(共20张PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素养提升
再现素养
知识
物理观念 天然放射现象：三种射线 α射线 氦核流，穿透能力 ，电离作用_____
β射线 高速电子流，穿透能力 ， 电离作用_____
γ射线：是一种电磁波，伴随α衰变和β衰变而产生，穿透能力 ，电离作用______
原子核的衰变 意义：放射性元素的原子核自发放出某种粒子后变成新的原子核的变化
很弱
很强
较强
较弱
更强
更弱
物理观念 核反应与核能 核力：短程力，只与 核子发生作用
结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们 所需要的能量就是原子核的结合能
比结合能(平均结合能)：比结合能越 ，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
爱因斯坦质能方程：E＝mc2或ΔE＝_____
重核的裂变：
轻核的聚变：
“基本粒子” 粒子的分类：强子、轻子、规范玻色子、希格斯玻色子
夸克模型
邻近
分开
大
Δmc2
科学思维 1.能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程
2．能用半衰期、质量亏损和爱因斯坦质能方程计算核能相关问题
科学态度与责任 1.了解两类核能应用的利弊，关注受控热核反应研究的进展
2．关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响
在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是___，属于β衰变的是____，属于核裂变的是____，属于核聚变的是_____。(填正确答案前的字母)
例1
提能综合
训练
C
AB
E
F
核裂变是指一些质量较大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，E项符合要求；
核聚变是指两个轻核结合成质量较大的原子核并释放大量能量的过程，F项符合要求；
D项属于人工核转变的方程。
例2
√
γ射线通常会伴随α和β衰变而产生，衰变产生的这三种射线中γ射线穿透能力最强，其次是β射线，最差的是α射线，故C错误；
半衰期由放射性元素本身决定，与外界环境无关，故D错误。
(2022·常州市高二期末)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放出一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图)，现测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，则
A.轨道1是α粒子的径迹
B.轨道2是β粒子的径迹
C.衰变前原子核所含的质子数为88
D.衰变前原子核所含的质子数为90
例3
√
例4
(1)写出核反应方程并求核反应过程中的质量亏
损Δm；
(2)求α粒子的核子平均质量mα。
核电站利用核反应堆工作，铀核U裂变生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。
(1)试完成铀核裂变反应方程：
例5
根据电荷数和质量数守恒可得：
(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的质量分别是235.043 9 u,140.913 9 u,
91.897 3 u和1.008 7 u，计算一个铀核裂变放出的核能。1 u＝1.66×10－27 kg，c＝3.0×108 m/s。(结果保留两位有效数字)
答案 3.2×10－11 J
核反应过程中的质量亏损为
Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u＝0.215 3 u
由爱因斯坦质能方程得一个铀核裂变放出的能量为
ΔE＝Δmc2＝0.215 3×1.66×10－27×(3×108)2 J≈3.2×10－11 J
(3)设碰撞前中子的动能是E0，经过一次碰撞，中子失去的动能是多少。
设中子和碳核的质量分别为m和M，碰撞前中子的速度为v0，碰撞后中子和碳核的速度分别为v和v′，
根据动量守恒定律，可得mv0＝mv＋Mv′
根据弹性碰撞中能量守恒，
已知M＝12m，
则在碰撞过程中中子损失的能量为
BENKEJIESHU
本课结束(共47张PPT)
DIWUZHANG
第五章
第2课时 核反应 放射性同位素及其应用
学习目标
1.知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程式(重难点)。
2.知道人工放射性同位素，了解放射性同位素在生产和科学领域的应用。
内容索引
一、核反应
二、放射性同位素及其应用 辐射与安全
课时对点练
一
核反应
1.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生 或者发生状态变化的过程。
(1)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)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。
新原子核
2.原子核人工转变的三大发现
3.遵循规律： 守恒， 守恒。
质量数
电荷数
衰变和原子核的人工转变有什么不同？
思考与讨论
答案 衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，原子核的人工转变是用α粒子、质子、中子或γ光子轰击原子核发生的变化。
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。
例1
答案 发现质子的核反应方程
答案 发现中子的核反应方程
书写核反应方程时要注意
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.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。
总结提升
(2022·湖北卷)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe， 根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是
A.原子核X是
B.核反应前后的总质子数不变
C.核反应前后总质量数不同
D.中微子νe的电荷量与电子的相同
例2
√
二
放射性同位素及其应用 辐射与安全
1.放射性同位素
(1)定义：具有 的同位素。
(2)类型： 放射性同位素和 放射性同位素。
(3)与天然放射性物质相比，人工放射性同位素的资源 ，放射强度容易 ，半衰期比较 ，因此放射性废料容易 ，获得了广泛的应用。
放射性
天然
人工
丰富
控制
短
处理
2.应用：
(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度。
(2)放射治疗：利用放射性同位素发出的射线破坏癌细胞组织。
(3)培优、保鲜：利用放射性同位素放出的射线照射种子培养优良品种等。
(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。
3.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有 作用。要防止 对水源、空气、用具等的污染。
破坏
放射性物质
我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性14C，然后将人工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性14C分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成过程中掺入放射性14C的用途是
A.催化剂 B.媒介质
C.组成元素 D.示踪原子
例3
√
用放射性同位素代替非放射性同位素来制成各种化合物，再用仪器探测“放射性标记”，即用放射性同位素作为示踪原子。故选D。
“心脏灌注显像”的检测技术是将含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉中，经40分钟后，对被检测者的心脏进行造影，血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达而无放射线射出。医生根据显像情况判断被检测者的心脏血管有无病变。若检测用的Tc是表中的一种，则可能是
例4
同位素 半衰期
95mTc 61天
96Tc 4.3天
97mTc 91天
99mTc 6.01小时
A.95mTc B.96Tc C.97mTc D.99mTc
√
由题意可知，检测用的Tc半衰期即不能太长，太长了对人体产生的伤害较大，注射液注入被检测者动脉中40分钟后对心脏进行造影，99mTc的半衰期为6.01 h，则99mTc最合适。故选D。
以下关于放射性元素产生的射线的应用，说法错误的是
A.经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间
B.利用γ射线的穿透性强的特点，可以用它为人体探伤
C.α射线可以用来消除有害的静电
D.射线可以培育新的优良作物品种
例５
√
射线可以有效杀灭蔬菜中的微生物，经过射线照射的蔬菜可以保存更长时间，故A正确，不符合题意；
γ 射线会造成电离辐射，对人体有巨大伤害，不可以用它为人体探伤，故B错误，符合题意；
α射线有很强的电离作用，可以用来消除有害的静电，故C正确，不符合题意；
可以用γ射线处理种子，诱发其变异，培育出新品种，故D正确，不符合题意。
三
课时对点练
A.15和28 B.15和30
C.16和30 D.17和31
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基础对点练
√
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2.(2022·宿迁市高二期末)硼10俘获1个α粒子，生成氮13，放出X粒子，而氮13是不稳定的，它放出Y粒子变成碳13，那么，X粒子和Y粒子分别为
A.中子和正电子 B.中子和电子
C.质子和正电子 D.质子和中子
√
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由核反应方程
3.如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是
√
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根据核反应中质量数和电荷数守恒，各选项核反应方程如下：
A.Z＝1，A＝1 B.Z＝1，A＝2
C.Z＝2，A＝3 D.Z＝2，A＝4
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设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得Z＝2，A＝4，故选D。
考点二 放射性同位素及其应用 辐射与安全
5.人工放射性同位素被广泛应用，以下说法不正确的是
A.人工放射性同位素的半衰期比较短
B.人工放射性同位素放射强度容易控制
C.人工放射性同位素的γ射线具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症等
D.人工放射性同位素作为示踪剂时，由于其放射性对人体有害，故一定
不能对人体使用
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人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短，故A正确；
人工放射性同位素的放射强度容易控制，故B正确；
人工放射性同位素的γ射线具有较强的杀伤力，能用来治疗癌症等，故C正确；
使用人工放射性同位素作为示踪剂时，虽然过量放射性对人体有害，但调整剂量仍然能对人体使用，故D错误。
6.放射性同位素发出的射线在科研、医疗、工业等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中正确的是
