课件34张PPT。第十九章原子核章 末 小 结知 识 结 构规 律 方 法
一、核反应及其规律
1．核反应
原子核的变化叫做核反应。
2．规律
在各种核反应中，存在着一些“守恒量”，这些“守恒量”为我们提供了解决核反应中电荷、质量、能量、动量变化问题的方法和依据。概括为：
(1)五个守恒
①质量数守恒；
②质子数(电荷数)守恒；
③质量守恒(“亏损质量”与释放的“核能”相当)；
④能量守恒；
⑤动量守恒。4．核反应的四种类型典例 1AC 解题指导：(1)明确核反应的四种类型
(2)要牢记几个重要的核反应方程
(3)掌握核反应方程的书写规律D B A 解析：(1)衰变是原子核自发地放出α或β粒子的核反应，衰变方程的特点是箭头的左边只有一个原子核，箭头的右边出现α或β粒子；聚变反应的特点是箭头的左边是两个轻核，箭头的右边是较大质量的原子核；裂变方程的特点是箭头的左边是重核与中子反应，箭头右边是中等质量的原子核。综上所述中，A、C正确。
(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核。箭头的右边也是常见元素的原子核。D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程。A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程。
②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88。
2．核能计算的几种方法
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算，因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据平均结合能来计算核能：
原子核的结合能＝平均结合能×核子数。
(4)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。
常见的反应类型的能量计算：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能。解题指导：动量守恒定律结合带电粒子在匀强磁场中的运动规律求解。典例 2触 及 高 考从近几年的高考试题来看，本章内容是高考的热点，所考查知识有原子核的放射现象、衰变、核反应、核能等，考查形式有选择、填空、计算，以选择题为主，常以最新的科技发展为背景出题。应引起师生的高度重视。例 题一、考题探析B 二、临场练兵 B B 3．(2016·上海物理，10)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则 ( )
A．a为电源正极，到达A板的为α射线
B．a为电源正极，到达A板的为β射线
C．a为电源负极，到达A板的为α射线
D．a为电源负极，到达A板的为β射线B BD 二、非选择题
5．(2018·江苏卷，12C)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为_____。
A．1∶4 B．1∶2
C．2∶1 D．4∶1B BC 课件43张PPT。第十九章原子核〔情 景 切 入〕
我们已经知道，原子是由原子核和核外电子组成的。天然放射现象让人们认识到小小的原子核也具有复杂的结构，原子核内蕴藏着巨大的能量。你想了解原子核的奥秘吗？请我们一起走进核世界吧。〔知 识 导 航〕
本章从天然放射现象入手，通过研究三种射线(α射线、β射线、γ射线)的性质及来源，揭示原子核内部是有结构的，卢瑟福揭示了原子核是由质子、中子组成的。
本章从内容上可分为三个单元，第一单元(第1～2节)揭示了原子核的组成及衰变，第二单元(第3～4节)介绍了射线的探测及应用与防护，第三单元(第5～8节)主要讲述了原子能及其利用。
本章的重点：原子核的组成、天然放射现象、三种射线、衰变和半衰期、核能、裂变、聚变等。
难点：对半衰期概念的准确理解及爱因斯坦的质能方程及其应用。〔学 法 指 导〕
1．在学习本章前，应首先复习有关磁场的基本知识、爱因斯坦质能方程、四种基本相互作用等知识。
2．学好本章要抓住以原子核的结构为核心的知识点的内在联系，掌握各知识点的具体内容，从现象中总结出规律，提出科学假设，再用实验、理论验证各相关知识的内在联系，这是学习物理知识的科学方法，这样可以全面系统地掌握本章内容。
3．通过直接感知的现象推测、总结直接感知的事实，这是物理学中常用的研究方法，在学习过程中要注意贯彻始终。 第一节 原子核的组成 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习1．放射性
物质____________的性质。
2．放射性元素
具有__________的元素。
3．天然放射现象
放射性元素自发地____________的现象。知识点 1天然放射现象发射射线 放射性 发出射线 1．α射线
它是高速________流，速度约为光速的______，穿透能力______，电离作用比较强。
2．β射线
它是高速________流，速度可达光速的________，穿透能力________，电离作用________。
3．γ射线
它是能量很高的__________，穿透能力很强，电离作用________。知识点 2三种射线的本质及特征氦核 较差 电子 99% 较强 较弱 电磁波 很弱 1．质子的发现知识点 3原子核的组成2．中子的发现质子 中子 质子 中子 正 相等 原子序数 质子数 中子数 同一位置 『判一判』
(1)天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分。 ( )
(2)原子序数大于83的元素都是放射性无素。 ( )
(3)γ射线是光子流，是能量很高的电磁波。 ( )
(4)同一元素的两种同位素具有相同的质量数。 ( )
(5)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。 ( )
(6)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。 ( )√
√
√
×
×
√ 『选一选』
(北京临川育人学校2017－2018高二下学期期中)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
C
解析：α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。
『想一想』
氢原子核中只有一个质子，能否认为质子就是氢原子核？
答案：不能。质子是原子核的组成部分。课 内 探 究如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。
α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？
提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电探究一 天然放射现象 1．天然放射现象
(1)发现者
1896年，法国物理学家贝克勒尔。
(2)放射性
铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。物体放射出射线的性质叫做放射性。
(3)放射性元素
放射性并不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，原子序
数小于83的元素，有的也具有放射性，元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象，现在用人工的方法也可以制造放射性同位素。2．三种射线的比较特别提醒：(1)如果一种元素具有放射性，那么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)β射线的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外的电子中放出来的。 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，如下图表示射线偏转情况中正确的是 ( )典例 1AD 解题指导：处理该类问题的实质是力学规律在电、磁场中的综合运用，解决该类问题的一般步骤是：①明确α、β、γ射线粒子的电性；②分析它们在电场和磁场中受到的力；③结合圆周运动、类平抛运动规律求解。〔对点训练1〕 (新疆农大附中2015～2016学年高二下学期期中)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，是一种电磁波
