5.4 核裂变与核聚变&5.5“基本”粒子-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第五章原子核 4核裂变与核聚变 5“基本”粒子 (1)了解核裂变反应及链式反应的条件 物理观念 (2)了解核聚变反应的条件 (3)初步了解粒子物理学的基础知识及粒子的分类。 科学思维 热核反应可能的控制方法。 科学探究 核电站的组成及工作原理。 (1)了解两类核能应用的利弊，关注技术应用对人类生活和社会发展的影响。 科学态度与责任 (2)感悟人类对物质结构的认识是不断深入的，形成相对完整、科学的物质观念 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、核裂变的发现 烈时，可将其插入 些，让它多吸收一 1.核裂变 些 ,链式反应的速度就会慢一些，这种 铀核在被 轰击后分裂成两块质量差不： 镉棒叫作 多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，4，核污染的处理 把这类核反应定名为核裂变。 为避免 对人体的伤害和 对水 2.铀核裂变 源、空气和工作场所造成放射性污染，在反应堆 用中子轰击轴核时，铀核发生裂变，其产物是多 、 外面需要修建很厚的 ,用来屏蔽裂变产 种多样的，其中一种典型的反应是 物放出的各种射线，核废料具有很强的 2U+n→14Ba+8Kr+ ,需要装人特制容器 3.链式反应 三、核聚变 当一个中子引起一个重核裂变后，裂变释放的中1.定义 子再引起其他重核裂变，且能不断继续下去，这： 两个轻核结合成 的原子核的反应。 种反应叫核裂变的 2.条件 4.临界体积和临界质量 (1)轻核的距离要达到 以内。 把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作 (2)聚变可以通过高温来实现，因此又叫 它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 5.链式反应的条件 :3.核反应举例 发生裂变物质的体积大于 或裂变物质 (1)热核反应主要应用在核武器上，那就是 的质量大于 (2)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳 二、反应堆与核电站 就是一个巨大的 1.反应堆 (3)典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变， 通过可控制的链式反应实现核能释放的装置称： H+H→He+n+17.6MeV 为核反应堆。 该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平 2.慢化剂 均每个核子放出的能量大3一4倍。 反应堆中，为了使裂变产生的快中子减速，在轴：4.聚变与裂变相比有很多优点 棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有 (1)轻核聚变产能效率 和 (2)地球上核聚变燃料的储量 3.控制棒 (3)轻核聚变更为 为了控制反应速度，还需要在轴棒之间插进一些5.聚变的难点 镉棒，它吸收 的能力很强，反应过于激：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。 -109 物理·选择性必修第三册 6.控制方法 : (2)粒子的分类 (1)磁约束：利用磁场约束参加反应的物质，目前 按照粒子与各种相互作用的不同关系，可将粒子 性能最好的一种磁约束装置是 分为以下几种类别： (2)惯性约束：在惯性约束下，用 或X射： 轻子、强子、规范玻色子和希格斯玻色子。 线从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发：3.夸克模型的提出 生反应。聚变物质因自身的惯性，在极短时间： 1964年提出的夸克模型，认为强子是由更基本的 内，来不及扩散就完成了核反应。 组成的 四“基本”粒子 自主评价 1.“基本粒子”不基本 (1)19世纪末，人们认为 是组成物质的：1.判断正误 不可再分的最小微粒。 (1)铀块的质量大于临界质量时链式反应才能不 (2)后来认为光子、电子、质子和 是组成 停地进行下去 ( 物质的不可再分的 粒子，并称为“基本 (2)中子的速度越快，越容易发生铀核裂变。 粒子”。 随着科学的进一步发展，科学家们逐渐发现了数 (3)快中子跟减速剂的原子核碰撞后能量减少， 以百计的不同种类的新粒子，它们都不是由质 变成慢中子，慢中子容易被轴235俘获而引起裂 子、中子、电子组成的，另外又发现质子、中子等： 变反应。 () 本身也有自己的 。所以，从20世纪后 (4)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反 半期起，就将“基本”二字去掉，统称为 应中平均每个核子放出的能量大。 () 2.发现反粒子粒子的分类 :2.情景思考 (1)反粒子 : 慢化剂的作用是什么？是为了减慢裂变速度吗？ 实验中发现，对应着许多粒子都存在质量、寿命、： 自旋等物理性质与过去已经发现的粒子 ,而电荷等其他性质 的粒子，这些 粒子叫作反粒子。例如，电子的反粒子就是： 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1 核裂变和链式反应 探究归纳 : 探究导入 如图为核裂变示意图。 :1.铀核的裂变和裂变方程 ”中子 中子裂变碎片 器 (1)核子受激发：当中子进入轴235后，便形成了 器 处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运 236U 235U 鲶S 动，使核变成不规则的形状。 (不稳定) 裂变碎片 甲 乙 丙 丁 (2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速 (1)试写出一种铀核裂变的核反应方程。 减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂 (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反 成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引 应吗？ 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： ①2U+n→1Xe+8Sr+26n ②2U+n→1Ba+器Kr+3n 2.链式反应的条件 (1)铀块的体积大于临界体积。 110 第五章原子核 (2)铀块的质量大于临界质量。 :2.8U受中子轰击时会发生裂变，产生1Ba和 以上两个条件满足一个，则另一个条件自动： Kr,同时放出200MeV的能量。现要建设发电 满足。 能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子 3.裂变反应的能量：轴核裂变为中等质量的原子； 锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量一半被用 核，发生质量亏损，所以放出能量。一个铀235 来发电，那么一天需要纯轴235的质量为多大？ 核裂变时释放的能量如果按200MeV估算，1kg: (阿伏加德罗常数取6.02×1023mol11) 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。 [典例1]现有的核电站比较广泛采用的核反应之 一是：283U+dn→18Nd+4Zr+3n+891e+y (1)核反应方程中的y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)已知轴(2U)核的质量为235.0493u,中子质 要点2核聚变的特点及应用 量为1.0087u,钕(8Nd)核质量为142.9098u,锆 Z核质量为89.9047u。又知1u=1.6606× 探究导入我国自主研发制 1027kg,试计算，1kg铀235大约能产生的能量是： 造的国际热核聚变核心部 多少？ 件在国际上率先通过权威 [听课记录] 机构认证，这是我国对国 际热核聚变项目的重大 “人造太阳酽核心部件首获国际认证 贡献。 写出一个核聚变反应的方程。 探究归纳 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10-15m,这要克服电荷间强大的斥力作用， 针对训练 要求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 1.用中子(n)轰击铀核(2U)发生裂变反应，会产！ 百万开尔文的高温。 生钡核(1铝Ba)和氪核(Kr),并释放中子(n),2.轻核聚变是放能反应 当达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核：从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增 (2U)裂变时，质量亏损为△，已知光在真空中： 加，因此聚变反应是一个放能反应。 的传播速度为c,以下说法正确的是()：3.核聚变的特点 A.235U的裂变方程为25U→1Ba十Kr+2n (1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重 B.U发生链式反应的条件与铀块的温度有关 核裂变释放更多的能量。 C.2U发生链式反应的条件与铀块的体积有关； (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能 D.一个铀核(2U)裂变时，放出的能量为△E= 量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。 4mc2 1 (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。 111 物理·选择性必修第三册 4.核聚变的应用 要点3核电站的结构及工作原理 (1)核武器一氢弹：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 探究导入如图所示为核电站工作流程示意图。 产生的高温高压引发热核聚变爆炸。 水泥防护层 (2)可控热核反应：目前处于探索阶段。 [典例2]太阳现正处于主序星演化阶段。它主要 恭汽轮机发电机】 是由电子和H、2He等原子核组成。维持太阳 冷 辐射的是它内部的核聚变反应，这些核能最后转 化为辐射能。现将太阳内部的核聚变反应简化 热。 换器 为4个氢核(H)聚变成氦核(He),同时放出两 堆 文泵 水泵 第二回路 个正电子(9e)。已知光速c=3×108m/s,氢核 第一回路 质量m。