A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害
静电的目的
B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优
秀的品种
D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成
太大的伤害
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利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电导出，故A错误；
利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，故B错误；
DNA变异并不一定都是有益的，也有有害的一面，故C错误；
射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。
7.医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是
A.示踪原子 B.电离作用
C.催化作用 D.贯穿作用
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14C具有放射性，可以用它标记C60，通过其放射性发现一种C60的羧酸衍生物，14C的用途是示踪原子，故A正确，B、C、D错误。
8.α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.005 cm、0.05 cm和8 cm，工业部门可以使用射线来测厚度，如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算器，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5 cm，请推测测厚仪使用的射线是
A.α射线 B.β射线
C.γ射线 D.可见光
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能力综合练
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半衰期只适用于大量原子核的衰变，对于少数原子核不适用，D错误。
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10.正电子发射计算机断层扫描(PETCT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射性药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PETCT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20～50 MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是
A.用30 MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子
B.氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子
C.经过10分钟，氧15的含量减小为原来
D.将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
√
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改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变半衰期，故D错误。
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根据以上方程可以推断在X、Y和Z中，下列说法正确的是
A.Z的中子数小于Y的中子数
B.Y的质量数大于X的质量数
C.X、Y和Z互为同位素
D.Z的电荷数大于Y的电荷数
√
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由上可知，Y的质量数小于X的质量数，故B错误；
X和Y的质子数相同，则互为同位素，但Z不是，故C错误；
由上可知，Z的电荷数小于Y的电荷数，故D错误.
12.现代已知碳的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的，碳14是一种放射性的元素，衰变为氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是
A.碳14转变为氮14，衰变方式为β衰变
B.100个碳14原子核在经过一个半衰期后，
一定还剩50个
C.若氮14生成碳14的核反应方程为 则X为质子
D.当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变所经历时间为22 920年
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半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对少数原子核不适用，B错误；
13.(2022·北京市高二期末)能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用。卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子。
尖子生选练
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(2)为了测定中子的质量mn，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰。实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是vN＝ 已知氮核质量与氢核质量的关系是mN＝14mH，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量mn与氢核质量mH的比值。
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设中子与氢核、氮核碰撞前速率为v0，中子与氢核发生完全弹性碰撞时，取碰撞前中子的速度方向为正方向，
由动量守恒定律和能量守恒定律有：
mnv0＝mnvn＋mHvH；
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同理可得：中子与氮核发生完全弹性碰撞后，
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本课结束(共51张PPT)
DIWUZHANG
第五章
第1课时 原子核的衰变 半衰期
学习目标
1.知道什么是衰变，知道α衰变和β衰变，能运用衰变规律写出衰变方程(重点)。
2.知道半衰期的概念和半衰期的统计意义，能利用半衰期公式进行计算(重难点)。
一、原子核的衰变
二、半衰期
课时对点练
内容索引
一
原子核的衰变
1.定义：原子核自发地放出 或 ，而变成另一种原子核的变化。
2.衰变类型
(1)α衰变：
原子核放出α粒子的衰变。进行α衰变时，质量数 ，电荷数 ，
_____。
(2)β衰变：
原子核放出β粒子的衰变。进行β 衰变时，质量数 ，电荷数 ，
的β衰变方程： ＋_____。
3.衰变规律：原子核衰变时 和 都守恒。
α粒子
β粒子
减少4
减少2
不变
加1
电荷数
质量数
如图为α衰变、β衰变示意图。
(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？
思考与讨论
答案 原子核发生α衰变时，质子数减少2，中子数减少2。
(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核在元素周期表中的位置怎样变化？
答案 原子核发生β衰变时，新核的核电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。( )
(2)β衰变是原子核外电子的电离。( )
(3)某原子发生β核衰变时，放出一个β粒子后，原子核的中子数少1，原子序数加1。( )
(4)原子核发生α衰变时，原子核的质量数减少2。( )
√
×
×
×
是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所
示，则下列说法正确的是
A.图中a是208
B.Y和Z都是β衰变
C.X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的
D.X衰变中放出的射线电离能力最强
例1
√
原子核衰变的理解
总结提升
放射性元素镎 是用人工的方法发现的，镎237不稳定，它经过一系列α衰变、β衰变后变成铋 这些衰变是
A.7次α衰变和4次β衰变
B.4次α衰变和4次β衰变
C.7次α衰变和5次β衰变
D.6次α衰变和4次β衰变
例2
√
假设需经过x次α衰变，y次β衰变，根据电荷数和质量数守恒有93＝2x－y＋83,237＝4x＋209，解得x＝7，y＝4，故A正确，B、C、D错误。
1.衰变方程的书写：衰变方程用“→”，而不用“＝”表示，因为衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。
2.衰变次数的判断技巧
总结提升
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。
(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。
(2022·镇江市高二期末)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素
发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示。下列说法正确的是
A.轨迹1是新核的径迹
B.轨迹2是新核的径迹
C. 发生的是α衰变
D.新核沿顺时针方向旋转
例3
√
设质量为m、电荷量为q的粒子在磁感应强度大小为B的匀强磁场中做速率为v、半径为R的匀速圆周运动，则根据牛顿第二定律有qvB＝ 解得R
衰变过程动量守恒，系统初动量为零，
则根据反冲运动规律可知新核和放出的粒子动量大小相等，而新核的电荷量一定比粒子的电荷量大，所以新核的轨迹半径较小，粒子的轨迹半径较大，则轨迹1是放出的粒子的径迹，轨迹2是新核的径迹，故A错误，B正确；
因为新核带正电，根据左手定则可以判定新核一定沿逆时针方向旋转，所以放出的粒子一定沿顺时针方向旋转，则放出的粒子带负电， 发生的是β衰变，故C、D错误。
二
半衰期
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。例如氡222经过α衰变成为钋218。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。
通过观察，你发现了什么规律？
答案 每过3.8 d就有一半的氡发生了衰变。
1.定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间。
2.特点：
(1)不同的放射性元素，半衰期 ，甚至差别非常大。
(2)放射性元素衰变的快慢是由 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于少数原子核的衰变。
梳理与总结
半数
不同
核内部自身的因素
统计规律
4.衰变规律
N余＝ ，m余＝
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，T1/2表示半衰期。
1.放射性元素衰变有一定的速率。镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年，有人说：20 g镭226经过1 620年有一半发生衰变，镭226还有10 g，再经过1 620年另一半镭226也发生了衰变，镭226就没有了。这种说法对吗？为什么？
思考与讨论
答案 不对。经过第二个1 620年后镭226还剩5 g。
