(共46张PPT)
第五章 原子核
2 放射性元素的衰变
1．知道放射现象的实质是原子核的衰变．2．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律(重难点)．3．理解半衰期的概念，知道半衰期的统计意义，会应用半衰期解决有关问题(重点)．
课前 自主预习
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，我们把这种变化称为原子核的衰变．原子核衰变时电荷数和质量数都________．
α粒子
β粒子
守恒
2．衰变类型
(1)α衰变：
减少4
减少2
(2)β衰变：
3．衰变规律：_________守恒，_________守恒．
不变
增加1
电荷数
质量数
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．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_______．
3．适用条件：半衰期描述的是___________，不适用于少数原子核的衰变．
半数
不同
核内部自身的因素
无关
统计规律
课堂 重难探究
探究原子核的衰变
1．α衰变和β衰变的比较．
衰变类型 α衰变 β衰变
匀强磁场中 轨迹形状
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 2．γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．
对衰变的实质的理解
例1 关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( )
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
【答案】D
【解析】α、β射线是天然放射性元素原子核衰变时产生的．γ射线是核反应过程中发生质量亏损时释放出来的，故A、B、C错误．放射性是核本身的一种性质，故D正确．
变式1 下列说法中正确的是 ( )
A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子
B．β衰变放出的电子来自原子核外的电子
C．α衰变说明原子核中含有α粒子
D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波
【答案】D
【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，A、B错误；α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起从原子核中释放出来，γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确．
衰变规律的应用
A．X为质子
B．该过程发生了一次α衰变
C．该过程发生了两次β衰变
【答案】C
【答案】C
探究半衰期的理解及应用
1．半衰期公式
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T半表示半衰期．
2．对半衰期的理解
(1)不同元素的半衰期不同，半衰期越长衰变越慢；半衰期越短，衰变越快．
(2)半衰期是一个具有统计意义的物理量，一定量的放射性物质中的某一个具有放射性的原子核，经过多长时间发生衰变是偶然的，但数目巨大的放射性物质中，有一半原子核发生衰变的时间是稳定不变的，这就是半衰期的统计意义．因此半衰期是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度，因此半衰期的统计规律只适用于含有大量原子核的样品．
(3)半衰期是放射性元素的性质，只与原子核本身的性质有关，与物理或化学状态无关，即一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压，或者提高它的温度，都不能改变其半衰期．
对半衰期的理解
例3 (多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是 ( )
A．原子核全部衰变所需要的时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．相对原子质量减少一半所需要的时间
D．元素原子核总质量减半所需要的时间
【答案】BD
【解析】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫作这种元素的半衰期，它与原子核全部衰变所需要时间的一半不同．放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核，原来的放射性元素原子核的个数不断减少；当原子核的个数减半时，该放射性元素的原子核的总质量也减半，B、D正确．
变式3 下列有关半衰期的说法，正确的是 ( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素半衰期也变长
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
【答案】A
【解析】放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，半衰期越短，则衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误．
半衰期公式的应用
A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天
【答案】D
A．20年 B．25年
C．30年 D．35年
【答案】B
小练 随堂巩固
A．衰变方程中X为α粒子
B．衰变产生的X粒子电离本领比γ光子强
C．碳14半衰期很长，所以短期内不会对人类造成影响
D．如果有100个碳14，经过2 865年将有25个原子核发生衰变
【答案】B
【解析】根据质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为0，核电荷数为－1，所以衰变方程中X为电子，A错误；衰变产生的X粒子电离本领比γ光子强，B正确；碳14半衰期很长，短期内会对人类造成影响，C错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适用，D错误．
2．钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是 ( )
A．中子 B．质子
C．电子 D．光子
【答案】C
【解析】放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ分别是氦核流、电子流和光子流，C正确．
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
【答案】B
课后提升训练
考点1 原子核的衰变
1．放射性元素发生衰变时，可放出γ光子，这种光子是 ( )
A．原子的外层电子受到激发后产生的
B．原子的内层电子受到激发后产生的
C．发生衰变的原子核产生的
D．衰变后的新核产生的
基础对点练
【答案】C
【解析】γ射线是处于激发状态的原子核放射的，并不是原子内层电子受到激发时产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受到激发后产生的，对于X射线则是原子内层电子受到激发后产生的，故选C．
【答案】B
【解析】A选项不是β衰变过程，A错误；β衰变的特点是放出电子，而B选项既满足质量数守恒又满足电荷数守恒，B正确；C、D中放出的是中子和质子，不符合β衰变的特点．
A．中子，电子 B．质子，电子
C．正电子，质子 D．正电子，电子
【答案】A
【解析】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是中子；Y的质量数为0，电荷数为－1，则Y为电子，故选A．
考点2 半衰期
4．(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是 ( )
A．该古木的年代距今约5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增大样品测量环境的压强将加速14C的衰变
【答案】AC
【答案】(1)、(2)见解析 (3)2