解析：根据三种射线的贯穿本领，可知①为α射线，②为β射线，③为γ射线，α射线的电离作用最强是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流(高频电磁波)，综上所述D正确。D 1919年卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子(如图所示)，叫质子。
(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？
(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？
提示：(1)说明质子是原子核的组成部分。
(2)说明原子核内除质子外，还有其他粒子存在。探究二 原子核的组成
2．对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫核子数。
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，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质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数。
3．同位素
原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同。把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素。
特别提醒：(1)β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分。
(2)同位素的化学性质相同，但物理性质不同。 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，试问：
(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有多少个电子？
解题指导：核电荷数与原子核的电荷量是不同的，要理清他们的关系。
典例 2
解析：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。由此可得：
(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)88B 相同 素 养 提 升(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。
(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同。原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
(3)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。原子核的“数”与“量”的辨析技巧 以下说法正确的是 ( )
A．Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234
B．Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4
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
解析：钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错误；铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确。案 例D 课件34张PPT。第十九章原子核第二节 放射性元素的衰变 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习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__________原子核。
2．衰变的类型
一种是_________，另一种是_________，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。知识点 1原子核的衰变α粒子 β粒子 另一种 α衰变 β衰变 电荷数 质量数 1．定义
放射性元素的原子核有________发生衰变所需的时间，叫作半衰期。
2．决定因素
放射性元素衰变的快慢是由原子核________因素决定的，跟原子所处的____________(如温度、压强)或____________(如单质、化合物)无关。
3．适用条件
半衰期是一个统计概念，是对________的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，________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________________。知识点 2半衰期半数 内部 物理状态 化学状态 大量 无法 大量的原子核 『判一判』
(1)原子核在衰变时，它在元素周期表中的位置不变。 ( )
(2)发生β衰变是原子核中的电子发射到核外。 ( )
(3)半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间，经过两个半衰期原子核就全部发生衰变。 ( )
(4)通过化学反应也不能改变物质的放射性。 ( )
(5)原子核衰变过程中，电荷数、质量数、能量和动量都守恒。 ( )×
×
×
√
√ D 『想一想』
你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？
答案：只要测出古化石中14C的含量就可以根据14C的半衰期推断古化石的年龄。课 内 探 究如图为α衰变、β衰变示意图。探究一 原子核的衰变
(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？为什么？
(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？
提示：(1)当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数各减少2个。因为α粒子是原子核内2个质子和2个中子结合在一起发射出来的。
(2)当原子核发生β衰变时，新核的核电荷数相对于原来增加了1个。新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次。特别提醒：(1)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能。
(2)衰变方程的书写方面：衰变方程用“→”表示，而不用“＝”表示。
(3)衰变方程表示的变化方面：衰变方程表示的是原子核的变化，而不是原子的变化。
(4)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，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。典例 1解题指导：(1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；
(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生一次β衰变原子核的中子数少1，质子数多1来推算；
(3)根据(1)的解答结果写方程。BD 下图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。探究二 放射性元素的半衰期及其应用 纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。
(1)每经过一个半衰期，氡原子核的质量变为原来的多少倍？
(2)从图中可以看出，经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少？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，半衰期只适用于大量的原子核。
4．应用
利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变过程、推断时间等。
特别提醒：(1)半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件都无关。