2.若有10个具有放射性的原子核，经过一个半衰期，则一定有5个原子核发生了衰变，这种说法是否正确，为什么？
答案 这种说法是错误的，因为半衰期描述的是大量放射性元素衰变的统计规律，不适用于少量原子核的衰变。
(2023·盐城市高二期中)下列关于放射性元素半衰期的几种说法正确的是
A.半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半
B.我们能预计数量很少的原子核衰变掉一半需要多少时间
C.同种放射性元素不论在化合物中还是单质中半衰期都一样
D.氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有 的氡原子核发生了衰变
例4
√
半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，A错误；
半衰期是对大量原子核做出的统计规律，对为数很少的原子核不适用，B错误；
半衰期反映的是原子核的特性，跟元素的化学状态无关，C正确；
根据半衰期的概念可知，氡的半衰期是3.8天，经过7.6天，有 的氡原子核发生了衰变，D错误。
碳14测年是考古中常用的一种测年法，碳14是放射性核，其半衰期是
5 730年，自然界中的碳14参与碳循环，生物体死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少。通过测量样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的时间。现有一份古生物化石，其中碳14在碳原子中所占的比例只是现代生物中的 则此化石形成距今的年数是
A.11 460年 B.17 190年
C.22 920年 D.28 650年
例5
√
由题意可知，古生物化石已经经过了4个半衰期，则此化石形成距今时间为t＝5 730×4年＝22 920年，故选C。
三
课时对点练
考点一 原子核的衰变
1.含有钍 元素的花岗岩会释放出放射性气体氡 从而放出α、
β、γ射线，下列说法正确的是
A.发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少4个中子
B.β衰变所释放的电子来自原子核的最外层
C.γ射线的穿透能力和电离能力均最强
D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
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基础对点练
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发生α衰变时，生成的原子核比原来的原子核少两个质子，4个核子，所以少2个中子，故A错误；
β衰变所释放的电子来自原子核内部的一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；
γ射线电离能力最弱，但穿透能力最强，故C错误；
三种射线都是从原子核内部释放出来的，故选D。
A.电子 B.质子
C.中子 D.正电子
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C.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
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由237－209＝4x,93－2x＋y＝83可得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，选项C正确，D错误。
考点二 半衰期
5.下列说法正确的是
A.放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但
元素的半衰期不变
B.放射性元素放在真空中衰变加快
√
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D.温度越高，放射性元素衰变越快
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放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变，因为半衰期只与原子核自身性质有关，与外界因素无关，所以A正确，B、D错误；
6.(2022·山东卷)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的
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√
7.(2022·苏州市高二期中)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其 图线如图所示。从图中可以得
到113Sn的半衰期为
A.67.3 d B.101.0 d
C.115.1 d D.124.9 d
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T＝182.4 d－67.3 d＝115.1 d
故选C。
8.(2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为
A.6 B.8
C.10 D.14
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由电荷数与质量数守恒可得
238＝206＋4a；92＝82＋2a－b
解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A。
9.(2023·盐城市高二月考)科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是
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B.2 000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核
未发生衰变
D.测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的
年龄约为90亿年
√
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铀238发生α衰变的方程为
半衰期是大量原子核衰变的统计规律，
对少数的原子核衰变不适应，选项B错误；
测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项D错误。
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根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有
x＋y＝N
在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为
11.(2023·南通市海门中学高二期中)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生衰变而得到了一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比1∶93。则：
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答案 β衰变 小圆1 理由见详解
(1)试判断发生的是什么衰变，并指出新核的轨迹是哪个？说明理由；
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由动量守恒可知新核和释放的粒子动量大小相等，方向相反，取大圆和小圆切点分析，二者速度方向相反，洛伦兹力方向相同，说明二者带异种电荷，可以判断发生的是β衰变，由牛顿第二定律可得Bqv＝
新核和释放的β粒子动量大小相等，由上式分析可知新核电荷量大，则轨道半径小，故小圆1为新核的运动轨迹。
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
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答案 92
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β粒子实质是电子，带电荷量为e，由前面表达式可知电荷量和半径成反比，则有
代入数值可得q1＝93q2＝93e
发生β衰变的实质是原子核里面的中子转化成一个质子和电子，从而说明原来核所含的质子数为92。
12.(2022·南通市高二期末)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核发生衰变，放出的粒子速度方向与磁场方向垂直，粒子和新核的轨迹如图所示。则
A.该放射性元素原子核发生的是β衰变
B.粒子和新核的速度之比等于粒子和新核的质量之比
C.粒子和新核的轨迹半径之比等于新核和粒子的电荷
量之比
D.粒子和新核运动的周期之比等于粒子和新核的比荷之比
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尖子生选练
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静止的原子核发生α衰变时，粒子与新核的运动方向相反，根据左手定则可判断出二者所受洛伦兹力方向恰好相反，即轨迹为外切圆，故A错误；
原子核发生衰变时，系统的动量守恒，即
粒子与新核的动量大小相等，方向相反，
即m粒子v粒子＝m新核v新核
可知，粒子和新核的速度之比等于新核和粒子的质量之比，故B错误；
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易知粒子和新核的轨迹半径之比等于新核和
粒子的电荷量之比，故C正确；
易知粒子和新核运动的周期之比等于新核和粒子的比荷之比，故D错误。
BENKEJIESHU
本课结束(共58张PPT)
DIWUZHANG
第五章
4 核裂变与核聚变
学习目标
1.知道什么是核裂变、核聚变和链式反应，知道链式反应和核聚变的条件(重点)。
2.会书写核裂变和核聚变方程，会利用质量亏损计算核裂变和核聚变产生的核能(重难点)。
3.了解核反应堆的工作原理，知道如何控制核反应的速度。
一、核裂变的发现
二、反应堆与核电站
三、核聚变
内容索引
课时对点练
一
核裂变的发现
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。巨大的核能是从哪里来的？
答案 铀核的裂变。
1.核裂变：铀核在被 轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应定名为核裂变。
2.铀核裂变
梳理与总结
中子
3.链式反应
中子轰击重核发生裂变后，裂变释放的中子继续与其他重核发生反应，引起新的核裂变，使核裂变反应 继续下去，这样的过程叫作核裂变的链式反应。
一代接一代
4.临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生 反应的 体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
5.核裂变的能量：重核裂变为中等质量的原子核、发生质量亏损，所以_____能量。
如果一个铀235核裂变时释放的能量按200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变时放出的能量就相当于 标准煤完全燃烧时释放的化学能。
链式
最小
放出
2800 t
1.如图所示为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗？
思考与讨论
答案 重核裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，所以重核裂变不是一种天然现象。
(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？
答案 不是。有中子轰击铀块且铀块的体积大于等于临界体积，才会发生链式反应。
2.总结维持链式反应的条件。
答案 (1)铀块的体积大于等于临界体积或铀块的质量大于等于临界质量。
(2)有慢中子轰击。
