第5章 4 5 核裂变与核聚变&“基本”粒子（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦原子核章节，系统涵盖核裂变、链式反应、核聚变及粒子分类等核心知识，通过预习案问题导学、教材图表分析导入课堂，衔接核反应基础与裂变聚变应用，以定义、方程、条件、对比表格等支架帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，通过“交流讨论-归纳总结-针对训练”环节，结合“人造太阳”EAST等科技案例，培养科学思维与科学态度。如用裂变聚变对比表格建构模型，例题分析可控核聚变意义，助力学生深化物理观念，教师可借助结构化资源实施探究教学，提升课堂效率。

4　核裂变与核聚变 5　“基本”粒子 第五章　原子核 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 目 录 预习案 必备知识·问题导学 01 CONTENTS 探究案 关键能力·互动探究 02 提升案 随堂演练·基础落实 03 知能达标训练 04 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 预习案 必备知识·问题导学 01 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 中子 一代接一代 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 核反应堆 铀棒 石墨 重水 普通水 中子 中子 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 发生核裂变 循环流动 射线 放射性物质 水泥层 放射性 深埋 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 轻核 库仑斥力 几百万 热核反应 氢弹 原子弹 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 氢 核聚变 环流器 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 高能量密度的激光或X射线 质子 中子 基本粒子 质子 中子 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 正电子 μ子 反粒子 强子 规范玻色子 希格斯玻色 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 17.6 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 探究案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 提升案 随堂演练·基础落实 03 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 点击进入Word 知能达标训练 04 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 谢谢观看 返回目录 第五章　原子核 物理•选择性必修　第三册(配RJ版) 1 [学业要求] 1．知道重核的裂变反应。 2．知道链式反应的产生条件。 3．了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型。 4．了解聚变反应的特点及其条件。 5．了解可控热核反应及其研究和发展，会判断和填写核聚变方程，并能计算核聚变释放的能量。 6．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量。 7．知道粒子的分类及其作用，了解夸克模型。 一、核裂变 1．核裂变：重核被_____轰击后分裂成两块质量差不多的新原子核的核反应。 2．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典型的裂变是eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n―→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋________。 3．链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应_____________继续下去的过程叫核裂变的链式反应。 4．临界体积和临界质量：通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小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：1 kg铀235全部发生核裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的化学能。 3eq \o\al(1,0)n 二、反应堆与核电站 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_____、_____和________作慢化剂； (3)控制棒：为了控制反应速度，还需要在铀棒之间插进一些镉棒，它吸收_____的能力很强，反应过于激烈时，可将其插入深一些，多吸收一些_____，链式反应的速度就会慢一些。这种镉棒叫作控制棒。 2．工作原理：核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高。 3．能量输出：核燃料_____________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__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。 4．核污染的处理：为避免_____对人体的伤害和_____________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽核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，_____地下。 三、核聚变 1．定义：两个_____结合成质量较大的核的核反应。 2．典型的核聚变：eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H―→___＋eq \o\al(1,0)n＋17.6 MeV。 3．条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的__________。这就要求原子核具有足够的动能，有一种方法就是把它们加热到很高的温度，温度高达________开尔文，因此聚变又叫__________。 4．应用：目前，人工产生的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热核爆炸。 eq \o\al(4,2)He 5．太阳能：太阳的主要成分是___，太阳中心温度可达1.6×107 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。 6．聚变的优点：第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上核聚变氘燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全、清洁。 7．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。 8．控制方法设想 (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。 四、粒子和宇宙 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。 2．发现新粒子 (1)新粒子：1932年发现了________，1937年发现_____，1947年发现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：_____、轻子、_____________和_______________。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．铀核的裂变是一种天然放射现象 B．铀块的质量大于或等于临界质量时链式反应才能不停地进行下去 C．中子的速度越快，越容易发生铀核裂变 D．实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受热核反应所需的温度 答案　BD 2．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H―→eq \o\al(4,2)He＋X，式中X是某种粒子。已知eq \o\al(2,1)H、eq \o\al(3,1)H、eq \o\al(4,2)He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u，1 u＝eq \f(931.5 MeV,c2)，c是真空中的光速，由上述反应方程和数据可知，粒子X是_____________，该反应释放出的能量为__________MeV(结果保留3位有效数字)。 eq \o\al(1,0)n(或中子) 探究点一　对重核裂变和链式反应的分析 [交流讨论] 看教材图5.4­1并思考： (1)裂变过程中重核分裂成质量较小还是较大的核，释放出核能？这个过程原子核的比结合能变大还是变小？ (2)是不是所有的核裂变都能放出核能？ 