=1.6726×1027kg,氦核质量m。= 核电站工作流程 (1)核电站的核心设施是什么？ 6.6458×10-27kg,正电子质量me=0.91× (2)核电站发电有什么优点？ 10一30kg。(要求计算结果保留两位有效数 字)则： (1)请写出题中所述核聚变的核反应方程； (2)求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放： 的核能； (3)已知地球的半径R=6.4×106m,日地中心 距离r=1.5×1011m,忽略太阳的辐射能从太阳 探究归纳 到地球的能量损失，每秒地球表面接收到的太阳1，核电站的主要组成：核电站的核心设施是核反应 辐射的总能量为P=1.8×1017J,求每秒太阳辐 堆，反应堆用的核燃料是轴235，它的主要部件列 射的电子个数。 表如下： [听课记录] 部 名 热循环 慢化剂 控制棒 保护层 介质 项目 石墨、重 采用的 水或普 水或液 很厚的水泥 镉 材料 通水（也 态钠 外壳 叫轻水) 降低中 吸收中 把反应 屏蔽射线， 子速度， 子，控制 堆内的 作用 防止放射性 便于铀 反应速 热量传 针对训练 污染 235吸收 度 输出去 3.氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总2.反应堆工作原理 效果可用反应式6H2He+21H+2n+ (1)热源：在核电站中， 镉棒 43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海 核反应堆是热源，如图 水泥防护层 水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生 为简化的核反应堆示意 聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤： 图：铀棒是燃料，由天然 燃烧时释放的热量相等。已知1kg标准煤燃烧 轴或浓缩铀（铀235的含铀棒 慢化剂 释放的热量约为2.9×107J,1MeV=1.6×: 量占2%~4%)制成，石 反应堆示意图 10一13J,则M约为 ( ) 墨（重水）为慢化剂，使反应生成的快中子变为慢 A.40 kg B.100 kg 中子，便于铀235的吸收，发生裂变，慢化剂附在 C.400 kg D.1000kg 铀棒周围。 112 第五章原子核 (2)控制棒：镉棒的作用是吸收中子，控制反应速： 要点4新粒子的发现和分类 度，所以也叫控制棒。控制棒插入深一些，吸收 中子多，反应速度变慢，插入浅一些，吸收中子 探究导入试按时间顺序叙述新粒子的发现过程。 少，反应速度加快，采用电子仪器自动调节控制 棒插入深度，就能控制核反应的剧烈程度。 (3)冷却剂：核反应释放的能量大部分转化为内 能，这时通过水、液态钠等作冷却剂，在反应堆内 外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机， 探究归纳 使发电机发电。 发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物 1.粒子的分类 质，很厚的水泥防护层可以防止射线辐射到 参与的相 发现的 分类 备注 外面。 互作用 粒子 3.核电站发电的优点 强子有内部结构， (1)消耗的核燃料少。 参与强相 质子、中子、介 由“夸克”构成：强 (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大， 强子 互作用 子、超子 子又可分为介子和 所能提供的能量大。 重子 (3)对环境的污染要比火力发电小。 电子、电子中 [典例3]核反应堆是实现可控制的重核裂变链式！ 不参与强 反应的一种装置，它主要由四部分组成( ) 轻子 微子、以子、以 未发现内部结构 相互作用 子中微子、x A.原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统 子、x子中微子 B.原子燃料、慢化剂、发热系统和传热系统 光子、中间玻色子、 C.原子燃料、慢化剂、碰撞系统和传热系统 规范玻 传递各种 光子、中间玻 胶子分别传递电 D.原子燃料、中子源、原子能储存系统和输送 色子 相互作用 色子、胶子 磁、弱、强相互作用 系统 [听课记录] 希格斯 目前最后一个 是希格斯场的量子 玻色子 被发现 激发 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)。 针对训练 (3)夸克所带电荷：夸克所带的电荷量是分数电 4.(多选)秦山核电站第三期工程的两个6×105kW 荷量，即其电荷量为元电荷的一号或十号，例 发电机组已实现并网发电。发电站的核能来源 于2U的裂变。下列说法正确的是 ( 如，上夸克带的电荷量为+号下夸克带的电荷 A.反应堆中核反应速度通常是采用调节U的： 量为一号 体积来控制的 (4)意义：电子电荷不再是电荷的最小单位，即存 B.2U的一种可能的裂变是25U+}n→1Xe 在分数电荷。 +Sr+2on [典例4]目前普遍认为，质子和中子都是由被称 C.U是天然放射性元素，升高温度后它的半 为u夸克和d夸克的两类夸克组成的。u夸克所 衰期会缩短 D.一个2U裂变能放出200MeV的能量，合3.2 带的电荷量为号e,d夸克所带的电荷量为一名0， ×10-11J e为元电荷，下列论断中可能正确的是() 113 物理·选择性必修第三册 A.