(3)有足够浓度的铀235。
2020年11月27日0时41分，“华龙一号”福清核电站5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。“华龙一号”利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为 则下
列叙述正确的是
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变反应前后质量没有变化
D.裂变后新核的平均结合能比铀核的小
例1
√
核反应过程中，质量数守恒，所以裂变后粒子的总核子数不变，A错误；
设X原子核中有x个质子，质量数为y，则92＝x＋38，235＋1＝y＋95＋1×2，解得x＝54，y＝139，所以X原子核中含有中子数为y－x＝85，B正确；
裂变释放核能，所以有质量亏损，C错误；
裂变释放核能是因为新核的平均结合能比铀核的大，D错误。
1.重核裂变是中子轰击质量较大的原子核，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，原因是核反应前后有质量亏损，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能小。所以在重核裂变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。
总结提升
铀核裂变的许多核反应中的其中一个是
例２
答案 200.6 MeV
裂变反应的质量亏损为
Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u＝0.215 3 u。
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
ΔE＝0.215 3×931.5 MeV≈200.6 MeV。
(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？这相当于完全燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)
答案 5.14×1026 MeV 2 797.3 t
1 kg铀235原子核中含原子核的个数为
1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
ΔEN＝N·ΔE＝2.56×1024×200.6 MeV≈5.14×1026 MeV。
设相当于完全燃烧的煤的质量为m，
有ΔEN＝qm，
二
反应堆与核电站
1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是 ，它的主要组成部分：
反应堆
组成部分 材料 作用
裂变材料(核燃料) (浓缩铀) 提供核燃料
减速剂(慢化剂) 、 或普通水(也叫轻水) 使裂变产生的快中子减速
控制棒 ______ 吸收中子，控制反应速度
热交换器 或液态的_______ 传输热量
防护层 厚 层 防止放射线泄漏，对人体及其他生物体造成伤害
铀棒
石墨
重水
镉棒
水
金属钠
水泥
2.工作原理
(1)核燃料发生 释放能量，使反应区温度升高。
(2)能量输出：水或液态的金属钠等流体在反应堆内外 ，把反应堆内的 传输出去，用于 ，同时也使反应堆冷却。
3.核污染的处理
在反应堆的外面需要修建很厚的 ，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核废料具有很强的 ，需要装入特制的容器， 。
核裂变
循环流动
热量
发电
水泥层
放射性
深埋地下
4.核电站发电的优点
(1)消耗的核燃料少。
(2)作为核燃料的铀、钍等地球上可采储量大，所能提供的能量大。
(3)对环境的污染比火力发电小。
如图为普通核反应堆的结构示意图，通过铀235链式反应实现核能的可控释放。下列关于核反应堆工作中的说法正确的是
A.正常运行的反应堆，水泥防护层外能检测
到大量α粒子
B.中子速度越快越容易发生链式反应
C.通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度
D.铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关
例3
√
正常运行的核反应堆主要的辐射有γ辐射和中子辐射，所以水泥防护层外不可能检测到大量α粒子，故A错误；
中子速度越快越不容易使链式反应发生，故B错误；
利用镉棒对中子吸收能力强的特点，通过改变镉棒的插入深度，从而改变中子的数量来控制反应速度，故C正确；
核裂变释放的能量与反应前后质量亏损有关，铀核裂变时会因生成物种类不同导致质量亏损不同，释放能量不同，故D错误。
三
核聚变
1.定义：两个 结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变。
3.条件：使轻核的距离达到 m以内。
方法：需要加热到很高的 ，因此核聚变又叫热核反应。
4.宇宙中的核聚变：太阳能是太阳内部的氢核 成氦核释放的 能。
5.人工热核反应的应用——氢弹
原理：首先由化学炸药引爆 ，再由 爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
轻核
10－15
温度
聚变
核
原子弹
原子弹
6.核聚变与核裂变的比较
(1)优点：①轻核聚变产能 ；②地球上核聚变燃料氘储量 ，而氚可利用锂来制取，足以满足核聚变的需要；③轻核聚变更为安全、清洁。
(2)缺点：核聚变需要的温度太 ，地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。
科学家提出的解决方案：①磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前最好的一种磁约束装置是 。
②惯性约束：聚变物质因自身的惯性，在极短时间内来不及扩散就完成了核反应，在惯性约束下，用高能量密度的 或X射线从各个方向照射参加反应物质，使它们“挤”在一起发生反应。
效率高
丰富
高
环流器
激光
为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？
思考与讨论
答案 轻核的聚变反应，是两个轻核结合成质量较大的核，要使得核力发挥作用，必须使核子间的距离达到10－15 m以内；同时由于在此距离时原子核之间的库仑斥力巨大，因而需要核子有很大的动能才能克服，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度。
2021年5月28日，在中科院合肥物质科学研究院，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。下列关于聚变的说法正确的是
A.任何两个原子核都可以发生聚变
B.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小
C.两个轻核结合成质量较大的核，核子的平均结合能减小
D.核聚变比核裂变更为安全、清洁，是目前利用核能的主要方式
例4
√
只有两个质量较小的原子核才可以聚变成一个中等质量的原子核，并不是任何两个原子核都可以发生聚变，A错误；
核聚变反应会放出大量的能量，根据质能方程可知反应会发生质量亏损，两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前减小，平均结合能增大，B正确，C错误；
核聚变的最终产物是氦，无污染，而核裂变产生的固体核废料具有放射性，因此核聚变更加清洁和安全，但是还不是目前利用核能的主要方式，D错误。
两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 u，氦核质量为4.002 u。
(1)写出相应的核反应方程；
例5
(2)求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量。已知：阿伏加德罗常数NA为6.0×1023 mol－1，氘核的摩尔质量为2 g/mol,1 u相当于931.5 MeV的能量(结果保留两位有效数字)。
答案 3.6×1027 MeV
两个氘核结合成一个氦核时释放的能量为
ΔE＝(2×2.014 u－4.002 u)×931.5 MeV≈24.22 MeV
1 kg氘中含有的氘核数为
1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量为
四
课时对点练
考点一 重核的裂变及链式反应
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.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核
裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
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根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于或等于其临界体积，在裂变反应中核子数是不会减少的，故选D。
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2.(2022·无锡市高二期中)请根据所学的物理知识猜想核潜艇中核反应方程式是
核潜艇中核反应为链式反应
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3.核工厂将核原料(六氟化钠)提炼成核反应材料(二氟化铀)时出现操作失误，工作人员在一个加工炉中投入16 kg的核原料，大大超过了规定标准，从而造成了核泄漏，这个标准是
A.临界体积
B.临界压强
C.临界温度
D.由一定的温度、体积和压强共同确定
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临界体积是核反应技术中的重要参数。如果核原料(六氟化钠)投入太多，提炼成核反应材料(二氟化铀)，就会超过临界体积，则可产生持续的铀核反应，从而造成了核泄漏，A正确；
当铀块达不到其临界体积时，一般情况下，即便压强和温度达到一定值时，也不会发生核反应，不会产生核泄漏，B、C、D错误。
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由核反应中的质量数守恒以及电荷数守恒可知x＝3，选项A错误；
根据爱因斯坦质能方程知，该反应释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，选项C正确；
考点二 反应堆与核电站
5.核反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的主要组成部分是
A.燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B.燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C.燃料、调速剂、碰撞系统和热系统
D.燃料、中子源、原子能聚存和输送系统
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核反应堆的主要部分包括①燃料，即浓缩铀235；
②减速剂，采用石墨、重水或普通水；
③控制调节系统，用控制棒控制链式反应的速度；
④冷却系统，水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆的热量传输出去，用于发电，故A正确，B、C、D错误。
6.核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆，下列说法正确的是
A.反应堆是用人工方法控制链式反应速度并获得核能的装置
B.目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
C.控制棒的作用是使中子减速，从而控制链式反应的速度
D.通入反应堆中的水起冷却作用和吸收中子的作用
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核电站的反应堆是利用可控的核裂变反应释放核能的装置，故A正确；
