课件33张PPT。第四章 章末总结内容索引
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知识网络原子核原子核的组成——核子衰变核反应类型质子( )?
中子( )三种射线：α射线、β射线、γ射线?
两种衰变：α衰变、β衰变?
半衰期人工
转变质子的发现：
中子的发现：
正电子的发现：重核裂变：轻核聚变：核能爱因斯坦质能方程： 或__________
核能的利用：核电站、核武器E＝mc2ΔE＝Δmc2
题型探究一、对核反应方程及类型的理解1.四类核反应方程的比较2.解题时注意事项
(1)熟记一些粒子的符号(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒.例1 (多选)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中，表述正确的是解析答案√√√解析 我们要对人工转变、聚变、裂变、衰变的定义作深入认识，根据各种定义可知：A是原子核的人工转变的反应方程式；
B是聚变的核反应方程式；
C并不是α衰变，而是人工转变，衰变是自发进行的，不受外界因素的影响；
D是裂变的核反应方程式.故A、B、D正确.针对训练1 在下列四个核反应方程式中，X表示中子的是______，属于原子核的人工转变的是____.解析答案BCDAB解析 在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒，据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，对A，未知粒子的质量数：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子( )；
对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数：13＋2＝15＋y，y＝0，所以X是中子( )；
对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，X也是中子( )；
对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，X也是中子( )，故方程中X是中子的核反应为B、C、D，其中A、B为原子核的人工转变.二、半衰期及衰变次数的计算例2 (多选)关于原子核的有关知识，下列说法正确的是
A.天然放射性射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核内
B.放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定
从而产生γ射线
C.氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后
一定衰变为钋218
D.平均结合能越大，原子越容易发生衰变√√解析答案解析 因为半衰期是统计规律，对单个原子核没有意义，所以C项错；
平均结合能描述原子核的稳定性，平均结合能越大，原子核越稳定，越不容易发生衰变，所以D项错.解析答案图1√三、核能的计算1.利用质能方程来计算核能
(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能.方程ΔE＝Δmc2中若Δm的单位用“kg”、c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”；若Δm的单位用“u”，可直接用质量与能量的关系式推算ΔE，此时ΔE的单位为“兆电子伏(MeV)”，即1 u＝1.66×10－27 kg，相当于931.5 MeV，即原子质量单位1 u对应的能量为931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用.2.利用平均结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数.核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能.例3 已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时
A.释放出4.9 MeV的能量
B.释放出6.0 MeV的能量
C.释放出24.0 MeV的能量
D.吸收4.9 MeV的能量√解析答案解析 依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为
，因氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为
7.1 MeV，故结合前氘核的能量为E1＝2×1.1 MeV，结合后氦核的能量E2＝4×7.1 MeV，可知吸收的能量为ΔE＝2E1－E2＝－24.0 MeV，式中负号表示释放核能，故选C.例4 用中子轰击锂核( )发生核反应，生成氚核( )和α粒子，并放出
4.8 MeV的能量.已知1 u相当于931.5 MeV的能量.
(1)写出核反应方程；解析答案(2)求出质量亏损；解析答案答案 0.005 2 u解析答案(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，且核反应释放的能量全部转化为新生核的动能，则氚核和α粒子的动能比是多少？答案 4∶3解析答案(4)在问题(3)的条件下，α粒子的动能是多大？答案 2.06 MeV
达标检测1.氪90( )是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90( )，这些衰变是
A.1次α衰变，6次β衰变
B.4次β衰变
C.2次α衰变
D.2次α衰变，2次β衰变√解析答案1234解析 解法一 推理计算法
根据衰变规律，β衰变不影响核的质量数，发生一次β衰变，核电荷数增加1；发生一次α衰变，质量数减少4，核电荷数减少2， 衰变为 ，质量数不变，故未发生α衰变；核电荷数增加4，一定是发生了4次β衰变.1234由质量数守恒得90＝90＋4x
由电荷数守恒得36＝40＋2x－y
解得x＝0，y＝4，即只经过了4次β衰变，选项B正确.2.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”.
