要點一、天然放射現象與三種射線（一）天然放射現象1．1896年，法國物理學家貝可勒爾發現鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線。2．物質發出射線的性質稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發地發出射線的現象，叫作天然放射現象。3原子序數大于83的元素，都能自發地發出射線，原子序數小于或等于83的元素，有的也能發出射線。（二）三種射線1．射線：(1)是高速粒子流，其組成與氦原子核相同；(2)速度可達到光速的eq\f(1,10)；(3)電離作用強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。2．射線：(1)是高速電子流；(2)它的速度更大，可達光速的99%；(3)電離作用較弱，穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。3．射線：(1)是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下；(2)電離作用更弱，穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。要點二、原子核的組成1．質子的發現：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子。2．中子的發現：盧瑟福猜想，原子核內可能還存在著一種質量與質子相同，但不帶電的粒子，稱為中子，查德威克通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分。3．原子核的組成：原子核由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子。4．原子核的符號5．同位素：具有相同質子數而中子數不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素．例如，氫有三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.要點突破一：α、β、γ三種射線的比較種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質量為零帶電荷量2e－e0速率c穿透能力最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的鋁板電離作用很強較弱很弱在磁場中偏轉偏轉不偏轉2．三種射線在電場、磁場中偏轉情況的比較(1)在勻強磁場中，α射線偏轉半徑較大，β射線偏轉半徑較小，γ射線不偏轉，如圖所示。(2)在勻強電場中，α射線偏離較小，β射線偏離較大，γ射線不偏離，如圖所示。二：原子核的組成1．原子核(符號eq\o\al(A,Z)X)2．基本關系核電荷數＝質子數(Z)＝元素的原子序數＝核外電子數，質量數(A)＝核子數＝質子數＋中子數。3．同位素(1)同位素指質子數相同、中子數不同的原子核。(2)原子核內的質子數決定了核外電子的數目，進而也決定了元素的化學性質．同種元素的原子，質子數相同，核外電子數也相同，所以有相同的化學性質，但它們的中子數不同，所以它們的物理性質不同。題型一：天然放射現象與三種射線題型二：原子核的組成要點一、原子核的衰變半衰期（一）原子核的衰變1．定義：原子核自發地放出α粒子或β粒子，而變成另一種原子核的變化。2．衰變類型(1)α衰變：原子核放出α粒子的衰變．進行α衰變時，質量數減少4，電荷數減少2，eq\o\al(238,92)U的α衰變方程：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。(2)β衰變：原子核放出β粒子的衰變．進行β衰變時，質量數不變，電荷數加1，eq\o\al(234,90)Th的β衰變方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。3．衰變規律：電荷數守恒，質量數守恒。（二）半衰期1．定義：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。2．特點：(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。(2)放射性元素衰變的快慢是由核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件沒有關系。3．適用條件：半衰期描述的是統計規律，不適用于少數原子核的衰變。要點二、核反應放射性同位素及其應用（一）核反應1．定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核或者發生狀態變化的過程．2．原子核的人工轉變：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，核反應方程eq\o\al(14,

7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H.3．遵循規律：質量數守恒，電荷數守恒．（二）放射性同位素及其應用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．2．應用：(1)射線測厚儀：工業部門使用放射性同位素發出的射線來測厚度．(2)放射治療．(3)培優、保鮮．(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學性質，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探測出原子到達的位置．（三）輻射與安全1．人類一直生活在放射性的環境中．2．過量的射線對人體組織有破壞作用．在使用放射性同位素時，必須嚴格遵守操作規程，注意人身安全，同時，要防止放射性物質對水源、空氣、用具等的污染．要點突破一：衰變半衰期衰變類型α衰變β衰變衰變方程eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→AZ＋1Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實質2個質子和2個中子結合成氦核2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He1個中子轉化為1個質子和1個電子eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e典型方程eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒半衰期定義放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間衰變規律N余＝N原，m余＝m原式中N原、m原分別表示衰變前的原子核數和質量，N余、m余分別表示衰變后的尚未發生衰變的原子核數和質量，t表示衰變時間，τ表示半衰期.影響因素由原子核內部因素決定，跟原子所處的外部條件、化學狀態無關半衰期規律是對大量原子核衰變行為作出的統計結果，可以對大量原子核衰變行為進行預測，而單個特定原子核的衰變行為不可預測二：核反應放射性同位素及其應用條件用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發生轉變.實質用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內部使核發生了轉變規律(1)質量數、電荷數守恒；(2)動量守恒原子核人工轉變的三大發現(1)1919年盧瑟福發現質子的核反應方程：eq\o\al(14,

