原子核的组成
原子的基本结构
原子的基本结构原子是构成物质的最基本单位，是化学反应和物质性质变化的基础。
本文将介绍原子的基本结构，主要涉及原子的组成和组织，以及科学家对原子结构的发现和研究。
一、原子组成原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。
质子带正电荷，中子没有电荷，电子带负电荷。
在原子内部，质子和中子集中在原子核中，外部电子绕核旋转。
1. 原子核原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
质子具有正电荷，并决定了原子的原子序数，中子没有电荷。
质子和中子的集合在原子核中形成了稳定的结构。
2. 电子壳层原子核外部的电子围绕核心在特定轨道上运动，形成电子壳层。
电子壳层的数量与原子的能级相关，决定了原子的化学性质。
第一电子壳层最多容纳2个电子，第二电子壳层最多容纳8个电子，第三电子壳层最多容纳18个电子。
二、原子的发现与研究1. 原子学说的提出古代的希腊哲学家认为物质是由最基本的单元构成的，但对于这个最基本的单元，他们没有确切的观点。
直到19世纪初，英国科学家道尔顿提出了原子学说，认为所有物质都是由不可分割的原子组成的。
2. 原子结构的实验证据为了验证原子学说，科学家进行了一系列的实验。
其中，汤姆逊的阴极射线实验和卢瑟福的金箔散射实验对原子结构的认识有着重大贡献。
汤姆逊通过研究阴极射线的偏转现象，发现存在带负电的粒子，即电子。
他提出了“杏仁布丁模型”，认为正电荷和负电荷均匀分布在整个原子中。
卢瑟福的金箔散射实验进一步揭示了原子内部的结构。
他发现，大部分的正电荷集中在一个非常小且带正电的核心中，并且核周围的电子密度很低。
这证明了原子中有一个小而密集的原子核。
3. 波尔的量子理论根据实验证据，丹麦科学家波尔提出了量子理论，进一步解释了原子结构。
他认为电子只能在特定的能级轨道上运动，并在这些轨道上具有固定的能量。
当电子从一高能级跃迁到另一低能级时，会释放出或吸收特定能量的光子。
三、小结原子的基本结构由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子围绕核心在不同的壳层上运动。
原子核的结构与稳定性
原子核的结构与稳定性原子核是构成原子的基本组成部分之一，它的结构和稳定性对于理解物质的性质和发展原子理论有着重要的意义。
首先，让我们来了解原子核的结构。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电。
质子和中子集中在原子核的中心，形成了原子核的主要质量部分。
质子和中子的数量决定了原子核的质量数，同时也决定了原子的化学元素。
原子核中的质子数量称为原子核的原子序数，决定了元素的化学性质。
原子核的稳定性是指原子核在各种核反应和衰变中能够维持相对长时间的状态。
稳定的原子核通常具有特定的质子和中子数量比，这种比例能够使核中的质子和中子相互吸引并保持平衡。
而不稳定的原子核则会通过核衰变释放出能量，转化为更稳定的核。
稳定性的决定因素之一是核力。
核力是一种非常强大的作用力，它能够克服质子之间的相互排斥力，保持原子核的结构稳定。
核力比电磁力要强大得多，它是由短程作用力引起的，只作用于极近距离的核子之间。
质子和中子之间的核力可以抵消电磁力的排斥作用，从而维持原子核的稳定。
除了核力以外，还有其他因素会影响原子核的稳定性。
其中之一是质子和中子的数量比例。
有些元素的原子核中的质子和中子数量比是非常稳定的，而其他比例则是不稳定的。
当质子和中子的比例偏离稳定比例时，原子核就会变得不稳定，发生核衰变以调整其比例。
另一个影响原子核稳定性的因素是核子的总能量。
原子核中的质子和中子都具有自己的能量状态，当核子能量较低时，原子核可能会较稳定。
而当能量较高时，原子核就更容易发生核反应或衰变。
原子核的结构和稳定性是理解核物理和核化学的基础。
通过研究原子核的结构和稳定性，科学家们可以预测和解释核反应和衰变，以及探索核能的利用和应用。
这些研究不仅在能源领域有着重要的应用，还有助于我们更深入地了解宇宙的起源和演化过程。
总而言之，原子核的结构和稳定性对于理解物质的性质和发展原子理论具有重要意义。
通过研究原子核的组成和稳定性机制，我们可以更好地理解核物理和核化学，并探索核能的应用和宇宙的奥秘。
原子与原子核
原子与原子核原子与原子核是物质世界中最基本的构成单位。
原子由原子核和围绕核运动的电子构成，而原子核则由质子和中子组成。
本文将探讨原子与原子核的组成、结构以及它们在物质世界中的重要性。