(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：答案1234答案解析12343.在下列描述核反应过程的方程中，属于α衰变的是___，属于β衰变的是____，属于裂变的是___，属于聚变的是___.(填正确答案标号)答案1234FCABE(1)此核反应中放出的能量ΔE为_________.答案解析1234解析 此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：
Δm＝(2×2.013 6－3.015 6－1.007 3) u＝0.004 3 u，
ΔE＝Δmc2＝0.004 3×931.5 MeV≈4.005 MeV.4.005 MeV(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是__________.答案解析12341.001 MeV1234解析 因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零.因核反应中的动量守恒，故碰后氚核和质子的总动量也为零.设其动量分别为p1、p2，必有p1＝－p2.
设碰后氚核和质子的动能分别为Ek1和Ek2，故新生的氚核具有的动能为课件28张PPT。第四章 第一节 走进原子核学习目标
1.了解什么是放射性和天然放射现象.
2.知道原子核的组成.内容索引
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知识探究一、放射性的发现1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象.是否所有的元素都具有放射性？答案 原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于等于83的元素，有的也能放出射线.答案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.物质发射 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 的现象叫做天然放射现象.
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，有的也能放出射线.贝克勒尔射线放射性射线大于小于等于判断下列说法的正误.
(1)1896年，法国的玛丽·居里首先发现了天然放射现象.( )
(2)原子序数大于83的元素都是放射性元素.( )
(3)原子序数小于83的元素都不能放出射线.( )×√×二、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，叫做 ，用
或 表示，其质量为mp＝ .
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：用实验证明了中子的存在，用 表示，中子的质量非常接近质子的质量.卢瑟福质子p1.67×10－27 kg不带电n3.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，叫做原子核的电荷数.
(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，这个倍数叫做原子核的 .质子中子整数质子中子质量数(4)原子核的质量数＝ ＋ 核电荷数＝原子核的 ，即元素的原子序数X------ 元素符号质子数中子数质子数判断下列说法的正误.
(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子.( )
(2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数.
( )
(3)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等.( )×√×
题型探究一、天然放射现象元素的放射性
(1)一种元素的放射性与是单质还是化合物无关，这就说明射线跟原子核外电子无关.
(2)射线来自于原子核说明原子核内部是有结构的.例1 物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上.下列说法正确的是
A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析答案√解析 放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A正确；
电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B错误；
α粒子散射实验否定了汤姆生提出的葡萄布丁模型，建立了核式结构模型，C错误；
密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误.二、原子核的组成原
子
核 大小：很小，半径为10－15～10－14 m组成质子：电荷量e＝＋1.6×10－19 C
质量mp＝1.672 623 1×10－27 kg中子：电荷量e＝0
质量mn＝1.674 928 6×10－27 kg2.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.例2 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？解析答案答案 88 138解析 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.解析答案(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)解析 镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.答案 1.41×10－17 C(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？解析答案答案 88解析 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.针对训练 在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为 He，He中的4和2分别表示
A.4为核子数，2为中子数
B.4为质子数和中子数之和，2为质子数
C.4为核外电子数，2为中子数
D.4为中子数，2为质子数解析答案√解析 根据 所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数.原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数. He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2， He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.