核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电，故B错误；
控制棒的作用是控制中子数量，从而控制链式反应的速度，故C错误；
冷却剂把反应堆核反应产生的热量传递出去，同时使反应堆冷却，没有起吸收中子的作用，故D错误。
考点三 核聚变
7.2020年12月4日，我国自主设计建造的新一代“人造太阳”——中国环流器二号M装置(HL－2M)在成都建成并实现首次放电，标志着中国核聚变发展获得重大突破。关于核聚变和核能，下列说法正确的是
A.核聚变通常需要几百万开尔文以上的超高温，又称热核反应
B.太阳辐射的能量来源于核聚变，核聚变又称链式反应
C.一个氘核和一个氚核聚变的方程为：
D.核子平均质量越大，原子核越稳定
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当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时接近到10－15 m而发生核聚变，因此，核聚变又叫热核反应，故A正确；
太阳辐射的能量来源于核聚变，而链式反应发生在核裂变中，故B错误；
该方程不符合质量数守恒和电荷数守恒，故C错误；
原子核中核子平均质量越小，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。
A.X为质子
B.X为电子
C.反应前后的质量应满足(m1＋m2)<(m3＋m4)
D.反应中释放的核能为(m1＋m2－m3－m4)c2
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根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A、B错误；
因反应放出核能，则反应有质量亏损，即反应前后的质量应满足(m1＋m2)>(m3＋m4)，选项C错误；
该反应的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，反应中释放的核能为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，选项D正确。
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A.40 kg B.100 kg
C.400 kg D.1 000 kg
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A.从铀核裂变的核反应方程看，“传染系数”
为2
B.核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数”
C.链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3
D.核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关
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核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒，可得R＝3，即从铀核裂变的核反应方程看“传染系数”为3，选项A错误；
核反应堆中通过镉棒吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，选项B正确；
在链式反应中，当实际“传染系数”R≥1时，反应才能持续下去，当实际“传染系数”R<1时，反应将趋于停滞，即R＝1是链式反应持续下去的临界值，选项C错误；
核反应堆中可以通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，选项D错误。
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mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg；
mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg。
(1)试写出核反应方程；
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(2)求出反应中释放的核能；
答案 3.22×10－11 J
一个铀核发生反应的质量亏损
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝mU－mBa－mKr－2mn
＝390.313 9×10－27 kg－234.001 6×10－27 kg－152.604 7×10－27 kg－2×1.674 9×10－27 kg＝3.578×10－28 kg。
一个铀核裂变释放的能量为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J
≈3.22×10－11 J
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(3)我国第一座核电站——秦山核电站总装机容量达到650万千瓦，求秦山核电站一年需要消耗多少千克的裂变原料？
答案 2.48×103 kg
秦山核电站一年需要消耗的裂变原料的质量为
12.(2022·苏州市高二期末)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)，并释放3.26 MeV的核能，请完成下列问题：
(1)写出聚变方程式并计算质量亏损；(已知1u＝931.5 MeV)
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根据质量数守恒与电荷数守恒有
根据质能方程有ΔE＝Δm×931.5 MeV
解得Δm≈3.5×10－3u
(2)若反应前氘核的动能均为Ek0＝0.35 MeV，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为新核的动能，则反应产生的中子的动能为多大？
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答案 2.97 MeV
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氘核正面对撞过程，根据动量守恒定律有
mHvH－mHvH＝mnvn＋mHevHe
根据能量守恒定律有
BENKEJIESHU
本课结束(共64张PPT)
DIWUZHANG
第五章
3 核力与结合能
学习目标
1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用。
2.理解结合能和比结合能的概念(重点)。
3.知道原子核的质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算(重难点)。
内容索引
一、核力与四种基本相互作用
二、结合能
课时对点练
三、质量亏损
一
核力与四种基本相互作用
原子核是由中子和质子构成的(如图)。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
答案 质子之间还存在着核力作用。
1.核力：原子核中的 之间存在一种很强的相互作用，即存在一种______。核力具有饱和性，每个核子只跟相邻核子发生核力作用，而不是与核内所有核子发生相互作用。
2.强相互作用的特点
(1)强相互作用是 力，作用范围只有约 m。
(2)距离增大时，强相互作用急剧 。超过10－15 m，强相互作用不存在。
梳理与总结
核子
核力
短程
10－15
减小
3.弱相互作用
(1)弱相互作用是引起原子核 衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。
(2)弱相互作用是 力，其力程只有 m。
4.四种基本相互作用
β
短程
10－18
更短
电磁力
万有引力
为什么质量数较大的稳定原子核中的中子数多于质子数？
思考与讨论
答案 质子之间除了核力外，还有正电荷之间的库仑斥力，而中子和质子之间只有核力，没有库仑斥力。质量数较大的原子核中，中子数较多，可以缓解质子之间的库仑斥力的影响，因此质量数较大、质子数相对较多的原子核中，就需要更多的中子来维持核的稳定，故在大而稳定的原子核中，中子数量多于质子。
(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。( )
(4)核力的作用范围只有约10－15 m。( )
(5)核力本质上属于电磁相互作用。( )
(6)中子和中子之间不会有核力作用。( )
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×
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√
×
×
下列说法不正确的是
A.核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生
B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成
稳定的原子核，但又不会融合在一起
C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力
D.核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多
例1
√
核力作用的范围在10－15 m区域内，只在邻近核子间发生，是短程力，A正确；
核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，B正确；
核力是核子之间的强相互作用力，C正确；
核力是一种强相互作用力，D错误。
二
结合能
1.结合能
原子核是 凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要 ，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，叫作比结合能，也叫作 结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越 ，原子核越 。
核子
能量
核子数
平均
牢固
稳定
如图所示是不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线。
(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比，比结合能有什么特点？
梳理与总结
答案 由曲线可以看出中等质量的原子核的平均结合能较大，原子核最稳定，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核平均结合能要小。
(2)比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？
答案 释放能量。
下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是
A.核子结合成原子核吸收的能量或把原子核拆解成核子放出的能量称为
结合能
B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C.重核与中等大小的原子核相比较，重核的比结合能大
D.中等大小的原子核的结合能和比结合能均比轻核的大
例2
√
核子结合成原子核要放出能量，原子核拆解成核子要吸收能量，A选项错误；
比结合能越大的原子核越稳定，但结合能不一定大，B选项错误；
中等大小的原子核的比结合能比轻核、重核的大，且核子数比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，C选项错误，D选项正确。
(2022·无锡市高二期末)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是
例3
√
三
质量亏损
1.质量亏损：原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象，叫质量亏损。
2.质能方程
(1)爱因斯坦狭义相对论认为，质量亏损Δm与释放的核能ΔE之间的关系：___________。