6．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2．下列说法正确的是 ( )
综合提升练
A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变
B．径迹2可能是衰变后新核的径迹
C．若是α衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向
【答案】D
【解析】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，故发生的是α衰变，而不是β衰变；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故A、C错误；(共54张PPT)
第五章 原子核
1 原子核的组成
1．知道天然放射现象及其规律．2．理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们(重难点)．3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念(重点)．
课前 自主预习
天然放射现象及三种射线
1．对天然放射现象的认识
(1)1896年，法国物理学家___________发现某些物质具有放射性．
(2)物质放出________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________或________83的元素，都能自发地发出射线，原子序数________83的元素，有的也能放出射线．
贝克勒尔
射线
放射性
射线
大于
等于
小于
2．对三种射线的认识
作用强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．
(2)β射线：是高速________，它的速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离作用较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的_______．
氦原子核
电离
电子流
铝板
(3)γ射线：呈电中性，是能量很高的________，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的_______或几十厘米厚的混凝土．
电磁波
铅板
原子核的组成
1．质子的发现
1919年，________用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫作_______，用_____或______表示，其质量为mp＝________________．
卢瑟福
质子
p
1.67×10－27 kg
2．中子的发现
(1)卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种________的粒子，名字叫中子．
(2)查德威克的发现：用实验证实了中子的存在，用_____表示，中子的质量非常接近质子的质量．
不带电
n
3．原子核的组成
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以________数和________数之和叫核子数．
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的________倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数．
质子
中子
整数
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内__________和________的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的________．
(4)
质子
中子
质量数
质子数
中子数
质子数
4．同位素
质子数
中子数
同一位置
课堂 重难探究
对天然放射现象和三种射线的理解
1．对放射性和射线的理解
(1)一种元素的放射性，与其是单质或是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．
(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．
2．三种射线的性质、特征比较
对三种射线性质的理解
例1 (2025年清远检测)工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度．某轧钢厂的热轧机上安装的射线测厚装置如图所示，让γ射线穿过钢板，探测器探测到的γ射
线强度与钢板的厚度有关，将射线强度的信号输入计算机，可对钢板的厚度进行自动控制．
下列说法正确的是 ( )
A．若钢板变厚，则探测到γ射线变弱
B．若钢板内部有裂缝，则探测到γ射线变弱
C．该装置主要利用γ射线的电离能力
D．若仅把γ射线换为α射线，该装置仍正常运行
【答案】A
【解析】若钢板变厚，则对γ射线的阻碍变强，探测到γ射线变弱，A正确；若钢板内部有裂缝，则对γ射线的阻碍变弱，探测到γ射线变强，B错误；该装置主要利用γ射线的穿透能力，C错误；该装置主要利用γ射线的穿透能力，而α射线的穿透能力很弱，若仅把γ射线换为α射线，该装置不能正常运行，D错误．
变式1 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，是一种电磁波
【答案】D
【解析】①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线是高速电子流，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，C错误，D正确．
三种射线在磁场或电场中偏转的问题
例2 (多选)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外的匀强磁场，则下列说法中正确的有 ( )
A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B．α射线和β射线的轨迹都是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹都是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向上的匀强电场，则屏上有亮斑的可能只是b
【答案】AC
变式2 (2024年云南月考)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线．把放射源铀放入铅做成的容器中，会有射线从容器的小孔中射出，在射线经过的空间施加磁场，发现射线分裂成三束，如图所示．a、b、c三种射线分别是( )
A．α射线、β射线、γ射线 B．α射线、γ射线、β射线
C．β射线、γ射线、α射线 D．β射线、α射线、γ射线
【答案】B
【解析】α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，根据左手定则可知a、b、c三种射线分别是α射线、γ射线、β射线．故选B．
对原子核组成的理解
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．
3．同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，从而也决定了元素的化学性质．同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可能不同，所以它们的物理性质不同．
例3 人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为 ( )
【答案】B
变式3 现在科学家正在设法寻找“反物质”．所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是 ( )
【答案】C
小练 随堂巩固
1．天然放射性的发现揭示了 ( )
A．质子有复杂结构 B．分子有复杂结构
C．原子有复杂结构 D．原子核有复杂结构
【答案】D