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由 针对训练 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5.（多选）质子和中子属于强子，强子是由更基本的 1个u夸克和2个d夸克组成 粒子一夸克组成。根据夸克模型，夸克有6 C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由 种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底 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 夸克和顶夸克。它们的带电荷量分别为一气或 2个u夸克和1个d夸克组成 十号，电荷址：为元电荷。已知一个质子山两个 [听课记录] 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 A上夸克的电待量为+号 B.下夸克的电荷量为一号 C.上夸克的电荷量为一台 D下夸克的电药量为十号 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子： D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深 核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些Y射线。下列关 一些，使大量快中子碰撞控制棒后变成慢中 于这个实验的说法中正确的是 子，链式反应的速度就会快一些 A.这个实验的核反应方程是U十n一端B阳4，根据字宙大爆炸的理论，在宇宙形成之初是“粒 +翳Kr+dn 子家族”尽显风采的时期，那么在大爆炸之后最 B.这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大： 早产生的粒子是 ( 于反应前粒子质量之和 C.这个反应中释放出的能量不可以用爱因斯坦： A.夸克、轻子、胶子等粒子 的质能方程来计算 B.质子和中子等强子 D.实验中产生的Y射线穿透能力极强 C.光子、中微子和电子等轻子 2.(多选)以下核反应方程中属于核聚变的是( ): D.氢核、氘核、氦核等轻核 A.H+3H→4He+dn :5.(新情景题)我国自行研制了可控热核反应实验 B.14N+He→1gO+H 装置“超导托卡马克”（英名称为EAST,俗称“人 C.}H+n→H+Y 造太阳”)。设可控热核实验反应前氘核(H)的 D.41H→He+29e 质量为m1,氘核(H)的质量为m2,反应后氦核 3.如图是慢中子反应堆的示 控制棒 水泥防护层： (号He)的质量为m3,中子(0n)的质量为m4。已 意图。对该反应堆，下列 说法中正确的是（) 知真空中的光速为c。下列说法错误的是() A.铀235容易吸收快中 A.这种装置中发生的核反应方程式是H十 子后发生裂变反应 9H→号He+dn 铀棒 B.快中子跟减速剂的原 减速剂 B.由核反应过程质量守恒可知m1十m2=m3十m4 子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容 C.核反应放出的能量等于(m1十m2一m3一m4)c2 易被铀235俘获而引起裂变反应 D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置 C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制： 的核反应原理不相同 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 温馨提示 请做课时分层检测（二十三） 114平均质量大，因此，原子核A分裂成原子核B和C时，有质量亏损，·2，提示：慢化剂的作用是使快中子减速，以便于中子与轴核作用发生 所以分裂过程中一定会释放能量，C正确，D错误。 链式反应，不是为了减慢裂变速度，而是为了提高中子的利用率。 答案AC 关键能力·合作探究 针对训练 ,要点1 3.解析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！探究导入提示：(1)U十bn一→Ba十需Kr十3n。 能量，故A正确：一重原子核衰变成《粒子和另一原子核，衰变产物 (2)有中子轰击轴块，且轴块的体积大于临界体积，这样才可以产生 的结合能之和小于原来重核的结合能，故B错误；平均结合能越大， 链式反应。 原子核越稳定，故C错误；根据质能方程可知，自由核子组成原子核！[典例1门解析(1)根据电荷数和质量数守恒，可得 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。 Zr的电荷数Z=92-60十8=40， 客A 质量数A=236-143-3×1=90。 4.解析比结合能越大，原子核越稳定，由题图可知，氨核的比结合能 比锂核的比结合能大，则H核比Li核更稳定，A正确：由题图可 (2)△m=(mu十mn)-(mM+z+31m) 知，氦核的比结合能大约为7MV,氨核的核子数为4，则氨核的结 =0.2174u=0.2174×1.6606×10-27kg 合能大约为28MeV,故B错误；两个H核结合成He核时有质量 ≈3.61×108kg, △E=△mc2=3.61×10-2wX(3×108)2J 亏损，释放能量，C错误：由题图可知，U核中核子的平均结合能 ≈3.25×1011J, 比Kr核中核子的平均结合能小，故D错误。 