达标检测1.下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A.α粒子散射现象 B.天然放射现象
C.光电效应现象 D.原子发光现象√解析答案解析 α粒子散射现象说明了金箔原子中有一个很小的核；光电效应现象说明了光的粒子性，原子发光现象说明核外电子跃迁具有量子化的特征；只有天然放射现象才能说明原子核具有内部结构，选项B正确.1234562.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子，此后他预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)，他的主要依据是
A.核的质量大于核外电子的质量
B.核的质量大于核内质子的质量
C.核电荷数与核内质子数相等
D.核电荷数在数值上只有质量数的一半或还少些答案√1234563.下列各种粒子中，属于一切原子核组成部分的是
A.质子 B.电子
C.α粒子 D.中子√答案解析解析 原子是由原子核和核外电子组成的，而原子核还可以再分，它是由更小的粒子：质子和中子组成的，但氢原子核中没有中子，所以属于一切原子核组成部分的是质子.1234564.(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是
A.原子核(除氢核外)由质子和中子构成
B.质子和中子统称为核子
C.卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在
D.卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在√√答案解析√解析 原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在.1234565.若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对 的原子来说
A.x＝92 y＝92 z＝235
B.x＝92 y＝92 z＝143
C.x＝143 y＝143 z＝92
D.x＝235 y＝235 z＝325答案解析√解析 在 中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝92；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝92；中子数等于质量数减去质子数，z＝235－92＝143，所以B选项正确.1234566. Rn核的质子数为___，中子数为___，质量数为___，核电荷数
为____.8613622286答案123456课件30张PPT。第四章 第三节 放射性同位素学习目标
1.知道什么是核反应，能够熟练写出核反应方程.
2.知道什么是同位素、放射性同位素和人工放射性同位素.
3.了解放射性同位素在生产和科学领域的应用，知道射线的危害及防护.内容索引
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知识探究答案 (1)它的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核，并产生新的粒子.
(2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律.一、核反应1.核反应的实质是什么？它符合哪些规律？答案2.如何实现原子核的人工转变？常见的人工转变的核反应有哪些？答案答案 (1)人为地用α粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变.
(2)常见的人工转变的核反应有：1.核反应：利用天然放射性的高速 或利用人工加速的 去轰击 ，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应.
2.核反应的实质：以基本粒子(α粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并 .粒子粒子原子核放出某一粒子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方程：(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：(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方程：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 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 变化，它不受物理、化学条件的影响.
(2)相同点
人工转变与衰变过程一样，在发生的过程中 与 都守恒；反应前后粒子总动量守恒.原子核自发质量数电荷数判断下列说法的正误.
(1)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.( )
(2)核反应是用粒子轰击原子核，利用粒子与原子核的碰撞将原子核打开.( )
(3)卢瑟福利用α粒子轰击铍并发现了中子.( )
(4)原子核的人工转变，需要一定的装置和人为条件，不是原子核的自发变化.( )×√×√二、放射性同位素1.同位素：具有相同 数而 数不同的原子，互称同位素.
2.放射性同位素：具有 的同位素，叫做放射性同位素.
3.约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时发现正电子的核反应方程为：
，其中 是 的一种放射性同
位素.质子中子放射性三、放射性同位素的应用1.利用放射性同位素放出的射线可进行 探伤、消除 、培育 、治疗癌症.
2.放射性同位素可以作为 原子.
3.利用元素的 可推断地层或古代文物的年代.
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？静电良种示踪半衰期答案 半衰期短的.因为半衰期短的放射性废料容易处理.γ4.放射线的危害及防护
(1)α射线具有 的电离作用，但 能力很弱；
(2)β射线有较强的 能力，但电离作用较弱；
(3)γ射线电离作用 ，穿透能力 .
辐射防护的基本方法有： 、 和 .很强穿透穿透最小很强时间防护距离防护屏蔽防护判断下列说法的正误.
(1)放射性同位素 ，既可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得.( )
(2)用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期.( )√×
题型探究一、核反应及核反应方程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.核反应的规律
质量数守恒，电荷数守恒.
3.人工转变与衰变的比较
(1)不同点：人工转变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、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.例1 完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的核反应方程.解析答案答案 见解析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.二、放射性同位素及其应用1.放射性同位素的分类
(1)天然放射性同位素.
(2)人工放射性同位素.
2.放射性同位素的主要作用
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性.
(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延长保存期等.
(3)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.