2．(2024年沧州联考)2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能γ射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏．关于γ射线，下列说法正确的是 ( )
A．电子发生轨道跃迁时可以产生γ射线
B．γ射线是波长很长、频率很小的光子流
C．γ射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大
D．γ射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响
【答案】D
【解析】γ射线来源于原子核内部，不是电子跃迁时产生的；X射线是原子内层电子跃迁时产生的，紫外线、可见光、红外线是原子外层电子跃迁时产生的，A错误；γ射线是波长很短、频率很高的光子流，B错误；γ射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是不变的，C错误；γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，D正确．
3．图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图．人们根据射线的特性设计了在不损坏工件的情况下利用射线的穿透性，来检查金属内部伤痕的情况，如图乙所示．图乙中检查所利用的射线是 ( )
A．α射线
B．β射线
C．γ射线
D．三种射线都可以
【答案】C
【解析】分析三种射线的性质，可知α、β、γ三种射线中，α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强，要检查金属内部伤痕的情况，所以选用穿透能力最强的射线，即γ射线．它能穿透薄金属板，当金属内部有伤痕，透过钢板的γ射线强度发生变化，计数器就能有不同的显示，从而可知金属内部有伤痕．
A．92和146 B．92和92
C．146和146 D．238和238
【答案】A
5．(多选)法国里昂的科学家发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”．下列有关“四中子”粒子的说法正确的是 ( )
A．该粒子不显电性
B．在周期表中与氢元素占同一位置
C．该粒子质量比氢原子小
D．该粒子质量数为4
【答案】AD
【解析】由题意可知，此粒子是由四个中子构成的，所以它的核电荷数为零，不显电性，A正确，B错误；该粒子的质量数为4，故质量比氢原子大，C错误，D正确．
6．卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是 ( )
A．电子数与质子数相等
B．绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比
C．原子核的核电荷数等于质子数
D．质子和中子的质量几乎相等
【答案】B
【解析】绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的质量与电荷量之比，故原子核内还存在不带电的中子，B正确．
课后提升训练
考点1 天然放射现象及三种射线
1．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东等地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用 ( )
基础对点练
A．γ射线对正常细胞无伤害作用
B．γ射线的穿透能力很强
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
【答案】BC
【解析】γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，但其对正常的细胞不是没有伤害作用，A错误，B、C正确，γ射线波长很短，衍射能力也很差，D错误．
2．如图，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．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
【答案】C
【解析】γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C正确．
3．下列现象中，属于原子核变化的是 ( )
A．光电效应 B．天然放射现象
C．α粒子散射 D．阴极射线在磁场中发生偏转
【答案】B
【解析】光电效应是光照射到金属表面产生光电子的现象，和原子核变化无关，A错误；天然放射现象中放射出的三种射线均来自于原子核，属于原子核变化，B正确；α粒子散射实验是用α粒子轰击金属箔来研究原子结构，与原子核变化无关，C错误；阴极射线在磁场中发生偏转，是因为受到了洛伦兹力，与原子核变化无关，D错误．
考点2 原子核的组成
4．复旦大学物理系张远波教授课题组在二维材料研究领域取得突破，成功制备了新型二维半导体材料——少层黑磷(磷烯)．已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的．图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是 ( )
A．黑磷是晶体材料
B．黑磷和白磷是同位素
C．黑磷没有固定的熔点
D．黑磷的微观各层结构都不同，每
层内部结构松散
【答案】A
【解析】黑磷的微观结构呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而具有固定的熔点，A正确，C错误；质子数(即原子序数)相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑磷属于同素异形体，不属于同位素，B错误；黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密，D错误．
5．以下说法正确的是 ( )
C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数
D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数
【答案】D
【解析】钍核的质量数为234，质子数为90，A错误；铍核的质子数为4，中子数为5，B错误；同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，C错误，D正确．
6．(2025年河源期末)如图所示，在牛奶灌装生产线上，传送带一侧设置一个放射源，另一侧放置射线接收器，调整放射源和接收器之间的距离，使得射线刚好不能穿透装满牛奶的纸盒．每当传送带上的纸盒经过放射源位置时，若接收器检测不到射线，说明牛奶已经灌
综合提升练
满；若接收器仍能检测到射线，说明牛奶未灌满，不合格．
使用的射线是 ( )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．紫外线
【答案】B
【解析】α射线穿透能力最弱，用纸就能挡住，但对空气的电离能力很强；β射线能穿透几毫米的铝板；γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米的铅板，且对食品的破坏能力也最强，紫外线更不能穿透纸盒，则该生产线使用的射线是β射线．故选B．
【答案】AC
8．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)
(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线？
(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在题图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从α、β和γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)
解：(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．
(2)如图所示．(共61张PPT)
第五章 原子核
4 核裂变与核聚变
1．知道重核裂变的产物和链式反应发生的条件(重点)．2．知道核聚变，了解受控聚变反应(重点)．3．会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量(重难点)．
课前 自主预习
核裂变