(2)扩展：质量为m的物体，所蕴含的能量E＝ 。
小于
ΔE＝Δmc2
mc2
3.对质能方程E＝mc2的理解
(1)质能方程E＝mc2说明一定的质量总是跟一定的能量相联系。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，E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的总和。
(2)根据质能方程E＝mc2，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少。
(3)根据质能方程ΔE＝Δmc2，核反应过程中发生的质量亏损，并不是消失了，减少的质量Δm在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。
原子物理中常把碳12原子质量的 叫作“原子质量单位”，用1 u表示
(1 u＝1.660 5×10－27 kg)。
请根据E＝mc2证明：1 u相当于931.5 MeV的能量。已知光速c为2.997 9×
108 m/s，元电荷e为1.602 2×10－19 C。
思考与讨论
答案 由爱因斯坦的质能方程得：
E＝mc2＝1 u×c2＝1.660 5×10－27×(2.997 9×108)2 J≈1.492 4×10－10 J。又因为1 eV＝1.602 2×10－19 J，则有E＝1.492 4×10－10 J≈931.5 MeV，所以1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度。( )
(2)因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒。( )
√
×
下列有关质能方程的说法中，正确的是
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B.由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量
作为它所蕴藏的能量的量度
C.核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量
D.因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、
系统的总能量和总质量并不守恒
例4
√
E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；
核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量突变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；
在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量，故D项错误.
(2022·南通市高二期末)已知中子的质量mn＝1.674 9×10－27 kg，质子的质量mp＝1.672 6×10－27 kg，氚核 的质量mT＝5.011 4×10－27 kg，真空中的光速c＝3×108 m/s，求氚核的比结合能为多少焦耳？
例5
答案 3.3×10－13 J
由一个质子和两个中子结合成氚核的质量亏损为Δm＝mp＋2mn－mT＝1.1×10－29 kg
放出的能量ΔE＝Δmc2＝9.9×10－13 J，则氚核的比结合能为E＝ ＝
3.3×10－13 J。
(2023·南京市高二月考)花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源。人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样攻击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等。一静止的氡核 发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。已知m氡＝222.086 6u，mα＝4.002 6u，m钋＝218.076 6u,1u相当于931 MeV的能量。
(1)写出上述核反应方程；
例6
(2)求上述核反应放出的能量ΔE；
答案 6.89 MeV
质量亏损Δm＝222.086 6u－4.002 6u－218.076 6u＝0.007 4u，
解得ΔE＝0.007 4×931 MeV≈6.89 MeV
(3)求α粒子的动能Ekα。
答案 6.77 MeV
设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由题知ΔE＝Ekα＋Ek钋，由动量守恒定律
解得Ekα≈6.77 MeV。
总结提升
核能的计算方法
1.根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm。
2.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。
(1)若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳。
(2)若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV。(1 u相当于931.5 MeV)
3.在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能全部转化为生成的新核和新粒子的动能。
四
课时对点练
考点一 核力
1.物理学上的四种基本相互作用是
A.引力相互作用、相互作用力、电磁力、强相互作用
B.重力、弹力、摩擦力、其他力
C.作用力、反作用力、电磁力、强相互作用
D.引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用
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基础对点练
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到现在为止，物理学家们发现了四种基本的相互作用。它们是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。故A、B、C错误，D正确。
2.氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是
A.核力、万有引力、库仑力
B.万有引力、库仑力、核力
C.库仑力、核力、万有引力
D.核力、库仑力、万有引力
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核力是强相互作用，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略，故选D。
考点二 结合能
3.关于原子核的结合能和比结合能，下列说法正确的是
A.组成原子核的核子越多，它的比结合能越大
B.比结合能越大，原子核越不稳定
C.比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时会释放能量
D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和必小
于原来重核的结合能
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组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能不一定大，A错误；
比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时，这个过程会释放能量，故C正确；
一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故D错误。
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核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要
利用平均结合能小的核，才更容易实现，故B错误；
5.(2022·泰州市高二期末)核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能随质量数变化的曲线如图所示，根据该曲线判断正确的是
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考点三 质量亏损与质能方程
6.关于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2和ΔE＝Δmc2，下列说法不正确的是
A.E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B.E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能
C.根据ΔE＝Δmc2，可以计算核反应中释放的核能
D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，说明此过程中
出现了质量亏损
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E＝mc2说明物体具有的能量与其质量成正比，所以A正确；
E＝mc2中的E是物体蕴含的能量，不是发生核反应时释放的核能，所以B错误；
根据ΔE＝Δmc2，可以计算核反应中释放的核能，所以C正确；
两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，根据爱因斯坦的质能方程，说明此过程中出现了质量亏损，所以D正确。
7.(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)
A.1019 kg B.1024 kg
C.1029 kg D.1034 kg
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由上述核反应方程式可得质量亏损为Δm＝3m1－m2，故B错误；
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10.(2022·镇江市高二期末)中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mP、mD。现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为
γ＋D→p＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是
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因质量亏损放出的能量为
ΔE＝(mD－mp－mn)c2
设质子、中子的动能为Ek，根据能量守恒有
ΔE＋E＝2Ek
由以上两式联立可得
Ek＝ [(mD－mp－mn)c2＋E]
故A正确，B、C、D错误。
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√
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12
13
由题图可知，随着原子质量数的增加，原子核的比结合能先增大后减小，故A错误；
12.用中子轰击锂核 发生核反应，产生氚核和α粒子并放出4.8 MeV的能量，e＝1.6×10－19 C，c＝3×108 m/s。
(1)写出核反应方程式；
1
2
3
4
5
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13
(2)求上述反应中放出的能量对应的质量(保留2位有效数字)；
1
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13
答案 8.5×10－30 kg
根据ΔE＝Δmc2
上述反应中放出的能量对应的质量
(3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚核的动能之比是多少？
1
2
3