(4)医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症.例2 (多选)关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是
A.利用γ射线使空气电离，把静电荷导走
B.利用γ射线照射植物的种子，使产量显著增加
C.利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪
原子答案√√1.用射线来测量厚度，一般不选取α射线是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的.
2.给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保存期一般选取γ射线.
3.使用射线时安全是第一位的.
达标检测A.卢瑟福通过该实验提出了原子核式结构模型
B.实验中是用α粒子轰击氮核
C.卢瑟福通过该实验发现了质子
D.原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒解析答案√1234解析 卢瑟福用α粒子轰击金箔散射的实验，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
用α粒子轰击氮核首次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B、C正确；
核反应方程质量数和电荷数是守恒的，故D正确.12342.(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是
A.放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样
B.放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C.放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得
D.以上说法均不对答案√1234√解析 放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确；
大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误.解析答案解析1234解析 依据核反应方程的两个基本规律：质量数守恒和电荷数守恒，即可得出选项D正确.A.X是质子，Y是中子，Z是正电子
B.X是正电子，Y是质子，Z是中子
C.X是中子，Y是正电子，Z是质子
D.X是正电子，Y是中子，Z是质子√4.用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素.放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用.
(1)带电的验电器在射线照射下电荷会很快消失.其原因是
A.射线的贯穿作用
B.射线的电离作用
C.射线的物理、化学作用
D.以上三个选项都不是答案解析1234√解析 因射线的电离作用，空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失.1234解析 把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质.这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到了哪里，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律.人们把具有这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.(2)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做________.答案解析1234示踪原子课件44张PPT。第四章 第二节 放射性元素的衰变学习目标
1.知道三种射线的特征，知道衰变的概念.
2.知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的，会写α、β衰变方程.
3.知道什么是半衰期，会利用半衰期解决相关问题.内容索引
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知识探究一、原子核的衰变1.怎样用电场或磁场判断α、β、γ射线粒子的带电性质？答案 让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电.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.或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，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.答案2.如图1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？答案 α衰变时，质子数减少2，中子
数减少2.图1(2)当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？答案 β衰变时，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.答案原子核的衰变
1.对三种射线的认识氦核电子光子c2.定义：原子核放出 或 ，变成另一种原子核的过程.铝板弱强铅板强弱α粒子β粒子3.衰变类型
(1)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变过程.放出一个α粒子后，核的质量数 ，电荷数 ，成为新核.
(2)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变过程.放出一个β粒子后，核的质量数 ，电荷数 .
4.衰变规律：原子核衰变时 和 都守恒.
5.衰变的实质
(1)α衰变的实质：2个 和2个 结合在一起形成α粒子.
(2)β衰变的实质：核内的一个 转化为了一个 和一个 .
(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.减少4减少2不变增加1电荷数质量数中子质子中子电子质子判断下列说法的正误.
(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力.( )
(2)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.( )
(3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强.( )
(4)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变.( )
(5)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外.( )×√×××二、半衰期(1)什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？答案 半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.答案(2)某放射性元素的半衰期为4天，若有10个这样的原子核，经过4天后还剩5个，这种说法对吗？答案 半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况，因此，经过4天后，10个原子核有多少发生衰变是不能确定的，所以这种说法不对.答案半衰期
1.定义：放射性元素的原子核因衰变减少到原来的 所经过的时间.
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 .一半不同核内部自身因素无关3.适用条件：半衰期描述的是 ，不适用于单个原子核的衰变.
4.半衰期公式：N＝ ，m＝ ，其中T1/2为半衰期.统计规律判断下列说法的正误.
(1)同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长.( )
(2)把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变.( )
(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用.( )
(4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后只剩下一个氡原子核.( )×√××
题型探究一、三种射线1.三种射线的实质
α射线：高速氦核流，带2e的正电荷；
β射线：高速电子流，带e的负电荷；
γ射线：光子流(高频电磁波)，不带电.