1．重核的裂变
(1)核裂变：用________轰击铀核，铀核分裂成质量________的两部分，并释放出能量的核反应过程叫作核裂变．
(2)裂变能：核裂变________出的能量称为裂变能，也称核能或原子能．核裂变是释放核能的方法之一．
(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：
中子
相近
释放
2．链式反应
(2)条件：发生链式反应必须具备两个条件：①铀核的体积达到____________；②必须存在持续不断的_________．
链式反应
最小
临界体积
中子源
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_______ _______，用于发电．
4．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
水泥层
放射性
核聚变与受控热核反应
1．核聚变
(1)定义：两个轻核结合成___________的核，并释放出_______的反应．
质量较大
能量
(3)条件：
①轻核的距离要达到__________以内．
②需要加热到很高的________，因此又叫____________．
10－15 m
温度
热核反应
(4)应用：目前，热核反应主要用在核武器上，那就是________，需要用__________爆炸产生的高温高压引发核爆炸．
(5)太阳能：太阳的主要成分是氢，太阳中心温度可达1.5×107 K，在此高温下，氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，太阳能就来自于太阳内部__________释放的核能．
氢弹
原子弹
核聚变
2．受控热核反应
(1)聚变的优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁，控制温度，可控制反应，而且生成的废物数量少、易处理．
(2)聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温．
(3)控制方法．
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________从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应．
环流器
激光
课堂 重难探究
探究重核裂变反应
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：
2．链式反应的条件
(1)有慢中子轰击．
(2)铀块的体积大于临界体积，或铀块的质量大于临界质量．以上两个条件满足一个，则另一个条件自动满足．
对重核裂变的理解
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．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
【答案】D
【解析】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即发生核反应，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其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过，碰不到原子核，则链式反应不会发生．
变式1 (多选)中子的发现对认识原子核内部结构是一个转折点，具有重大的理论意义，也为原子能的利用开辟了道路，可以说中子敲开了人类进入原子能时代的大门．下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表中子的有 ( )
【答案】AD
裂变中核能的计算
(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；
(2)已知铀(U)核的质量为235.049 3 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u．又知1 u＝1.660 6×10－27 kg，试计算一个铀核裂变释放的能量．
解：(1)根据电荷数和质量数守恒，可得
Zr的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－143－3×1＝90．
(2)方法一：质量亏损
Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.217 4 u．
一个铀核裂变释放能量
ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.217 4×931.5 MeV≈202.5 MeV．
方法二：Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.217 4 u＝0.217 4× 1.660 6×10－27 kg≈3.6×10－28 kg，
ΔE＝Δmc2＝3.6×10－28×(3×108)2 J＝3.24×10－11 J．
【答案】B
核电站
1．核反应堆的组成
核反应堆由堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分组成．其中控制棒用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度．之所以把它叫作“堆”，是因为世界上第一个核反应堆是由石墨块(用以控制反应速度)和金属铀块(反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的．
2．核电站发电的主要原理
核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高．水或液态的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．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．
对原子核反应堆的理解
例3 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
【答案】C
【解析】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，镉棒能自动插入，多吸收中子，反之，自动抽出，少吸收中子，故镉棒也叫控制棒，C正确．
变式3 (多选)如图是核电站工作流程图，关于核能，下列说法正确的是 ( )
A．核反应堆可以把核能直接转化为电能
B．核反应堆是利用原子核衰变过程产生能量
C．核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能
D．水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线
【答案】CD
【解析】核反应堆把核能转化为内能，再转化为电能，A错误；核反应堆利用的是核裂变过程产生的能量，B错误；核反应堆中发生核反应要放出热量，则核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能，C正确；水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线，D正确．
探究核聚变反应
1．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．
2．重核裂变与轻核聚变的区别
核反应 重核裂变 轻核聚变
放能原理 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
放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍 核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多 核反应 重核裂变 轻核聚变
原料的 蕴藏量 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
可控性 速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能 目前，除氢弹以外，人们还不能控制它
对核聚变的理解