(2)半衰期是一个统计规律，适用于对大量原子核衰变的计算，对于个别少数原子核不适用。 为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库中取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
解题指导：找出每分钟衰变次数与其质量成正比这一隐含条件是解决本题的关键。典例 2答案：2.5×105m3〔对点训练2〕 (多选)(河北省保定市2016～2017学年高二下学期期中)下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是 ( )
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B．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
C．氡的半衰期是3.8天，若有4g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1g氡
D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个氡
解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，这是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故A、D错误，B、C正确。BC 素 养 提 升α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析 A、B原子核静止在同一匀强磁场中，一个放出α粒子，一个放出β粒子，运动方向均与磁场垂直，它们在磁场中的运动径迹及两个反冲核的径迹如图所示，则可以判定径迹_____为α粒子，径迹_____为β粒子。案 例1 解析：在衰变过程中，α粒子和β粒子与剩余核组成的系统动量守恒，即放射出的粒子与反冲核动量大小相等，方向相反，由r＝mv/Bq可知，r与q成反比，由此可知两图中小圆径迹为反冲核的径迹，又根据左手定则可以判知，左侧外切圆是α衰变，右侧内切圆是β衰变，故本题应依次填1和3。3 课件52张PPT。第十九章原子核第三节 探测射线的方法
第四节 放射性的应用与防护 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习探测射线的原理
利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(1)粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生________，过热液体会产生________。
(2)使照相底片________。
(3)使荧光物质产生________。知识点 1探测射线的基本方法云雾 气泡 感光 荧光 1．威尔逊云室
(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子________产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成____________，于是显示出射线的径迹。
根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的________；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的________。知识点 2几种常用的探测器电离 一条雾滴 性质 正负
2．气泡室
(1)原理：当高能粒子穿过室内________液体时，形成一串________而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。过热 气泡 3．盖革—米勒计数器
(1)结构见课本
(2)原理：
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体________，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子________时，又使气体分子电离，产生________……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量________。这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电________记录下来。
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来________，不能区分射线的种类。此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μs
G－M计数器也不能区分它们。电离 碰撞 电子 电子 次数 计数 知识点 3核反应轰击下 质量数 电荷数 知识点 4人工放射性同位素的应用与防护放射性
3．放射性同位素的应用
(1)利用射线：利用α射线具有很强的________作用，消除有害________；利用γ射线很强的________本领，工业用来________。
(2)作示踪原子：同位素具有相同的________性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做________原子。
电离 静电 贯穿 探伤 化学 示踪
4．放射性的污染和防护
(1)放射性污染
过量的放射会对________造成污染，对人类和自然界产生________作用。
(2)防护
辐射防护的基本方法有________防护、距离、________防护。要防止放射性物质对________、________、用具、____________的污染，要防止射线________地__________照射人体。环境 破坏 时间 屏蔽 水源 空气 工作场所 过多 长时间 『判一判』
(1)威尔逊云室可以显示α粒子和β粒子的径迹。 ( )
(2)G-M计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。 ( )
(3)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。 ( )
(4)放射性同位素P，即可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得。 ( )
(5)利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种。 ( )
(6)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。 ( )√
×
√
×
√
× 解析：设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az。由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；质量数守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，质量数守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1。即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，C正确。C 『想一想』
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。
(1)能用α射线来测量金属板的厚度吗？
(2)γ射线照射食品延长保存期的原理是什么？
提示：(1)不能
(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。
课 内 探 究右图为α粒子和β粒子在威尔逊云室中的径迹示意图。
(1)如何根据径迹的情况，分析判断粒子的性质？
(2)如何判断粒子所带电荷的正负？探究一 探测射线的方法和仪器 提示：(1)α粒子质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向，轨迹为直线；β粒子质量小，原气体碰撞易改变方向，故轨迹常常弯曲。
(2)根据轨迹的弯曲方向来判断带电的性质。1．威尔逊云室
原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。
2．气泡室