答案A 1000×6.02×1023个≈2.56×101个 235 要点3 E恶=n△E=2.56×1021×3.25×10-1J 探究导入提示：(1)不是。物体的质量包括静止质量和运动质量，质 量亏损指的是静止质量的减少，并不是这部分质量消失了或转变为· =8.32×1013J。 能量了 答案(1)4090(2)8.32×1018J 瓷因装提置餐有程警明不整个红理量饲的 针对训练 1.解析35U的裂变方程为25U十n→1Ba十躲Kr+3n,故A错 [典例3]解析(1)根据电荷数守恒、质量数守恒，一个质子和两个 误：当轴块体积达到临界体积时才能使链式反应不断进行下去，与 中子结合为氚核时，有H十2n →H 铀块的温度无关，B错误，C正确：根据爱因斯坦质能方程可知一 (2)2个中子和1个质子结合成氚核时质量亏损为△m=m。十2m: 个25U裂变时，放出的能量为△E=△mc2,D错误。 mH=1.007277u十2×1.008665u-3.016050u=0.008557u,所 答案 以该反应放出能量：放出的能量为△E=0.008557×931.5MeV≈ ·2.解析核电站每一天的发电量为E1=P1=50×101×103×24× 7.97MeV。 3600J=4.32×10J。 (3)2个中子和1个质子结合成氚核时放出的能量为7,97MeV,所i 据题意知，核电站一天时间内轴235裂变所释放的总能量E,= 以氚核的结合能为7.97MeV,氚核的比结合能为△_7.97MeV 2E1,故核电站每天所消耗的轴235核的个数为 3 3 E 2×4.32×10 ≈2.66MeV 200×105×1.6×1019】 3.2×10-1D =2.7×1021(个)。 答案(1)H十2n→H(2)放出能量，该能量为7.97MeV 故发电站每一天需要的纯轴235的质量为 (3)7.97MeV2.66MeV 针对训练 2.7×1021 M 5.解析 mNA 6.02×10sX235×103kg=1.05kg。 一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了△E,它的质！ 答案1.05 量也一定相应减少△，即发生质量亏损，所以选项A、D正确：如果 要点2 物体的质量增加了△，它的能量也一定相应增加△mc“,所以选项 B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误。 !探究导入提示：H+H一He+bn十17.6MeV: :「典例2]解析(1)根据核反应方程质量数和核电荷数守恒，则核聚 答案ABD 6.解析因质量亏损产生的能量为△E=(D一m? 一m.）c2,设质子、 变反应的核反应方程为：4H→He十2e: 中子的动能为Ek,根据能量守恒定律有△E十E=2Ek,联立解得 (2)根据质量亏损和质能关系，可知每发生一次该核反应释放的核 Ek=mDmpm)c2+E 能为：△E=(4mp一2m。-m.)c2;代入数据解得：△E≈3.9×1012J; 故A、B、D错误，C正确。 (3)设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米裁面上光子的个数 2 Pt 答案C 为N,根据题设条件可知：E。=Pt=Nhv:所以有N ,代入数据 hy 素养演练·提升技能 解得：N=3.4×1021个，那么每秒太阳辐射的电子个数即为3.4× 1.解析核力是短程力，每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作 1021个。 用，故A正确，D错误：原子核由质子和中子组成，质子带正电，它们！ 依靠核力紧密地结合在一起，故B正确：核力有时表现为斥力，有时 答案(1)41H→He+2e(2)3.9×10-12J(3)3.4×1021个 表现为引力，但不是说核力既可能是引力，又可能是斥力，故C针对训练 错误。 3.解析根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15MeV 答案AB 2.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 的能量，1kg海水中的氘核反应释放的能量为E=.0X10× 6 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 43.15MeV≈7.19×1022MeV≈1.15×101wJ,则相当于标准煤的 方程为H十H→He十}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 质量为M=1.15×1010 kg≈400kg。 2.9×107 损，D错误。故选A。 答案C 答案A :要点3 3.解析由题，三个α粒子生成一个1？C核，由△E=△m2得△E-!探究导入提示：(1)核反应堆是核电站的核心设施，原子核的链式反 (3m-m)2=(3×6.64672×1027-1.99272×10第)×(3.0× 应在此进行。 108)2J≈1X1012J,故A正确，B、C、D错误。 (2)消耗原料少：作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大：对环 境的污染要比火力发电小。 