7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克發現中子的核反應方程：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)1934年約里奧—居里夫婦發現放射性同位素和正電子的核反應方程：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e.核反應過程一般都是不可逆的，核反應方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應方向2．確定原子核衰變次數的方法與技巧(1)方法：設放射性元素eq\o\al(A,Z)X經過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩定的新元素eq\o\al(A′,Z′)Y，則衰變方程為：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m以上兩式聯立解得：n＝eq\f(A－A′,4)，m＝eq\f(A－A′,2)＋Z′－Z由此可見，確定衰變次數可歸結為解一個二元一次方程組。(2)技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定α衰變的次數(這是因為β衰變的次數多少對質量數沒有影響)，然后根據衰變規律確定β衰變的次數。題型一：原子核的衰變題型二：核反應放射性同位素及其應用要點一、核力與四種基本相互作用1．核力：原子核中的核子之間存在一種很強的相互作用，即存在一種核力，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩定的原子核．這種作用稱為強相互作用。2．強相互作用的特點(1)強相互作用是短程力，作用范圍只有約10－15m。(2)距離增大時，強相互作用急劇減小．超過10－15m，相互作用不存在。3．弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10－18m。4．四種基本相互作用要點二、結合能與質量虧損（一）結合能1．結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結合能。2．比結合能：原子核的結合能與核子數之比，叫作比結合能，也叫作平均結合能．比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定．中等大小的核的比結合能最大，最穩定。（三）質量虧損1．質能方程：物體的能量與它的質量的關系是：E＝mc2。2．質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子的質量之和的現象。要點突破一：四種基本相互作用在不同尺度上發揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨領風騷”。是引力使行星繞著恒星轉，并且聯系著星系團，決定著宇宙的現狀。萬有引力是長程力。(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結合成分子，使分子結合成液體和固體。(3)強力：即強相互作用，在原子核內，強力將核子束縛在一起，強力是短程力。(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。二：核力的性質(1)核力是四種相互作用中的強相互作用(強力)的一種表現。(2)核力是短程力。約在10－15m數量級時起作用，距離大于0.8×10－15m時為引力，距離小于0.8×10－15m時為斥力，距離為10×10－15m時核力幾乎消失。(3)核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數核子產生較強的引力，而不是與核內所有核子發生作用。(4)核力具有電荷無關性。核力與核子電荷無關。三：原子核中質子與中子的比例關系(1)較輕的原子核質子數與中子數大致相等，但對于較重的原子核，其中子數大于質子數，越重的原子核，兩者相差越多。(2)形成原因：①若質子與中子成對地人工構建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以當原子核增大到一定程度時，相距較遠的質子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩定了。②若只增加中子，因為中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩定，所以穩定的重原子核中子數要比質子數多。③由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會大到其間根本沒有核力的作用，這時候再增加中子，形成的核也一定是不穩定的。四：結合能和比結合能結合能把原子核分成核子時吸收的能量或核子結合成原子核時放出的能量比結合能等于原子核的結合能與原子核中核子個數的比值，它反映了原子核的穩定程度比結合能曲線不同原子核的比結合能隨質量數變化圖線如圖所示從圖中可看出，中等大小的核的比結合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等大小的核的比結合能要小2.質量虧損核能的計算（1）質量虧損Δm的理解：所謂質量虧損，并不是質量消失，而是減少的質量在核子結合成核的過程中以能量的形式輻射出去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給。3．質能方程E＝mc2的理解(1)根據質能方程，物體的總能量與其質量成正比。物體質量增加，則總能量隨之增加；質量減少，總能量也隨之減少，這時質能方程也寫作ΔE＝Δmc2。(2)運用質能方程時應注意單位．一般情況下，公式中各量都應取國際單位制單位。但在微觀領域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習慣上常用“原子質量單位”和“電子伏特”作為質量和能量的單位，1u對應931.5MeV能量。題型一：核力題型二：結合能與質量虧損要點一、核裂變（一）核裂變的發現1．