2.三种射线在电场中和磁场中的偏转
(1)在匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，
α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，在同样的条件
下，β粒子的偏移大，如图2所示.图2(2)在匀强磁场中，γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，如图3所示.图3例1 如图4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，MM′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解析答案√图4解析 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而偏转，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.例2 (多选)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解析答案√√解析 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r＝ ，将数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比A对，B错；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C错，D对.对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比三种射线的鉴别
1.α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种.
2.α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转.
3.α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反.二、原子核的衰变规律和衰变方程1.衰变种类、实质与方程实质：原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象.实质：原子核中的一个中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：2.确定原子核衰变次数的方法与技巧
(1)方法：设放射性元素 经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素 ，则衰变方程为：根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.(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.例3
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？ 解析答案答案 8 6解析 设 衰变为 经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x ①
92＝82＋2x－y ②
联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变.解析答案解析 由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增加1，故 较 质子数少10，中子数少22.答案 10 22(3)综合写出这一衰变过程的方程.解析答案 针对训练1 原子核 经放射性衰变①变为原子核 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ，再经放射性衰变③变为原子核 .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衰变解析答案√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.三、对半衰期的理解及有关计算例4 放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖.
(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的 ，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程.解析答案(2)若测得一古生物遗骸中的 含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？解析答案答案 11 460年针对训练2 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是 ____.已知 的半衰期约为3.8天，则约经过____天，16 g的 衰变后还剩1 g.解析答案15.2解析 根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为 .根据m余＝m原 得＝4，代入T1/2＝3.8天，解得t＝
3.8×4天＝15.2天.
达标检测1.下列说法正确的是
A.α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速
B.β射线能穿透几毫米厚的铅板
C.γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D.β射线的粒子和电子是两种不同的粒子√答案123452.(多选)以下关于天然放射现象，叙述正确的是
A.若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短
B.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C.α射线是原子核衰变产生的，它有很强的电离作用
D.γ射线是原子核产生的，它是能量很大的光子流√12345√解析答案解析 半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，半衰期不变，故A错误；
β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；
α射线是原子核衰变产生的，是氦的原子核，它有很强的电离作用，穿透能力很弱，选项C正确；
γ射线是原子核发生α或β衰变时产生的，它是能量很大的光子流，选项D正确.123453.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√答案解析12345解析 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核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自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误.123454.某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B，再进行一次α衰变变成原子核C，则
A.核C的质子数比核A的质子数少2
B.核A的质量数减核C的质量数等于3
C.核A的中子数减核C的中子数等于3
D.核A的中子数减核C的中子数等于5√答案解析解析 原子核A进行一次β衰变后，一个中子转变为一个质子并释放一个电子，再进行一次α衰变，又释放两个中子和两个质子，所以核A比核C多3个中子、1个质子，选项C正确，A、B、D错误.123455.(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.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案解析√12345√解析 因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；
12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；
根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；
外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误.12345课件35张PPT。第四章 第五节 裂变和聚变学习目标
1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.
2.掌握核聚变的定义及发生条件.
3.会计算裂变、聚变所释放的能量.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、核裂变和链式反应如图1为铀核裂变示意图.答案图1(1)铀核裂变是如何发生的？答案 铀核的裂变
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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应.(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案 重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生，故铀核裂变不会自发地进行.要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应.答案对核裂变和链式反应的理解
1.核裂变
重核被中子轰击后分裂成两个较轻的核，并放出 的过程.
2.铀核裂变
用 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
的反应是能量中子3.链式反应
由重核裂变产生的 使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应.
4.链式反应的条件
(1)铀块的体积 或等于临界体积或铀块的质量 或等于临界质量.
(2)有足够数量的 中子.中子大于大于慢判断下列说法的正误.
(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)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变.( )
(4)铀核裂变的产物是钡和氪，且固定不变，同时放出三个中子.( )×√××二、受控热核反应1.聚变
两个轻核结合成质量较大的核，释放出能量的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应.