4.解析 应过程中的质量亏损釣为△m=4mp一m。=4X1.0078u[典例解析杭反应推里用的校燃料是用浓缩轴（轴235占2% 答案A 一4%)制成的轴棒：轴235易俘获慢中子，不易俘获快中子，必须使 4.0026u=-0.0286u,由于1u=931MeV/c2,根据爱因斯坦质： 能方程可得△E-△m2=26.6MeV,故C正确，A,B、D错误。 用慢化剂（如石墨、重水、普通水），让快中子跟慢化剂的原子核碰撞 后能量减少，变成慢中子；控制调节系统是用于调节中子的效目以 答案C 控制反应速度，它是由镉做成的置放在轴棒之间的一些控制棒及计 4核裂变与核聚变 算机调节系统组成：冷却系统靠水或液态金属钠等流体在反应堆内 5“基本”粒子 外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时使反应堆 必备知识·自主梳理 冷却，保证安全。 一、1.中子2.3n3.链式反应5.临界体积临界质量 答案A 针对训练 二、2.石墨重水普通水3.中子深中子控制棒4.射线 :4.解析反应堆中核反应速度由控制棒（镉棒）吸收中子的多少来控 放射性物质水泥层放射性深埋地下 三、1.质量较大2.(1)10m(2)热核反应3.(1)氢弹(2)热 制，A错误：U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B正确： 核反应堆4.(1)高(2)丰富(3)安全、清洁6.(1)环流器 放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度，压强等外界条件 (2)激光 无关，C错误：200MeV=200×10×1.6×10-1J=3.2×101J, 四、1.(1)原子(2)中子最基本的复杂的结构粒子2.(1)相 故D正确。 同相反正电子3.夸克 答案BD 自主评价 要点4 1.(1)/(2)×(3)/(4)/ 探究导入提示：(1)1931~1940年发现正电子、4子 219 (2)1941~1950年发现K介子和π介子。 是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理是核裂 (3)1951~1960年发现反质子和电子中微子。 变，它们的核反应原理不相同，故D正确。 (4)1961~1970年发现4子中微子。 答案B (5)19711980年发现x子、胶子、J/Ψ介子。 章未综合提升 (6)1981~1990年发现W和Z玻色子。 (7)1991~一2000年发现x子中微子。 归纳提能 (8)2001一至今发现希格斯玻色子。 [典例1]解析P衰变为Si时放出正电子，由衰变过程动量守恒 知，正电子与”S的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的 「典例4门解析 质子H所带的电荷量为2×号e十（子）=， 洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圈，侧Th衰变为P 中子n所带的电荷量为号e十2×（子）=0，结合不同夸克的 时放出电子，电子与P的速度方向相反，而电性相反，则两个粒 子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，由衰变 带电荷量可知，B正确。 答案B 过程动量守恒可知，运动半径” 9BB,可得粒子运动半径与所 针对训练 带电荷量成反比，而正电子和电子的电荷量比聊Si和1P的电荷量 5,解析根据质子带电荷量为十和中子不带电，设上、下夸克的电荷 小，则正电子和电子的运动半径比Si和1P的运动半径都大，故 量分别为g192,则有21十q2=十e,91十22=0，解得g1=十3e, 轨迹1,2、3、4对应的粒子依次是1Pa、电子、正电子、Si,故A、B、 C错误，D正确 92= 号，故选A,B, 答案D 答案AB :[典例2]解析卢瑟福发现质子的核反应方程号N十He一O 素养演练·提升技能 十H是人工核反应，不属于重核裂变，故A错误：贝克勒尔发现天 1.解析根据质量数守恒、电荷数守恒可知，轴核裂变的核反应方程 然放射现象，其中的一种核反应方程。Th→MPa十1e是3衰 应为U十n→Ba十Kr十3}n,选项A不正确：铀核裂变过程 变，故B错误：太阳中发生的热核反应，典型的一种核反应方程H 中产生Y射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦 十iH→He十bn是轻核聚变，故C错误：核电站可控的链式反应 的质能方程计算，选项B、C不正确：核反应中产生的Y射线，穿透能 中，典型的一种核反应方程2U十}n→B十Kr十3}n是重核 力极强，是能量极高的光子，选项D正确。 答案D 裂变，故D正确。 2.解析 轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。 答案D 答案 ACD 典例3]解析(1)核反应方程为H十H→He十n。 3.解析快中子容易与轴235擦肩而过，快中子跟减速剂（慢化剂）的 (2)质量亏损为△m=2mD-mHe一m.=(2×2.0136-3.0150 原子核碰撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被轴235俘获而 1.0087)u=0.0035u 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 释放的能量为△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。 