变实质211H+210n→42He β衰变实质10n→11H+0-1e 质子的发
现(1919年) 卢瑟福 中子的发
现(1932年) 查德威克 人工放射性同
位素的发现 约里奥—居里夫妇 正电子的发
现(1934年) 约里奥—居里夫妇 重核的裂变 轻核的聚变 【典例1】(2012·朝阳区高二检测)北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术.太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )
A.31H+21H→42He+10n
B.147N+42He→178O+11H
C.23592U+10n→13654Xe+9038Sr+1010n
D.23892U→23490Th+42He【规范解答】选A.太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应.C项中为重核裂变，D项中为α衰变，均不属聚变反应.故B、C、D不正确.【变式训练】完成下列四个核反应，并在方程式后面写出方程类型.
(1)23592Ｕ＋10ｎ→9038Sr＋13654Xe＋_______10ｎ_______
(2)21084Po →20682Pb＋ _______ _______
(3)21H+31H→42He+ _______ _______
(4)23992U→23993Np+ _______ _______【解析】(1)23592Ｕ＋10ｎ→9038Sr＋13654Xe＋ 1010ｎ 裂变
(2)21084Po →20682Pb ＋42He α衰变
(3)21H+31H→42He+10 n聚变
(4)23992U→23993Np+0-1e β衰变
答案:见解析二、放射性元素半衰期的性质和应用
1.放射性元素的半衰期只由元素本身的性质决定，与外界条件
无关.
2.应用放射性元素半衰期可计算剩余核数，剩余质量和确定时
间.
(1)剩余核数：N=N0 ;
(2)剩余质量：m=m0 .【典例2】铀238的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有
2 kg铀238，求：(1)经过45亿年后还剩下多少铀238；假设发
生衰变的铀238均变成了铅206，则此矿石中含有多少铅；(2)
若测出某块矿石中的铀、铅含量比为119∶309，求此矿石的
年龄.【规范解答】(1)45亿年即4.5×109年，由m=m0 知剩余的铀
238质量为m=2× =1 kg；在此45亿年中将有1 kg铀238发生衰
变并获得了铅206，故有m′= (m0-m).
则m′= kg=0.866 kg，即矿石中含有铅0.866 kg.
(2)设此矿石原来的质量为m0，年龄为t，则现在剩余的铀238为m=m0 ，那么在时间t内发生了衰变的铀238为m0-m=[1- ]m0，设铅206的质量为mx，则
所以现在矿石中的铀、铅含量之比为
解之得t=2T=90亿年.
答案:(1)1 kg 0.866 kg (2)90亿年【变式训练】一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是( )
A.0.25 g，α粒子 B.0.75 g,α粒子
C.0.25 g，β粒子 D.0.25 g，β粒子
【解析】选B.由公式m=m0 知，氡剩余的质量为
故衰变掉的质量为(1- ) g=0.75 g
反应前后由电荷数和质量数守恒知，放出的粒子为He,即α粒子，故B正确.三、核能的计算
核反应过程中存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2，质量亏损必然引起能量的变化，两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法如下：
1.质能方程ΔE=Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，其关键是质量亏损Δm的确定.
若Δm单位为kg,则ΔE=Δmc2
若Δm单位为u,则ΔE=Δm×931.5 MeV2.如果在核反应中无光子辐射,核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能.在这种情况下计算核能的主要依据是:
(1)核反应过程中只有内力作用,故动量守恒.
(2)反应前后总能量守恒.
常见的反应类型:反应前总动能+反应过程中释放的核能=反应后总动能.【典例3】23994Pu核发生α衰变，变成铀核，并放出能量为Eγ=0.09 MeV的γ光子.试写出衰变方程，计算出α粒子的能量.设α粒子的速度方向为正方向.(已知mPu=239.051 223 u, mU=235.043 94 u,mα=4.004 05 u)【规范解答】根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程为23994Pu→23592U+42He+0.09 MeV.衰变时，放出α 粒子，剩下的铀核反冲，这个过程中动量守恒，能量也守恒.则由能量守恒得铀核和α粒子的总动能EkU+Ekα=(mPu-mU-mα)c2-Eγ ①
由动量守恒得0=mUvU+mαvα ②
由①②可得Ekα=2.86 MeV
答案:23994Pu→23592U+42He+0.09 MeV 2.86 MeV【变式训练】历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子11H轰击静止的AZX，生成两个动能均为8.9 MeV的42He.(1 MeV=1.6×10-13 J)
(1)上述核反应方程为__________.
(2)质量亏损为__________kg.【解析】(1)11H+73X→42He+42He或11H+73Li→42He+42He
(2)Δmc2=E末-E初，所以Δm=
=3.1×10-29 kg
答案:(1)11H+73X→42He+42He或11H+73Li→42He+42He (2)3.1×10-29