2.聚变方程
3.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 m，这要克服电荷间巨大的库仑斥力作用，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，有一种方法就是给它们 ，使物质达到几百万度以上的高温.10－15加热判断下列说法的正误.
(1)核聚变时吸收能量.( )
(2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大.( )
(3)轻核聚变比裂变更完全、清洁.( )
(4)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度.
( )√×√√
题型探究一、核裂变与其释放核能的计算1.常见的裂变方程2.链式反应发生的条件
(1)铀块的体积大于或等于临界体积.体积超过临界体积时，保证中子能够碰到铀核.
(2)有足够浓度的铀235.
(3)有足够数量的慢中子.3.裂变反应的能量
铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量.一个铀235核裂变时释放的能量如果按200 MeV估算，1 kg铀235全部裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度以上的高温.
4.铀的同位素中铀235比铀238更容易发生链式反应.例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是
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的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
D.重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析答案√解析 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错误，D正确；
发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，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错误；
重核裂变时，核子数守恒，C错误.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，根本原因是重核的平均结合能比中等质量的核的平均结合能要小.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.例2 用中子轰击铀核( )，其中的一个可能反应是分裂成钡( )和氪
( )两部分，放出3个中子.各个核和中子的质量如下：
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.
试写出核反应方程，求出反应中释放的核能.解析答案解析 根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒，就可以写出核反应方程.根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能.则核反应前后的质量亏损为
Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28 kg，
由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28
×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.二、聚变及释放核能的计算1.核聚变的特点
(1)轻核聚变是放能反应：从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应.
(2)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.
(3)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.
(4)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.2.核聚变的应用
(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置.它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸.
(2)可控热核反应：目前处于探索阶段.3.重核裂变与轻核聚变的区别17.6解析 根据质量数和电荷数守恒可得x是 (中子).
核反应中的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u
所以该反应释放出的能量为ΔE＝Δm·c2≈17.6 MeV.解析答案解析答案针对训练 (多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是 C.根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比
裂变反应大得多
D.根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与
裂变反应相同√√根据轻核聚变特点，相同质量的核燃料，轻核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C正确.
达标检测A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少解析答案√1234解析 X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；
中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；
裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误.2.(多选)下列关于聚变的说法中，正确的是
A.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B.轻核聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫做热核反应
C.原子弹爆炸能产生几百万度以上的高温，所以氢弹可以利用原子弹引
发热核反应
D.太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自
发地进行√1234√√解析答案解析 轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，故必须克服库仑斥力做功，A正确；
要克服核子间作用力做功，必须使反应的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万度以上的高温，B正确；
热核反应必须在几百万度以上的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得，C正确；
在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错.1234A.(M－m1－m2)c2
B.(M＋m－m1－m2)c2
C.(M－m1－m2－9m)c2
D.(m1＋m2＋9m－M)c2答案解析1234√解析 铀235裂变时的质量亏损Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－m1－m2－9m)c2.4.太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，正电子质量为me＝0.000 55 u，结果保留两位小数，1 u相当于931.5 MeV的能量)
(1)写出这个核反应方程；答案解析1234(2)这一核反应能释放多少能量？答案解析1234答案 24.78 MeV解析 反应前的质量m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u，反应后的质量m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？答案解析1234答案 4.22×109 kg解析 由质能方程ΔE′＝Δm′c2得太阳每秒减少的质量课件27张PPT。第四章 第六节 核能利用
第七节 小粒子与大宇宙学习目标
1.了解裂变反应堆的工作原理.
2.了解核电站和核能利用的优缺点.
3.了解小粒子和大宇宙间的空间跨度和时间跨度.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、核反应堆及核电站1.核电站是利用核能发电，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 、重水或普通水作减速剂；
(3)控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉 的能力很强的特性，控制链式反应的速度.
2.工作原理
核燃料 释放能量，使反应区温度升高.反应堆铀棒石墨吸收中子裂变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，同时也使反应堆冷却.