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13
答案 3∶4
设m1、m2、v1、v2分别为α粒子、氚核的质量和速度，由动量守恒定律得
0＝m1v1＋m2v2
α粒子、氚核的动能之比
1
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尖子生选练
(1)写出衰变方程；
1
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13
由质量数守恒、电荷数守恒知衰变方程为
1
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根据动量守恒定律可知α粒子和铀核的动量大小相等，设为p，
且ΔE＝Δmc2
1
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13
因为想再次相遇，必然是在裂变的切点处，所以每个粒子运动的时间必须为整数周期，
两粒子运动周期取最小公倍数，所以再次相遇的最短时间t＝117T0。
答案 117T0
BENKEJIESHU
本课结束(共56张PPT)
DIWUZHANG
第五章
1 原子核的组成
学习目标
1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象。
2.了解三种射线的本质，知道其特点(重难点)。
3.知道原子核的组成和同位素的概念，会正确书写原子核符号(重点)。
内容索引
一、天然放射现象
二、射线的本质
课时对点练
三、原子核的组成
一
天然放射现象
1.1896年，物理学家 发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。
2.物质发出 的性质称为放射性，具有 的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出 的现象，叫作天然放射现象。
3.原子序数 83的元素，都能自发地发出射线，原子序数__________ 83的元素，有的也能发出射线。
贝克勒尔
射线
放射性
射线
大于
小于或等于
下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是
A.光电效应 B.α粒子的散射
C.天然放射现象 D.康普顿效应
例1
√
光电效应表明了光具有粒子性，故A错误；
α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误；
天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确；
康普顿效应说明光具有粒子性，光子和实物粒子一样，具有能量和动量，故D错误。
二
射线的本质
α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？
答案 α射线：在磁场中向左偏转，由左手定则可判断α粒子带正电。
β射线：在磁场中向右偏转，由左手定则可判断β粒子带负电。
γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。
1.α射线：
(1)是高速 ，其组成与 原子核相同，符号为 带电荷量为____，质量是氢原子的4倍。
(2)速度可以达到光速的____。
(3)电离作用 ，穿透能力 ，在空气中只能前进 ，用一张纸就能把它挡住。
梳理与总结
α粒子流
氦
2e
强
较弱
几厘米
2.β射线：
(1)是高速 ，符号为 ，带电荷量为 。
(2)它的速度可接近光速。
(3)电离作用 ，穿透能力 ，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的 。
3.γ射线：
(1)是能量很高的 ，波长很短，波长在10－10 m以下。
(2)不带电，静止质量为0。
(3)电离作用 ，穿透能力 ，甚至能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚的混凝土。
电子流
－e
较弱
较强
铝板
电磁波
更弱
更强
铅板
(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。( )
(4)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。( )
(5)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。( )
(6)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。( )
√
×
×
×
√
×
(2022·常州市高二期中)天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知
A.②来自于原子核外的电子
B.①的电离作用最强，是一种电磁波
C.③的电离作用较强，是一种电磁波
D.③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
例2
√
因为γ射线的穿透本领最强，α射线的穿透本领最弱，由题图可知①为α射线，②为β射线，③为γ射线；β射线的电子来自原子核内，选项A错误；
α射线电离作用最强，但它不是电磁波，选项B错误；
γ射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子，是一种电磁波，选项C错误，D正确。
如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是
A.②⑤表示γ射线，①④表示α射线
B.②⑤表示γ射线，③⑥表示α射线
C.③④表示α射线，①⑥表示β射线
D.①④表示β射线，③⑥表示α射线
例3
√
因α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，则由电场中的偏转情况可知，③表示α射线，①表示β射线，②表示γ射线；根据左手定则，结合在磁场中的偏转情况
可知，④表示α射线，⑥表示β射线，⑤表示γ射线。故选C。
三种射线在磁场中偏转情况的分析
1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。
2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大。根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为：
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为
总结提升
总结提升
三
原子核的组成
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？
答案 说明质子是原子核的组成部分。
(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？
答案 说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
1.质子p：
(1)1919年，卢瑟福用 轰击氮原子核发现了质子。
(2)质子带 电，电荷量与一个 电荷量相等，质子的质量为mp＝1.672 621 898×10－27 kg。
2.中子n：
(1)卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。
(2)中子的质量为mn＝1.674 927 471×10－27 kg。
梳理与总结
α粒子
正
电子
3.原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称为 。
4.原子核的符号
5.同位素：核中 相同而 不同的原子，在元素周期表中处于 ，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号分别是
质子
中子
核子
质子数
中子数
同一位置
已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
例4
答案 88 138
原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，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)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e＝1.6×10－19 C)
答案 88 1.408×10－17 C
镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z＝88，
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
答案 88
核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。
2.基本关系
(1)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数；
(2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
总结提升
氢的三种同位素，分别是 下列说法正确的是
A.它们的质子数和核外电子数都相等
B.它们的质子数和中子数都相等
C.它们的核子数和中子数都相等
D.它们的中子数和核外电子数都相等
例5
√
具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同原子互为同位素。核外电子数和质子数相等，所以它们的质子数和核外电子数都相等，但是中子数不同，质子和中子统称为核子，由于中子数不同，所以它们的核子数不相等，故选A。
总结提升
同位素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但中子数不同，所以物理性质不同。
四
课时对点练
考点一 天然放射现象 射线的本质
1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是
A.物理学家贝克勒尔发现了X射线
B.物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D.居里夫妇通过实验发现了中子
1
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基础对点练
√
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13
物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；
物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；
查德威克通过实验发现了中子，D错误。
2.天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是
A.α射线是高速氦核流，它具有较强的穿透能力
B.β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C.γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转
D.用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大
√
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13
α粒子的电离本领大，穿透能力小，故A错误；
β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；
γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；
β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误。
3.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中
A.C为氦原子核组成的粒子流
B.B为比X射线波长更长的光子流
C.B为比X射线波长更短的光子流