(1)原理：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液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。
(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
3．盖革——米勒计数器
(1)原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
(2)优缺点
优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便。
缺点：a.不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类。b.如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200μs，则计数器不能区分它们。特别提醒：(1)探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
(2)G－M计数器区分粒子方面：G－M计数器不能区分时间间隔小于200μs的两个粒子。 (多选)下列关于放射线的探测说法正确的是 ( )
A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似
B．由气泡室内射线径迹不能分析粒子的带电、动量、能量等情况
C．盖革—米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领
D．盖革—米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质
解题指导：认真阅读教材，掌握探测三种射线的方法与实验原理。
典例 1AC
解析：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B选项不正确；盖革—米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误。
〔对点训练1〕 现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好 ( )
A．威耳逊云室 B．气泡室
C．盖革—米勒计数器 D．以上三种效果都很好
解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。C 如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。探究二 原子核的人工转变和核反应方程
(1)充入氮气前荧光屏上看不到闪光，充入氮气后荧光屏上看到了闪光，说明了什么问题？
(2)原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？
提示：(1)产生了新粒子
(2)质量数与电荷数都守恒，动量守恒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。
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)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。典例 2
解题指导：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号。因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；(3)能量守恒，但中学阶段不作要求；(4)核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。A 解析：根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子，Y的电荷数为0，质量数为1，为中子，Z的电荷数为1，质量数为1，为质子，故A正确，B、C、D错误。射线在人们心里是一个恶魔，谈核色变，怎样进行有效的防护呢？探究三 放射性的应用及防护 提示：其实射线并不可怕，可怕的是无知，只要熟知各种射线的特点，就可以避开射线对我们的危害，如图所示，从图中你可能有所体会。
1．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)人工放射性同位素的优势
①放射强度容易控制
②可制成各种所需的形状
③半衰期短，废料易处理(3)放射性同位素的主要应用
①利用它的射线
a．利用放出的γ射线检查金属部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射线进行探伤。
b．利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系，可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等，从而实现自动控制。
c．利用放射线使空气电离而把空气变成导电气体，以除去化纤、纺织品上的静电。
d．用射线照射植物，引起植物的变异，也可以利用它杀菌、治病等。
②做示踪原子
把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪进行追踪，这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素原子就是示踪原子。例如：
a．在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求。
b．在工业上，检查输油管道上的漏油位置。
c．在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围。
2．放射性的污染与防护
下列说法正确的是 ( )
A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变典例 3B 解题指导：掌握放射性同位素在我们日常生产、生活中的应用是解题关键。
解析：放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料。无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长，会污染环境，所以不用天然放射元素，C错误；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错误。放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。〔对点训练3〕 (山东省高密市2017～2018学年高二下学期质检)放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是 ( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适。C 素 养 提 升放射线在云室中的径迹 英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做α粒子轰击氮核的实验。在如图所示的云室照片中，正确的是 ( )案 例B 课件47张PPT。第十九章原子核第五节 核力与结合能 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习1．核力
组成原子核的________________之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。
2．核力的性质
核力有着完全不同于万有引力和静电力的一些性质。
知识点 1核力与四种基本相互作用每个相邻核子
(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力__________。
(2)核力是短程力，作用范围在____________m之内，核力在大于0.8×10－15m时表现为________力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为________，因此核子不会融合在一起。
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的__________。
大得多 1.5×10－15 吸引 斥力 饱和性
3．四种基本相互作用
(1)万有引力(长程力)
(2)电磁相互作用(长程力)
(3)强相互作用(短程力)
(4)弱相互作用(短程力)1．较轻的原子核