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，___________来处理.循环流动水泥层放射性埋入深地层判断下列说法的正误.
(1)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度.( )
(2)核反应堆用过的核废料无毒无害.( )√×二、小粒子和大宇宙1.“基本粒子”不基本
(1)直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来人们发现了光子、电子、 、 ，并把它们叫做“基本粒子”.
(2)随着科学的发展，科学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.
2.发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，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：强子、轻子和媒介子.质子中子基本粒子质子中子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.
4.从小粒子到大宇宙——空间跨度
(1)大爆炸宇宙模型：大约150亿年前突然发生一次 ，其后逐渐诞生出恒星、星团、脉冲星、超新星、黑洞以及被称作类星体的遥远发光体等，经历150亿年演化成今天的宇宙世界.
(2)人类所能研究的物质世界的空间尺度：约从 到 ，共跨越了约42个数量级.夸克大爆炸10－15 m1027 m5.从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度
(1)宇宙的年龄的数量级： .
(2)微观粒子的最短寿命： .
(3)物质世界的时间尺度：约从 到 ，跨越了将近 个数量级.1018 s10－25 s10－25 s1018 s43
题型探究一、核反应堆与核电站1.核反应堆的主要部件及作用如下表：2.核电站发电的优点
(1)消耗的核燃料少.
(2)作为核燃料的铀在地球上可采储量大，所能提供的能量大.
(3)对环境的污染要比火力发电小.例1 如图1是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法中正确的是
A.铀235容易吸收快中子后发生裂变反应
B.快中子跟减速剂的原子核碰撞后的能量减少，
变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起
裂变反应
C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制
棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反
应的速度就会慢一些
D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰
撞控制棒后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些解析答案√图1解析 快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘获而引起裂变反应，选项B正确，A错误；
控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项C、D都错误.二、粒子的分类和夸克模型1.粒子的分类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 或 .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.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√解析答案
达标检测1.(多选)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答案√1234√√解析 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.12342.链式反应中，重核裂变时放出的可使裂变不断进行下去的粒子是
A.质子 B.中子 C.β粒子 D.α粒子1234解析答案√解析 在重核的裂变中，铀235需要吸收一个慢中子后才可以发生裂变，所以重核裂变时放出的可使裂变反应不断进行下去的粒子是中子.3.若π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克 或夸克 )和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e为元电荷.答案解析1234(1)按最简单的组成，π＋介子由谁和谁组成？答案 π＋介子是由夸克u和 反夸克组成的解析 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，夸克u带 和反夸克 带 合成电荷量为e.(2)按最简单的组成，π－介子由谁和谁组成？答案解析1234答案 π－介子由夸克d和反夸克 组成解析 π－介子带有－e的电荷量，是由一个夸克和一个反夸克组成的，夸克d带 和反夸克 带 合成电荷量为－e.4.裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核 为燃料的反应堆中，当 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为答案解析1234235.043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)，已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，此裂变反应释放出的能量是___ MeV.1801234解析 此裂变反应的质量亏损为：
(235.043 9＋1.008 7) u－(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7) u＝0.193 3 u，
由于1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，
ΔE＝931.5×0.193 3 MeV≈180 MeV.课件30张PPT。第四章 第四节 核力与结合能学习目标
1.知道核力及其性质.
2.知道重核与轻核中中子数与质子数的数量多少关系.
3.掌握结合能和平均结合能的概念.
4.知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程，并能进行有关核能的计算.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究答案 核子间(质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力.一、核力及其性质是什么力克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成一个稳固的原子核的？答案1.组成原子核的 之间有很 的相互作用力，使核子能够克服 而紧密地结合在一起，这种力称为核力.
2.核力是一种很 的力，在它的作用范围内核力比库仑力大的多.
3.核力是一种 力.在约0.5×10－15～2×10－15m的距离内主要表现为__ 力；大于2×10－15m的距离时核力就迅速减小为 ；在小于0.5×10－15m的距离内，核力又转变为强大的 力而使核子不融合在一起.核子强斥力库仑强短程引零斥判断下列说法的正误.