核裂變：鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質量差不多的碎塊，這類核反應定名為核裂變。2．鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發生裂變，其產物是多種多樣的，其中一種典型的反應是eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。3．鏈式反應：中子轟擊重核發生裂變后，裂變釋放的中子繼續與其他重核發生反應，引起新的核裂變，使核裂變反應一代接一代繼續下去，這樣的過程叫作核裂變的鏈式反應。4．臨界體積和臨界質量：核裂變物質能夠發生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，相應的質量叫作臨界質量。（二）反應堆與核電站1．核電站：利用核能發電，它的核心設施是反應堆，它主要由以下幾部分組成：(1)燃料：鈾棒；(2)慢化劑：石墨、重水和普通水(也叫輕水)；(3)控制棒：為了調節中子數目以控制反應速度，還需要在鈾棒之間插進一些鎘棒，它吸收中子的能力很強，當反應過于激烈時，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些，這種鎘棒叫作控制棒。2．工作原理核燃料發生核裂變釋放的能量使反應區溫度升高，水或液態的金屬鈉等流體在反應堆內外循環流動，把反應堆內的熱量傳輸出去，用于發電，同時也使反應堆冷卻。3．核污染的處理在反應堆的外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線．核廢料具有很強的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。要點二、核聚變1．定義：兩個輕核結合成質量較大的核，這樣的核反應叫作核聚變。2．核反應方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。3．條件：使輕核的距離達到10－15m以內。4．宇宙中的核聚變：太陽能是太陽內部的氫核聚變成氦核釋放的核能。5．人工熱核反應：氫彈．首先由化學炸藥引爆原子彈，再由原子彈爆炸產生的高溫高壓引發熱核爆炸。6．核聚變與核裂變的比較：(1)優點：①輕核聚變產能效率高；②地球上核聚變燃料氘和氚的儲量豐富；③輕核聚變更為安全、清潔；(2)缺點：核聚變需要的溫度太高，地球上沒有任何容器能夠經受如此高的溫度。要點突破突破一：核裂變1．典型的裂變方程(1)eq\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(2)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)n2．核能的釋放由于重核的核子的平均質量大于中等質量原子核的核子的平均質量，因此，鈾核裂變為中等質量的原子核時，會發生質量虧損，釋放核能。3．鏈式反應發生的條件(1)鈾塊的體積大于或等于臨界體積；(2)有足夠濃度的鈾235；(3)有足夠數量的慢中子；4．裂變反應的能量大小：鈾核裂變為中等質量的原子核，發生質量虧損，所以放出能量；一個鈾235核裂變時釋放的能量如果按200MeV估算，1kg鈾235全部裂變放出的能量相當于2800t標準煤完全燃燒時釋放的能量，裂變時能產生幾百萬度的高溫。5．核電站的主要部件及作用組成部分材料作用裂變材料(核燃料)濃縮鈾提供核燃料減速劑(慢化劑)石墨、重水或普通水(也叫輕水)使裂變產生的快中子減速控制棒鎘棒吸收中子，控制反應速度熱交換器水或液態的金屬鈉傳輸熱量防護層厚水泥層防止放射線泄露，對人體及其他生物體造成傷害(1)消耗的核燃料少；(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采用儲量大，所能提供的能量大；(3)對環境的污染要比火力發電小。突破二：核聚變1．聚變發生的條件：要使輕核發生聚變，必須使輕核間的距離達到核力發生作用的距離10－15m以內，這要克服原子核間巨大的庫侖斥力作用，使輕核具有足夠大的動能。要使原子核具有足夠大的動能，有一種方法就是給它們加熱，使物質達到幾百萬開爾文的高溫。2．輕核聚變是放能反應：從比結合能的圖線看，輕核聚變后比結合能增加，因此聚變反應是一個放能反應。3．聚變方程：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV。4．重核裂變與輕核聚變的區別重核裂變輕核聚變放能原理重核分裂成兩個或多個中等質量的原子核，放出核能兩個輕核結合成質量較大的原子核，放出核能放能多少聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量要大3～4倍題型一：核裂變例一．下列關于核反應方程及描述，正確的是（）A．He+Al→P+n是居里夫婦發現人工放射性的核反應方程B．U→Xe+Sr+n是核聚變方程C．H+H→He+n是α衰變方程D．N+He→O+H是α衰變方程【答案】A【分析】A．該方程是居里夫婦發現人工放射性的核反應方程，找到了放射性的同位素30P，故A正確；B．該方程是核裂變方程，但書寫錯誤，不是核聚變方程，故B錯誤；C．該方程是輕核聚變反應，故C錯誤；D．該方程是盧瑟福發現質子的方程，故D錯誤。題型二：核聚變例二．能源是社會發展的基礎，發展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應方程及其表述都正確的是（）A．He＋Al→P＋H是原子核的人工轉變B．F＋H→O＋He是α衰變C．H＋H→He＋γ是核聚變反應D．U→Sr＋Xe＋3n是核裂變反應【答案】C【分析】A．該方程書寫錯誤，電荷數兩邊不相等，故A錯誤；B．該方程是人工轉變方程，故B錯誤；C．該方程是核聚變反應，故C正確；D．該方程書寫錯誤，反應物中應該有中子，故D錯誤。故選C。5.5“基本”粒子要點一、基本粒子與粒子的分類一、“基本”粒子（知道電子、中子、質子并不是組成物質的最基本的粒子。）1．人們認為光子、電子、質子和中子是組成物質的不可再分的最基本的粒子，把它們叫作“基本粒子”。2．隨著科學的發展，科學家們發現很多新粒子不能看作由質子、中子、電子組成，并發現質子、中子等本身也有自己的復雜的結構。二、發現新粒子1932年發現了正電子，1937年發現了μ子,1947年發現了K介子和π介子，后來發現了超子等。三、粒子的分類（知道粒子的分類及其作用,了解夸克模型）1．強子：是參與(填“參與”或“不參與”)強相互作用的粒子，質子和中子都是強子。2．輕子：不參與(填“參與”或“不參與”)強相互作用。電子、電子中微子、μ子、μ子中微子以及τ子和τ子中微子都是已發現的輕子。3．規范玻色子：是傳遞各種相互作用的粒子，如光子，中間玻色子(W和Z玻色子)、膠子。4．希格斯玻色子：是希格斯場的量子激發。要點二、夸克與粒子物理標準模型1．夸克、夸克模型：1964年，美國科學家蓋爾曼等人提出了夸克模型，認為強