例4 (多选)下列说法正确的是 ( )
A．聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B．要使轻核发生聚变反应，必须使核之间的距离接近到1×10－15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功
D．热核反应只有在人工控制下才能发生
【答案】AB
【解析】由质能方程可知，A正确；轻核结合成质量较大的核，必须使轻核间的距离达到核力能发生作用的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确，C错误；热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错误．
【答案】D
聚变中核能的计算
例5 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 u．
(1)写出聚变方程；
(2)释放出的核能有多大？
(3)平均每个核子释放的能量有多大？
【答案】D
小练 随堂巩固
1．(多选)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，但不一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小
D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
【答案】BD
【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．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其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，D正确．
2．(2024年武汉调研)2024年2月29日，国际热核聚变实验堆(ITER)组织与中核集团牵头的中法联合体正式签署真空室模块组装合同，中国将再次为ITER计划顺利推进贡献智慧和力量．下列核反应方程，属于热核反应的是 ( )
【答案】A
【解析】热核反应是两个轻核结合成质量较大的核，可在瞬间产生大量热能，A正确，B、C、D错误．
【答案】D
【答案】C
【答案】C
课后提升训练
考点1 核裂变和核电站
基础对点练
A．53，89 B．56，86
C．53，86 D．56，89
【答案】D
【解析】根据质量数与电荷数守恒有235＋1＝144＋y＋3，92＝x＋36，解得x＝56，y＝89，故选D．
【答案】B
【答案】B
【解析】聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采用铀核的裂变反应，可控的轻核聚变尚在实验阶段．
4．下列四个核反应方程，属于聚变的是 ( )
【答案】B
【解析】A中核反应是原子核的人工转变，A错误；B中核反应是轻核结合成较重的原子核，属于聚变，B正确；C中核反应是高能粒子轰击原子核使之转变为另一种原子核，属于原子核的人工转变，C错误；D中核反应是重核分裂成两个质量较小的原子核，属于裂变，D错误．
A．X为质子
B．该核反应前后核子的总质量相等
C．该核反应释放的核能为3E2－4E1
D．氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1
【答案】C
(2)取质子的质量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s．则α粒子的结合能为________．(计算结果保留两位有效数字)．
【答案】(1)3 大于 (2)4.3×10－12 J
综合提升练
(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差为Δm＝2mp＋2mn－mα，
结合能ΔE＝Δmc2，代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J．(共58张PPT)
第五章 原子核
3 核力与结合能
1．知道核力的概念与特点(重点)．2．理解结合能与平均结合能的概念，知道核反应中的质量亏损(重点)．3．知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系，能进行基本的核能计算(重难点)．
课前 自主预习
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____________的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在____________m之内．
(3)核力的饱和性：每个核子只跟_____________发生核力作用．
核子
强相互作用
1.5×10－15
相邻的核子
3．四种基本相互作用
结合能和质量亏损
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，称作比结合能，也叫________结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越______________，____________的原子核的比结合能最大，最稳定．
核子
能量
核子数
平均
牢固、稳定
中等大小
3．质能方程
物体的能量与它们质量的关系是E＝______．
4．质量亏损
原子核的质量________组成它的核子的质量之和的现象．
mc2
小于
课堂 重难探究
探究核力与四种基本相互作用
1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用
(1)引力相互作用，万有引力主要在宏观尺度上发挥主导作用．万有引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．
(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．
(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．
(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18 m，作用强度则比电磁力小．
2．核力的性质
(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．
(2)核力是短程力．约在10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8× 10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失．
(3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用．
(4)核力具有电荷无关性．
例1 下列对核力的认识正确的是 ( )
A．任何物体之间均存在核力
B．核力广泛存在于自然界中的核子之间
C．核力只存在于质子之间
D．核力只发生在相距1.5×10－15 m内的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力
【答案】D
【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间，D正确，A、B、C错误．
变式1 下列说法正确的是 ( )
A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核要释放核能
B．重核发生裂变时需要吸收能量
C．核力是核子间的万有引力和库仑力的合力
D．中子与中子之间的核力一定大于中子与质子间的核力
【答案】A
【解析】比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时，总结合能增加，因此要释放核能，A正确；重核裂变时有质量亏损，释放能量，B错误；核力是核子间的强相互作用力，C错误；核力是短程力，与核子间的距离有关，由于距离未知，则中子与中子之间的核力不一定大于中子与质子间的核力，D错误．
探究结合能和质量亏损
1．比结合能与原子核稳定的关系
(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定．