(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的.( )
(2)核力是一种很强的作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多.( )
(3)核力是一种短程力，只有在小于厘米级的距离才有核力表现.( )×√×二、重核与轻核答案 质子数与中子数相等.答案答案 中含有92个质子、146个中子； 中含有90个质子，144个中子.较重的原子核中中子数大于质子数.自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数 质子数，越重的原子核，两者相差越 .大于多判断下列说法的正误.
(1)在原子核的组成中，质子数等于中子数.( )
(2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了.( )
(3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来.( )
(4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多.( )×√×√三、结合能1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案 质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.答案2.如图1所示是不同原子核的平均结合能随质量数变化的曲线.图1(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比平均结合能有什么特点？平均结合能的大小反映了什么？答案 中等质量的原子核平均结合能较大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，平均结合能越大，原子核越稳定.答案(2)平均结合能较小的原子核转化为平均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.答案1.对结合能的理解
(1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把原子核拆散成 ，需要能量，这就是原子核的结合能.
(2)平均结合能：原子核的结合能与 之比称为平均结合能.平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越 ，原子核越 .
(3)核子数较小的轻核和核子数较大的重核，平均结合能 ， 的原子核，平均结合能较大.当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时会 核能.核子核子数牢固稳定较小数中等核子释放2.对质能方程和质量亏损的理解
(1)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＝ .
(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 ；质量减少，总能量也随之 ，这时质能方程也写作ΔE＝ .mc2增加减少Δmc2判断下列说法的正误.
(1)一切原子核均具有结合能.( )
(2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高.( )
(3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定.( )
(4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量.( )√××√
题型探究一、对结合能的理解例1 下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是
A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结
合能
B.平均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.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大
D.中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大解析答案√解析 核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错误；
平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误；
中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确.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.平均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平均结合能大.二、质量亏损和核能的计算例2 的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u.求：(质量亏损1 u相当于释放931.5 MeV的能量)
(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？答案 放出 7.97 MeV解析答案反应前各核子总质量为
mp＋2mn＝(1.007 277＋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＝(3.016 050－3.024 607) u
＝－0.008 557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量.
释放的核能为ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV.(2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？答案 7.97 MeV 2.66 MeV解析 氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV，
它的平均结合能为 ≈2.66 MeV.解析答案1.计算过程中Δm的单位是kg，ΔE的单位是J.
2.若Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV，可直接利用公式ΔE＝Δm×931.5 MeV来计算核能.
达标检测1.下列关于核力的说法正确的是
A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用
B.核力就是电磁力
C.核力是短程力，作用范围在2×10－15 m之内
D.核力与电荷有关解析答案√1234解析 核力是短程力，超过2×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故选项C正确；
核力与万有引力、电磁力不同，故选项A、B错误；
核力与电荷无关，故选项D错误.2.(多选)关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是
A.原子核中质子和中子的个数一定相等
B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多
C.原子核大到一定程度时，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
D.质子和中子可以组合成任意稳定的核答案√1234√答案解析12343.(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.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一定大
于原来重核的结合能
C.铯原子核( )的结合能小于铅原子核( )的结合能
D.平均结合能越大，原子核越不稳定√√√1234解析 结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；
一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子平均结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；
核子数越多，结合能越大，选项C正确；
平均结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误.4.已知氮核质量MN＝14.007 53 u，氧17核的质量MO＝17.004 54 u，氦核质量MHe＝4.003 87 u，氢核质量MH＝1.008 15 u，试判断：
这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(已知1 u相当于931.5 MeV的能量)答案解析1234答案 吸收能量 1.2 MeV解析 反应前总质量：MN＋MHe＝18.011 40 u，
反应后总质量：MO＋MH＝18.012 69 u.
可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应.
故ΔE＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV.