质子数和中子数____________。
2．轻重原子核
中子数________质子数，越重的原子核两者相差越多。知识点 2原子核中质子与中子的比例大致相等 大于 1．结合能
核子结合成原子核时________的能量，或原子核分解成核子时________的能量，都叫做原子核的结合能。
2．比结合能
原子核的结合能与其__________之比，称做比结合能。
3．比结合能与原子核的稳定性
比结合能的大小能够反映核的稳定程度，__________能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。知识点 3结合能放出 吸收 核子数 比结合 1．质量亏损
组成原子核的________的总质量与新__________的质量之差，叫做核的质量亏损。
2．质能方程
E＝______
这就是著名的爱因斯坦质能方程。知识点 4质能方程核子 原子核 mc2 『判一判』
(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。 ( )
(2)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大多得。 ( )
(3)在原子核的组成中，质子数等于中子数。 ( )
(4)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了。 ( )
(5)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。 ( )
(6)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。 ( )×
√
×
√
√
× 『选一选』
(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是 ( )
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
解析：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，它需要吸收相应的能量，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。AD
『想一想』
原子核内核子之间存在着强大的核力，为什么核子不能融合在一起？
答案：核子间存在核力，当核力的作用范围小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。课 内 探 究如图为3H和3He的原子核结构示意图。
(1)核子之间都有相互作用的核力，说明核力与电荷有什么关系？
(2)质子之间除了核力外还有什么作用力？
提示：(1)核力与电荷无关。
(2)还有库仑力，万有引力。探究一 对原子核稳定性的理解 1．原子的稳定性
原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性。
2．核力的饱和性
稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。所以，原子核大小也受到限制。特别提醒：核力与带电荷情况无关。无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力，且是相同的。 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以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在
典例 1D
解题指导：解答本题需思考以下两个问题
(1)原子核内的质子数与中子数的分配比例是怎样的？
(2)原子核能否无节制地增大？
解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错误；又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能无节制的增大，故D正确。
〔对点训练1〕 关于核力的说法正确的是 ( )
A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内
D．核力与电荷有关
解析：核力是短程力，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失，故C正确，核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错误，核力与电荷无关，故D错误。C 如图所示为原子核的比结合能示意图。探究二 对结合能和比结合能的理解 (1)比结合能最小的是什么原子核？
(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上有什么变化规律？1．结合能与比结合能：
结合能是原子核拆解成核子吸收的能量，而比结合能是原子核拆解成核子时平均每个核子吸收的能量。2．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。
3．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。
特别提醒：(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子核，比结合能不一定小。
(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。 下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有 ( )
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．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．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
解题指导：要正确理解结合能和比结合能两个概念。中等质量原子核的比结合能大于重核、轻核的比结合能，但结合能大小由比结合能与原子核内核子数的乘积来决定。典例 2D
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；比结合能越大的原子核越稳定，但比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比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，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。AD 如图所示是原子核转变示意图。
(1)在核反应过程中遵循什么规律？
(2)核反应过程中质量守恒吗？
提示：(1)核反应前后质量守恒和能量守恒 (2)守恒探究三 对质量亏损和质能方程的理解 1．对质量亏损的理解
(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。
2．对质能方程E＝mc2的理解
(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，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之积，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的总和。
(2)根据质能方程，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，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。
(3)质能方程的本质：
①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来；
②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；
③质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。
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。
其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳。
3．根据能量守恒和动量守恒来计算核能