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 (3)因碰撞过程中动量守恒，反应前总动量为零，反应后总动量也为 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 p知，Ee 零，故中子与氯核动量大小相等，方向相反，由E一m州 4.解析宇宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之后又经历 了质子和中子等强子时代，再之后是自由光子、中微子、电子大量存 1. ,又Em十EkHe=△E+2Ek=4.26MeV,解得Ekm= 在的轻子时代，再之后是中子和质子组合成氘核，并形成氦核的核 3.195 MeV,EkHe=1.065 Mev. 合成时代，之后电子和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因 此A正确，B、C、D错误。 (41kg的氛合有的原子数N-7Nx-190义6.0X10产个=3X 2 答案A 5.解析可控热核反应装置中发生的核反应方程式是H十1H· 102个，发生核反应的次数为 ?,故放出的总能量为E=△E·? →He十}n,故A正确：核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒， 3×1026 核反应过程中存在质量亏损，因此m1十m2≠m3十1，故B错误；核 ×3.26×10×1.6×10-1"J=7.824×108J。 2 反应过程中的质量亏损△=m1十m2一m3一m1,释放的核能△E= 答案(1)H+1H→He+n(2)3.26MeV(3)3.195MeV △mc2=(m1十m2 m3-m1)2,故C正确：这种装置的核反应原理 1.065MeV (4)7.824×1018J 课时分层检测参芳答案与解析 课时分层检测（一） 动，选项D错误 1.解析根据对分子的研究可知，除了一些有机物质的大分子，多数 答案B 分子大小的数量级为10一10m,故选B。 :6.解析(1)地球到月球的平均距离为384400km,金原子的直径为 答案 B 3.48×10一m,故“分子大道”需要的原子数N= 384400×10 2.解析分子的热运动只与温度有关，与水流速度无关，故A错误：对· 3.48×10-# 于一定量的气体，压强越大，不能说明温度越高，则气体分子的热运 ≈1.1×1017个。 动不一定越剧烈，故B错误；空气中PM2,5的运动是固体小颗粒的 M 运动，不属于分子热运动，故C错误：根据分子的热运动的定义可！ (2)单个原子的质量mo=N 知，分子的热运动是指分子求不停息地做无规则运动，故D正确。 这些原子的总质量m=moN 答案D 3.解析铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力，故A 6.02×1023 正确：水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力，故B正确：！ 联立解得m-1g81kg*3.6X10k 两个纯净的铅块紧压后合在一起，说明铅块分子间存在引力，故C 答案(1)1.1×1017个(2)3.6×10-8kg 7.解析 在玻璃板脱离水面的一瞬间，禅簧秤读数会突然增大的主要 正确：磁铁可以吸引轶屑，是因为磁力的作用，并不能够说明分子间· 原因是水与玻璃间存在分子引力作用，选项D正确。 存在引力，故D错误。 答案D 4解析知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计：8.解析当分于间距离较近时，随着分子间距离增大，引力和斥力均 答案ABC 减小，但斥力减小快，存在分子间的引力大于斥力的情况，A错误： 算出阿伏加德罗常数，故A错误；若知道水的摩尔质量和水分子质： 量或者知道水的摩尔体积以及水分子的体积，可以求出阿伏加德罗 由图可知，当分子间的距离为r。时分子间作用力合力为0，分子间 的引力和斥力大小相等，B正确：当？大于r0时，分子间距高增大 常数，故B错误，C正确：知道水分子的体积和水分子的质量无法求 出阿伏加德罗常数，故D错误。 时，分子力会先增大后减小，加速度先增大后减小，C错误，D正确。 答案C 答案BD 5.解析 扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象 !9.解析已知氢气分子的体积和氢气分子的质量，可以得到氢气分子 是由内部原因引起的分子的运动；布朗运动是悬浮微粒的无规则运 的密度，但气体分子间隙大，故氢气分子密度不等于氢气密度，故A 动，不是液体分子的无规则运动，故A错误：布朗运动是悬浮颗粒的 错误：氢气的摩尔质量除以摩尔体积等于氢气的密度，故B正确：氢 无规则运动，虽然不是分子的运动，但它能反映出液体分子的运动： 气的摩尔体积除以阿伏加德罗常数等于氢气分子占据的体积，氢气 规律，选项B正确：颗粒越小布朗运动越明显，但分子的运动与悬浮 分子的质量除以氢气分子占据的体积等于氢气的密度，故C正确： 提将资小数分所整在南动的型公存高数运 由氢气分子的质量和氢气的摩尔质量不能求解氢气的密度，故D 错误。 答案BC 220