(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定．
(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．
2．对质能方程和质量亏损的理解
(1)质能方程．
质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝mc2．
(2)质量亏损．
质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．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，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2．
3．核能的计算方法
(1)根据质量亏损计算．
①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm．
②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．
(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算．
根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，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．其中Δm的单位是u，ΔE的单位是 MeV．
对结合能和比结合能的理解
例2 (多选)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
【答案】AD
【解析】由自由核子结合为原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；核子越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．
【答案】C
对质量亏损和质能方程的理解
例3 下列说法中，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．因为在核反应中能产生能量，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
【答案】B
【解析】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，A错误，B正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，C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，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，D错误．
【答案】C
核能的计算
【答案】D
变式4 (2025年湛江检测)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的是 ( )
【答案】B
小练 随堂巩固
1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于 ( )
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
【答案】B
【解析】分子力作用范围约在10－10 m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在这个距离上分子力不存在．在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．
2．下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是 ( )
A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力
B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小
C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
【答案】C
【解析】维系原子核稳定的力是核力，核力可以表现为相邻核子间的相互吸引力，又可以表现为排斥力，A错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力远比库仑力大，B错误；比结合能小的原子核结合或分解成比结合能大的原子核时释放核能，故C正确；根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误．
【答案】B
4．我国第四代反应堆钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破．该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀．铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量．下列说法正确的是 ( )
【答案】A
【解析】钍核中的中子数为232－90＝142，A正确；钍核经过4次β衰变后原子核内四个中子转化成了质子，转化成钚，而不是铀，故B错误；钍核衰变后，释放核能，核子的比结合能增加，C错误；钍核的半衰期由原子核内部性质决定，与钍核的数量无关，D错误．
A．m＝5，n＝10
B．m＝5，n＝11
C．该核反应释放的能量为(mLi＋mα－mn－mX)c2
D．该反应类型属于α衰变
【答案】A
【解析】据核反应中核电荷数与质量数守恒，可知α粒子内有2个质子，核子数为4，所以m＝2＋3＝5，n＋1＝4＋7，解得n＝10，A正确；B错误；由质能方程得该核反应释放的能量为ΔE＝(mn＋mX－mLi－mα)c2，C错误；该反应属于人工转变或裂变反应，衰变反应是原子核自发进行的，反应前只有一个核，D错误．
【答案】A
课后提升训练
考点1 核力与四种基本相互作用
1．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，则三种力从大到小的顺序是 ( )
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
基础对点练
【答案】D
【解析】核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，D正确．
2．(多选)关于核力，下列说法正确的是 ( )
A．核力是一种特殊的万有引力
B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用
C．核力是原子核稳定存在的原因
D．核力是一种短程强相互作用
【答案】CD
【解析】核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围约1.5×10－15 m，原子核的半径数量级为10－15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因．故选C、D．
【答案】B
4．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，反应方程为γ＋D→p＋n．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 ( )
【答案】C
5．2022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
【答案】C
综合提升练
A．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大后减小
【答案】C (共39张PPT)
第五章 原子核
5 “基本”粒子
1．了解构成物质的“基本粒子”(重点)．2．知道粒子的分类及其应用，了解夸克模型(难点)．3．了解粒子物理的发展史．
课前 自主预习
“基本”粒子
1．“基本”粒子不基本
(1)直到19世纪末，人们都认为光子、电子、________和________是基本粒子．
(2)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上__________组成的，并发现________、_______等本身也有复杂结构．