参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。
4．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。
特别提醒：(1)切记不要误认为亏损的质量转化为能量。核反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射γ光子的运动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒。
(2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的。典例 3〔对点训练3〕 (北京市临川育人学校2017～2018学年高二下学期期中)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3 , 当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(C表示真空中的光速) ( )
A．( m1＋m2－m3)C B．( m1－m2－m3)C
C．( m1＋m2－m3)C2 D．( m1－m2－m3)C2
解析：根据质能方程ΔE＝Δmc2知，核反应过程中释放的能量等于质量的减少量与光速c平方的乘积，故选项C正确。C 素 养 提 升核反应是释放还是吸收能量有如下两种判断方法：
(1)根据反应前后的质量变化
质量亏损——释放能量；
质量增加——吸收能量。
(2)根据反应前后的比结合能的变化
比结合能变大——释放能量；
比结合能变小——吸收能量。核反应是吸热还是放热的判定法 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象。下列说法中正确的是 ( )
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量
D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量
解析：由图可知，F原子核的核子的平均质量小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定要放出核能，所以选项A正确，B错误；因为C、B的核子的平均质量小于A核子的平均质量，故A分裂成B、C的过程一定要释放能量，所以选项C正确，D错误。案 例AC 课件33张PPT。第十九章原子核第六节 核裂变 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习知识点 1重核的裂变中等质量 人为控制 1．定义
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链式反应。
2．条件
发生裂变物质的体积大于____________或裂变物质的质量大于____________。知识点 2链式反应中子 临界体积 临界质量 1．核电站的工作原理
核电站的核心是____________，其简化示意图如图所示。各部分作用如下：知识点 3核电站核反应堆
(1)核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)制成________作为核燃料，释放________。
(2)减速剂：用______________________，使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收。
(3)控制棒：由吸收中子能力很强的______制成，用以控制____________。
(4)水泥防护层：反应堆外层是很厚的__________，可防止射线辐射出去。
(5)热交换器：靠______和______________在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去。
铀棒 核能 石墨、重水和普通水 镉 反应速度 水泥壁 水 液态金属钠
2．核电站与火电站相比有何优缺点
(1)优点：①核电站消耗的燃料________。
②作为核燃料的铀、钍等在地球上的可采储量________。
③火电站烧煤要放出很多污染物，而核电站放出的污染物要__________。
(2)缺点：①一旦核泄漏会造成严重的__________。
②核废料处理____________。很少 很大 少得多 核污染 比较困难 『判一判』
(1)只要铀块的体积大于临界体积，就可以发生链式反应。 ( )
(2)中子从铀块中通过时，一定发生链式反应。 ( )
(3)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。 ( )
(4)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。 ( )
(5)核反应堆用过的核废料无毒无害。 ( )×
×
×
√
× 『选一选』
山东荣成石岛湾核电站总装机规模400万千瓦。核电站与火电站相比较，下列说法错误的是 ( )
A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量
B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭
C．在经济效益方面核电与火电不相上下
D．核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理
解析：核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B错误；在经济效益方面核电与火电不相上下，C正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D正确。B 『想一想』
如图为核裂变示意图。
(1)重核裂变是一种天然现象吗？
(2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？
答案：(1)不是 (2)不能
解析：重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中，只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。课 内 探 究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400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1600m范围内所有动植物全部死亡
探究一 重核的裂变及链式反应
(1)巨大的核能是从哪里来的？
(2)在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的控制棒？
提示：(1)铀核的裂变
(2)不需要
2．链式反应的条件
(1)要有足够浓度的235U
(2)要有足够数量的慢中子
(3)铀块的体积要大于临界体积
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200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温。 关于重核裂变，下列说法正确的是 ( )
A．重核裂变成中等核要吸收能量
B．中子进入铀块中时，一定能发生链式反应
C．重核裂变过程中质量数减少
D．较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出核能典例 1D 解析：中等大小的原子核的平均结合能最大，这些核最稳定。如果使较重的核分裂成中等大小的核，核子的平均结合能会增加，可以释放出能量。由此知A错误，D正确；当一个中子引起一个铀核的裂变后，放出中子，放出的中子如果能引起其他铀核裂变，链式反应才能进行，B错误；核反应满足电荷数守恒和质量数守恒，C错误。AC 如图所示为核电站工作流程示意图
(1)核电站的核心设施是什么？
(2)核电站是如何实现能量的转化与转移的？
提示：(1)核电站的核心设施是核反应堆。
(2)通过热交换器将核反应中产生的热量输送出来，推动汽轮机工作。探究二 核电站 核反应堆
原子核的链式反应可以在人工控制下进行，使核能较平缓地释放出来，这样释放的核能就可以为人类的和平建设服务，裂变反应堆的结构和工作原理如下表所示：特别提醒：在利用核反应堆发电时，一定要注意安全防护，历史上曾经有过核电站泄漏事故。典例 2BC 解题指导：深入理解核反应堆的工作原理，是处理该类问题的关键。