答案：(1)质量较小的核，变大。 (2)不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量。 [归纳总结] 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： ①eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n―→eq \o\al(139, 54)Xe＋eq \o\al(95,38)Sr＋2eq \o\al(1,0)n。 ②eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n―→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n。 2．链式反应的条件 (1)由慢中子轰击； (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。 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全部发生核裂变放出的能量相当于2 800 t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万开尔文的高温。 4．铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应 在天然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的情况不同。 (1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大。 (2)铀238：只有俘获能量大于1 MeV的中子才能发生裂变，且裂变的概率小。能量低于1 MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变。因此，为了使链式反应容易发生，最好利用纯铀235。 　(2024·九省联考)核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，可以有效缓解常规能源短缺问题。在铀核裂变实验中，核反应方程是eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3X，eq \o\al(235, 92)U核的结合能为E1，eq \o\al(144, 56)Ba核的结合能为E2，eq \o\al(89,36)Kr核的结合能为E3。则(　　) A．该核反应过程动量不守恒 B．该核反应方程中的X为eq \o\al(1,0)n C．该核反应中释放的核能为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E1－E2－E3)) D．该核反应中电荷数守恒，质量数不守恒 [解析]　在铀核裂变的过程中，动量守恒，故A错误；设X为eq \o\al(A,Z)X，由核电荷数守恒可知92＋0＝56＋36＋3Z，可得Z＝0，由质量数守恒得235＋1＝144＋89＋3A，解得A＝1，所以该核反应方程中的X为eq \o\al(1,0)n，故B正确，D错误；由能量守恒定律可知，该核反应中释放的核能为ΔE＝E2＋E3－E1，故C错误。 [答案]　B 1．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，eq \o\al(235, 92)U是核电站常用的核燃料。eq \o\al(235, 92)U受一个中子轰击后裂变成eq \o\al(144, 56)Ba和eq \o\al(89,36)Kr两部分，并产生___________个中子，要使链式反应发生，裂变物质的体积要___________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。 解析　由质量数和电荷数守恒可知：eq \o\al(235, 92)U＋eq \o\al(1,0)n―→eq \o\al(144, 56)Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是裂变物质的体积必须大于或等于它的临界体积。 答案　3　大于 探究点二　核电站 1．核电站的工作原理 在核电站中，核反应堆是热源，如图所示为简化核反应堆的示意图。 铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成。石墨(或重水)为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，慢化剂附在铀棒周围。镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，棒插入深些，吸收中子多，反应速度变慢，插浅一些，吸收中子少，反应速度加快。采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作。 核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水或液态钠作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电。发生核裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面。 2．核电站的优点 (1)消耗的“燃料”很少，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30吨左右，而同样功率的火电站每年要烧煤250万吨； (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量所能提供的能量比煤、石油等所能提供的能量大15倍左右； (3)对环境的污染比火电站要小。 　慢中子反应堆的示意图如图所示，对该反应堆的下列说法正确的是(　　) A．铀235容易吸收快中子后发生核裂变反应 B．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俘获而引起核裂变反应 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．要使核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]　快中子容易与铀235擦肩而过，快中子跟减速剂(慢化剂)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。 [答案]　B 2．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．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、调速剂、碰撞系统和传热系统 D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统 解析　核反应堆的主要部分包括：①燃料，即浓缩铀235；②慢化剂，采用石墨、重水或普通水；③控制棒，控制链式反应的速度；④冷却系统，水或液态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。 答案　A 探究点三　核聚变的特点及应用 1．核聚变发生的条件：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库仑斥力作用，要求使原子核具有足够大的动能，有一种办法就是把它们加热到几百万开尔文的高温。 2．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。 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。 5．重核裂变与轻核聚变的区别 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 原料的蕴藏量 核裂变燃料铀在地球上储量有限 主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富 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 　(2023·湖南卷)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(EAST))创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　) A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多 B．氘氚核聚变的核反应方程为eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(0,－1)e C．核聚变的核反应燃料主要是铀235 D．核聚变反应过程中没有质量亏损 [解析]　相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(1,0)n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。 [答案]　A 核心素养·思维升华 对核聚变理解的两个误区 (1)误认为核聚变就是核裂变的逆反应。产生这种误区的原因是对聚变和裂变的本质没有理解透彻，裂变时重核分裂成中等核，而聚变是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应。 (2)不能正确判断聚变、裂变、衰变及人工转变的方程。这四种方程在形式上很相近，因此判断时容易混淆出错，要想正确判断必须抓住它们的实质。 ①核聚变是轻核结合成质量较大的核，也会放出中子； ②重核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或更多个中等质量的核，并放出几个中子。 3．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并成功放电，为21世纪中叶实现核聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氘核(eq \o\al(3,1)H)与一个氘核(eq \o\al(2,1)H)反应生成一个新核，同时放出一个中子，释放核能ΔE。已知真空中光速为c，下列说法正确的是(　　) A.eq \o\al(2,1)H核与eq \o\al(3,1)H核是两种不同元素的原子核 B．新核的比结合能为eq \f(ΔE,4) C．一个eq \o\al(2,1)H核与一个eq \o\al(3,1)H核反应过程中的质量亏损为eq \f(ΔE,c2) D．一个eq \o\al(2,1)H核与一个eq \o\al(3,1)H核反应生成的新核中子数为3 解析　eq \o\al(2,1)H核与eq \o\al(3,1)H核都是氢元素的原子核，故A错误；ΔE是释放的能量，不是新核的结合能，所以新核的比结合能不是eq \f(ΔE,4)，故B错误；由质量亏损方程ΔE＝Δmc2，可得一个eq \o\al(2,1)H核与一个eq \o\al(3,1)H核反应过程中的质量亏损为Δm＝eq \f(ΔE,c2)，故C正确；一个eq \o\al(2,1)H核与一个eq \o\al(3,1)H核反应生成的新核是氦核，中子数为2，故D错误。 答案　C 探究点四　粒子的分类及夸克模型 1．粒子与反粒子 随着科学技术的发展，人们发现了更多的粒子，一方面“基本粒子”不基本，另一方面发现了反粒子。粒子的质量、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，这类粒子叫作反粒子，例如正电子带正电荷，反质子带负电荷。 2．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”粒子构成；强子又可分为介子和重子 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 媒介子 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 3.夸克模型 (1)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)。 (2)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－eq \f(1,3)或＋eq \f(2,3)。例如上夸克带的电荷量为＋eq \f(2e,3)，下夸克带的电荷量为－eq \f(e,3)。 (3)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存在分数电荷。 　关于粒子，下列说法正确的是(　　) A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论 D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 [解析]　由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋eq \f(2,3)e和－eq \f(e,3)，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故C错误，D正确。 [答案]　D 4．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eq \f(2,3)e，d夸克的带电荷量为－eq \f(1,3)e，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　质子eq \o\al(1,1)H带电荷量为2×eq \f(2,3)e＋eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,3)e))＝e，中子eq \o\al(1,0)n带电荷量为eq \f(2,3)e＋2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(1,3)e))＝0，B正确。 答案　B 1．(多选)下列关于聚变的说法，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开尔文的高温，因此聚变又叫热核反应 C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应 D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应 解析　聚变时，要使轻核之间的距离达到10－15 m以内，所以必须克服库仑斥力做功。原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围。实验证明，原子核必须处在几百万开尔文的高温才有这样的动能，氢弹是利用原子弹爆炸获得高温引发热核反应的。在太阳和许多恒星内部都进行着热核反应。 答案　ABCD 2．(2025·安徽卷)2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核(eq \o\al(232, 90)Th)俘获x个中子(eq \o\al(1,0)n)，共发生y次β衰变，转化为易裂变的铀核(eq \o\al(233, 92)U)，则(　　) A．x＝1，y＝1　　　　　　　 B．x＝1，y＝2 C．x＝2，y＝1 D．x＝2，y＝2 答案　B 3．(多选)(2025·福建卷)某核反应方程为eq \o\al(2,1)H ＋eq \o\al(3,1)H―→eq \o\al(4,2)He ＋eq \o\al(1,0)n ＋17.6 MeV，现真空中有两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，发生该核反应，设反应释放的能量(远大于碰前氘核和氚核的动能)全部转化为eq \o\al(4,2)He与eq \o\al(1,0)n的动能，则(　　) A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C. eq \o\al(1,0)n获得的动能约为14 MeV D.eq \o\al(4,2)He获得的动能约为14 MeV 解析　题中核反应释放能量，由爱因斯坦质能方程可知，该反应有质量亏损，A正确；题中核反应为两个轻核结合成质量较大的核，所以该反应为核聚变，B错误；动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，由动量守恒定律可知生成的氦核与中子的动量大小相等、方向相反，设两者的动量大小为p，由能量守恒定律有eq \f(p2,2M)＋eq \f(p2,2m)＝17.6 MeV，其中M＝4m，所以中子获得的动能Ek1＝eq \f(p2,2m)＝14.08 MeV≈14 MeV，氦核获得的动能Ek2＝eq \f(p2,2M)＝3.52 MeV，C正确，D错误。 答案　AC 4．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)。已知氘核质量mD＝2.013 6 u，氦核质量mHe＝3.015 0 u，中子质量mn＝1.008 7 u。(结果保留3位有效数字) (1)写出聚变方程并计算出释放的核能； (2)若反应前两氘核的动能均为EkD＝0.35 MeV。它们相互对心碰撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？ 解析　(1)聚变的核反应方程为2eq \o\al(2,1)H―→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(1,0)n， 这个核反应中的质量亏损 Δm＝2mD－(mHe＋mn)＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)u＝0.003 5 u， 释放的核能ΔE＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV。 (2)把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的总动量守恒且为零，即0＝mHevHe＋mnvn。 又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为eq \f(1,2)mHeveq \o\al(2,He)＋eq \f(1,2)mnveq \o\al(2,n)＝ΔE＋2EkD， 因为eq \f(mHe,mn)＝eq \f(3,1)，所以氦核和中子的速率之比为eq \f(vHe,vn)＝eq \f(1,3)， 把这两个关系式代入得 ΔE＋2EkD＝4·eq \f(1,2)mHeveq \o\al(2,He)＝4EkHe， 即(3.26＋2×0.35)MeV＝4EkHe。 得氦核的动能和中子的动能分别为 EkHe＝eq \f(1,4)(3.26＋2×0.35)MeV＝0.99 MeV， Ekn＝3EkHe＝2.97 MeV。 答案　(1)2eq \o\al(2,1)H―→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(1,0)n　3.26 MeV (2)0.99 MeV　2.97 MeV $