质子
中子
基本粒子
质子
中子
2．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，可将粒子分为四大类：_______、________、_____________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，带电量为_______或______．
正电子
μ子
强子
轻子
规范玻色子
希格斯玻色子
夸克
课堂 重难探究
对“基本”粒子的理解
1．粒子的分类
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
强子 参与强相互作用 质子、中子、介子、超子 强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子
分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注
轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 未发现内部结构
规范 玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子、胶子 光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用
希格斯 玻色子 通过希格斯场的量子激发 希格斯玻色子 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量
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)．
(4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷．
下列说法正确的是 ( )
【答案】AD
变式1 (多选)下列叙述正确的是 ( )
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．目前发现的轻子只有4种
【答案】ABD
变式2 关于粒子，下列说法正确的是 ( )
A．质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷
B．强子都是带电的粒子
C．目前发现的轻子只有8种
D．光子属于轻子
【答案】A
【解析】许多粒子都有自己的反粒子，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，则质子的反粒子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷，A正确；有的强子带电，有的强子不带电，B错误；目前发现的轻子只有6种，C错误；质子和中子属于强子，光子属于规范玻色子，D错误．
小练 随堂巩固
1．下列说法的正确的是 ( )
A．目前，人们认为粒子界由夸克、强子、轻子构成
B．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子
C．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子
D．夸克的带电荷量是电子电荷量的整数倍
【答案】B
2．贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器．贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是 ( )
C．贫铀炸弹会使人患皮肤癌和白血病，是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
【答案】D
【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，衰变方程满足质量数和电荷数守恒，A正确，不符合题意；铀238和铀235质子数相同，质量数不同，互为同位素，B正确，不符合题意；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C正确，不符合题意；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D错误，符合题意．
3．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质．1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是 ( )
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
【答案】B
【解析】反氢原子的结构应该是由反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成．
4．(多选)下列说法中正确的是 ( )
A．质量相同、电荷等值而电性相反的粒子叫作反粒子
B．光子是传递电磁相互作用的，属于媒介子
C．轻子就是质量很轻的粒子
D．强子就是参与强相互作用的粒子
【答案】ABD
【解析】所谓反粒子，即质量相同且电荷等值而电性及其他一些物理性质相反的粒子；强子是参与强相互作用的粒子；轻子的质量不一定很轻，如τ子的质量比核子的质量还大．
5．科学家们正在设法寻找“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质量和相同电荷量，但电荷的电性相反，据此，如果有反α粒子，则它的质量数为________，电荷数为________．
【答案】4 －2
课后提升训练
考点1 发现微观粒子
基础对点练
【答案】C
2．人类认识微观世界是逐步深入的，下列微观粒子按发现顺序从先到后正确的是 ( )
A．夸克、原子核、质子、原子
B．夸克、质子、原子核、原子
C．原子、原子核、质子、夸克
D．质子、原子核、原子、夸克
【答案】C
【解析】人类认识微观世界是逐步深入的，下列微观粒子发现顺序从先到后是：原子、原子核、质子、夸克．故选C．
考点2 微观粒子的种类
3．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子电荷量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质．1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子．这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是 ( )
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
【答案】B
【解析】氢原子是由质子和电子构成，那么反氢原子也应由它们的反粒子构成，即反质子和反电子，B正确，A、C、D错误．
4．(多选)下列说法中正确的是 ( )
A．质量相等且电荷等值，但电性相反的粒子是反粒子
B．光子是传递电磁相互作用的，属于规范玻色子
C．轻子是质量很轻的粒子
D．强子是参与强相互作用的粒子
【答案】ABD
【解析】反粒子与其对应的粒子具有相同的质量和电量，但它们电性相反，A正确；光子是传递电磁相互作用的媒介子，属于规范玻色子，B正确；轻子是不参与强相互作用的粒子，强子是参与强相互作用的粒子，C错误，D正确．
考点3 粒子的组合
5．(多选)(2025年清远期末)下列所述正确的是 ( )
A．强子是参与强相互作用的粒子
B．轻子是不参与强相互作用的粒子
C．胶子是轻子中的一种粒子
D．微观粒子是通过交换规范玻色子发生相互作用
【答案】ABD
【解析】强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子，A正确；轻子是不参与强相互作用的粒子，电子是最早发现的轻子，B正确；胶子是负责在两个夸克之间传递强作用力的基本粒子，类似光子负责在两个带电粒子之间传递电磁力一般，胶子无质量，可知胶子不是轻子，C错误；粒子之间的基本相互作用是通过交换某种粒子来传递的，即基本相互作用都是由媒介粒子传递的，这类媒介粒子统称为规范玻色子，即微观粒子是通过交换规范玻色子发生相互作用，D正确．
综合提升练
【答案】(1)0和0 (2)8.2×10－14 原因略
【解析】(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0．