解析：根据铀235的特点，它更容易吸收慢中子而发生裂变，A错误；在反应堆中减速剂的作用就是减少快中子能量从而更易让铀235吸收裂变，B正确；链式反应的剧烈程度取决于裂变释放出的中子总数，镉控制棒可以吸收中子，因而可以控制核反应的快慢，即插入的深，吸收的多，反应将变慢，反之将加快，C正确，D错误。
〔对点训练2〕 原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成，它们是 ( )
A．原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
解析：原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统四部分组成，故A正确。A 素 养 提 升1．核能的应用
原子弹杀伤力强大的原因是核能在极短时间内释放出来。核电站是利用缓慢释放的核能来发电，这是核能的和平利用。
2．核能的计算
(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×931.5MeV
(3)两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1MeV＝1×106× 1.6×10－19J＝1.6×10－13J核能的利用与计算案 例课件41张PPT。第十九章原子核第七节 核聚变
第八节 粒子和宇宙 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习知识点 1核聚变质量较大 10－15 库仑斥力 几百万 热核反应
3．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。
4．太阳能
太阳的主要成分是______，太阳中心温度可达1.5×107K，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 氢 聚变 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．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。知识点 2受控热核反应效率高 丰富 安全、清洁
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 1．“基本”粒子
19世纪末，许多人认为光子、电子、________和________是组成物质的不可再分的最基本粒子。
2．发现新粒子
(1)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由________、________、________组成。
(2)科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子，且还有着________的结构。
3．探测工具
粒子__________和粒子__________是研究粒子物理的主要工具。知识点 3 “基本粒子”不基本质子 中子 质子 中子 电子 复杂 加速器 探测器 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__________。知识点 4发现新粒子正电子 μ子 强子 轻子 媒介子 组成强子的粒子有六种夸克，分为上夸克和下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，所带电荷分别为元电荷的________或________，每种夸克都有对应的反夸克，夸克不能以自由的状态单个出现。知识点 5夸克模型知识点 6宇宙与恒量的演化强子 轻子 核合成 恒星 星云团 『判一判』
(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)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。 ( )
(4)质子、中子不能再分。 ( )
(5)夸克的带电量是电子电荷的整数倍。 ( )
(6)太阳目前正处于氢通过热核反应成为氦，以电磁波的形式向外辐射核能。 ( )×
√
√
×
×
√ 解析：方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，选项A错误而B正确；由质量数和电荷数守恒得，k＝10，d＝1，选项C正确而D错误。BC 『想一想』
万物生长靠太阳(如图)，太阳在我们日常生活中是不可替代的，它提供给地球足够的能源，如果说太阳一旦没有了，那么地球上的一切生物都将随之消失。
你知道太阳的能量来源吗？
答：来源于太阳内部的核聚变反应课 内 探 究如图为氢弹原理示意图。
(1)核聚变需要满足什么条件？
(2)为什么要用原子弹才能引爆氢弹？
提示：(1)要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m。
(2)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。探究一 轻核的聚变 1．轻核聚变是放能反应
从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。
2．聚变发生的条件
要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能。方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温。3．核聚变的特点
(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。
4．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。 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和质子、氦核等组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应为两个电子与四个质子聚变为氦。已知太阳的质量为2×1030kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率为3.8×1026W。
(1)写出上述聚变反应的方程
(2)已知质子质量mp＝1.67×10－27kg，氦核质量mα＝6.6458×10－27kg，电子质量me＝9.0×10－31kg，光速c＝3.0×108m/s，求每发生一次上述核反应所释放的能量。
(3)根据题目中数据计算太阳1秒钟减少的质量。太阳还能用多少年？典例 1解题指导：(1)聚变的核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒。
(2)核能计算的关键是求出核反应中的质量亏损，然后根据受因斯坦质能方程求解。
(3)由m＝tΔm求时间。A
解析：根据电荷数守恒和质量数守恒知X为质子，故B错误；根据质能方程知ΔE＝Δmc2＝(2.0136u＋3.0150u－4.00151u－1.00783u)×931.5MeV＝17.9MeV，故A正确；因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减小，但是质量数不变，选项C错误；目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用重核裂变反应发电，选项D错误；故选A。如图所示为粒子发展示意图。
(1)为什么现在将“基本”二字去掉，统称为粒子？
(2)为什么说夸克模型是物理学发展中的一个重大突破？探究二 新粒子的发现和夸克模型
提示：(1)随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子都不是由质子、中子、电子组成的，又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。所以现在将“基本”二字去掉，统称为粒子。
(2)夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。2．粒子的分类特别提醒：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 2A 8.2×10－14 此过程遵循动量守恒定律 解题指导：(1)由核反应过程质量数和电荷数守恒判断
(2)根据E＝Δmc2和动量守恒求解AD 解析：根据题目所给图表可以知道各种粒子的带电量，由电荷守恒定律可得A、D正确，B、C错误。素 养 提 升轻核聚变与重核裂变的区别案 例AC