D.A为高速电子组成的电子流
√
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A沿电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B在电场中不偏转，所以是γ射线；C在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子流，所以是β射线；γ射线的波长比X射线短，故本题选C。
考点二 原子核的组成
4.卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是
A.原子核外电子数与质子数相等
B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C.原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D.质子和中子的质量几乎相等
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13
当卢瑟福发现质子后，接着又发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或者更少一些，因此猜想在原子核内还存在有质量且不带电的中性粒子，故选C。
5.在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是
A.核外有82个电子，核内有207个质子
B.核内有82个电子、125个中子
C.核内有82个质子、207个中子
D.核内有82个质子、207个核子
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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，则核外电子有82个。根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125个，故D正确，A、B、C错误。
6. 的一种同位素，下列说法正确的是
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的质子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
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13
原子的核外电子数与核内质子数相等，而核外电子数决定了原子的化学性质，两者质子数相等，则具有相同的核外电子数与化学性质，D错误。
7.下列说法正确的是
1
2
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4
5
6
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√
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13
8.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是
1
2
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4
5
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13
能力综合练
磁场方向 到达O点射线 到达P点射线
A 竖直向上 β射线 α射线
B 竖直向下 α射线 β射线
C 垂直线面向里 γ射线 β射线
D 垂直线面向外 β射线 γ射线
√
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由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O处亮斑为γ射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，正确选项为C。
9.(2022·宿迁市高二月考)图示是用来监测在核电站工作的人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而 5 mm铅片下的照相底片未被感光时，则工作人员可能受到了辐射的射线是
A.α和β B.α和γ
C.β和γ D.α、β和γ
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α射线贯穿能力很差，用一张纸就能把它挡住。β射线贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几厘米厚的铝板。γ贯穿本领更强，甚至能穿透
几厘米厚的铅板。由于本题目中射线能穿透1 mm和3 mm的铝板，但不能穿透铅片，故一定不含γ射线，但一定含有β射线，可能含有α射线，A正确。
D.互为镜像核的两个核质量数相同
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互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确。
1
2
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11.下列表示某种元素的各同位素的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是
√
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各同位素的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误。
同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A＝N＋Z，且质子数不可能为零，即Z>0为常数，中子数可能为零，即N≥0，整理得N＝A－Z，A－N和N－A图像应该在A轴上有截距，故A、D错误。
12.一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是
A.射到b处的一定是α射线
B.射到b处的一定是β射线
C.射到b处的可能是γ射线
D.射到b处的可能是α射线
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α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受静电力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；
α射线和β射线在电场、磁场中受到静电力和洛伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα＝Bqαvα，对β
射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ＝Eqβ，对α射线有Bqαvα13.如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为
A.α射线和β射线的混合放射源
B.α射线和γ射线的混合放射源
C.β射线和γ射线的混合放射源
D.α射线、β射线和γ射线的混合放射源
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将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察
到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源是α射线和γ射线的混合放射源，故选项B正确，A、C、D错误。
BENKEJIESHU
本课结束(共16张PPT)
DIWUZHANG
第五章
5 “基本”粒子
学习目标
1.了解粒子的发现史。
2.知道粒子的分类及特点(重点)。
3.了解夸克模型。
一、发现新粒子 粒子的分类
二、夸克与粒子物理标准模型
内容索引
一
发现新粒子 粒子的分类
1.“基本”粒子
(1)人们认为光子、电子、 和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子，把它们叫作“基本粒子”。
(2)随着科学的发展，科学家们发现很多新粒子不能看作由质子、 、电子组成，并发现 、中子等本身也有自己的复杂的结构。
2.发现新粒子
(1)1932年发现了 ，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子，后来发现了超子等。
(2)实验中发现，存在着这样一类粒子，它们的质量、寿命、自旋等物理性质与过去已经发现的粒子相同，而电荷等其他性质相反，这些粒子叫作 。
质子
中子
质子
正电子
反粒子
3.粒子的分类
(1)强子：是 (填“参与”或“不参与”)强相互作用的粒子。 和_____都是强子。
(2)轻子： (填“参与”或“不参与”)强相互作用。 、电子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已发现的轻子。
(3)规范玻色子：是 各种相互作用的粒子，如 、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子。
(4)希格斯玻色子：是希格斯场的量子激发。
参与
质子
中子
不参与
电子
传递
光子
为了探究宇宙起源，科学家将利用阿尔法磁谱仪(AMS)在太空中寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，则反氢原子是
A.由1个带正电荷的质子和1个带负荷的电子构成
B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成
C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D.由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成
例1
√
反氢原子由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成。故选B。
二
夸克与粒子物理标准模型
1.夸克、夸克模型：1964年，科学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫作 。
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.意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
4.粒子物理标准模型是一整套关于 的理论。其中， 、 、___________和 是组成物质的几类最基本的粒子。
夸克
粒子
夸克
轻子
规范玻色子
希格斯玻色子
例2
下列说法正确的是
√
质子和中子属于强子，强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克模型，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。它们的带电荷量分别为 电荷量e为元电荷。已知一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。则下列说法正确的是
例3
√
D.以上选项全部错误
(2022·江苏沛县高二月考)太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子。若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向
A.一定与μ子同方向
B.一定与μ子反方向
C.一定与μ子在同一直线上
D.不一定与μ子在同一直线上
例4
√
根据题中给出的信息，中微子在衰变过程中分裂为μ子和τ子，符合动量守恒定律，mv0＝mμvμ＋mτvτ，因此mτvτ＝mv0－mμvμ，当μ子与中微子速度方向相同时，则τ子运动方向与μ子运动方向只能是同向或反向，即在同一直线上，但由于不知道中微子和μ子的动量大小，因此具体方向无法判断，所以A、B、D错误，C正确。
BENKEJIESHU
本课结束