一、原子的组成与结构原子是物质的最小单位，由带正电荷的质子、带负电荷的电子和电中性的中子组成。
质子和中子集中在原子的中心部分，形成原子核，而电子则绕核中心运动，保持电中性。
1. 质子质子是氢原子核中的粒子，具有正电荷。
它的质量约为1.67×10^-27千克，相对于电子的质量大约是1836倍。
质子数量决定了元素的原子序数，也决定了元素的化学性质。
2. 中子中子是原子核中的电中性粒子，不带电荷。
它的质量与质子相近，也约为1.67×10^-27千克。
中子的存在对于原子核的稳定性和质量起着重要的作用。
3. 电子电子是原子核外围的带负电荷的粒子。
它的质量相对较小，约为9.1×10^-31千克，且具有负电荷。
电子的数量与质子数量相等，使得原子整体呈电中性。
二、原子与元素不同元素的原子具有不同的原子序数，即质子的数量不同。
原子序数决定了元素的化学性质和周期表中的排列位置。
例如，氢的原子序数是1，是最简单的元素；而铅的原子序数是82，是较重的元素。
在自然界中，元素可以以同位素的形式存在，即原子核中的质子数量相同，但中子数量不同。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应和放射性衰变等方面有所不同。
三、原子核的性质与稳定性原子核作为原子的核心部分，具有重要的性质和稳定性的要求。
1. 核力原子核中的质子和中子通过核力相互结合，形成稳定的核。
核力是一种强相互作用力，它能够克服质子间的电磁相互斥力，维持核的稳定。
核力的存在使原子核具有足够的稳定性，能够抵抗外界的扰动。
2. 核衰变在某些情况下，原子核会发生核衰变，即核内质子和/或中子的数量发生变化。
核衰变可以是放射性衰变或人工诱导的核反应。
核衰变的过程中会释放放射线，这对人类和环境具有一定的辐射危害。
原子核解析
E A2 A
三、γ衰变和内转换
1.γ衰变
原子核由高能态跃迁到低能态时发出γ射 线的衰变方式称为γ衰变。 γ衰变前后，核的A、Z值皆不改变。
产生原因：核反应或核衰变后新生成的子体核， 大部分都处于激发态，不稳定，将向基态跃迁， 跃迁时将多余能量以γ射线的形式释放。
2.内转换（internal conversion) 原子核从激发态向基态跃迁时，其 多余能量不是发射γ射线，而是将能量传 递给核外某内层轨道电子，使其离开原 子成为自由电子，此过程称为内转换。
2、核力(nuclear force)：
存在于核子间的力称为核力。 是短程力 核力的特征
是一种强相互作用力
具有饱和性 与核子的带电性无关
3.核能级三、原子核结合能来自质量亏损1.结合能结合能就是核子结合成原子核时释 放的能量，也就是原子核完全分解为自 由核子时需要吸收的能量
2.质量亏损(mass defect)
第十四章
原子核和放射性
第一节 原子核的基本性质 一、原子核的组成 1 、原子核的成分
原子核由核子（质子、中子统称为核子）组成
2、原子核的质量 原子质量单位u：一个u等于一个碳原子质量的 十二分之一，即
1u 1.660566 10
27
kg
质量数A:原子核中质子和中子的总数(核子数) 称为质量数，记作A。 原子核的质量 3、原子核的电荷
衰变类型
γ衰变和内转换
一、 衰变
1、衰变 原子核放出射线变成另一种核素的现 象称为衰变。 α 粒子即高速运动的氦核（42He)。 2.衰变过程
A Z
X
A 4 Z 2
Y Q
4 2
子核
母核
在元素周期表内子核Y的位置比母核X前移 两位，此即α 衰变的位移法则。
原子量子粒子原子光子电子分类
原子量子粒子原子光子电子分类
1、原子，物质构成的基本，通常由质子、中子、电子等组成。
原子中心有一个带正电的原子核（由质子和中子组成）；在原子核的周围有带负电的电子在围绕它做高速运动。
2、质子：带单位正电荷，是原子核的组成部分之一。
3、中子：中子不带电，和质子一样，也是原子核的组成部分之一。
4、电子：带单位负电荷，围绕着原子核。
5、光子：与前面那些“子”没关系啦，它是光的组成成分，每一束光就是由无数的“光子”组成的。
6、量子：意为“多少”，代表“相当数量的某事”。
其实就是一种单位。
如：一个“光的量子”，就是指一个光子。
它是微观世界的一种量度单位。
原子与原子核的组成
原子与原子核的组成原子是构成物质的基本单位，而原子核则是原子的核心部分。
本文将对原子和原子核的组成进行探讨。
一、原子的组成原子由三个基本粒子组成：质子、中子和电子。
1. 质子：质子是带正电荷的基本粒子，具有相对质量为1的单位质量，符号为“p”。
质子位于原子核中，用来确定原子的质量数和原子序数，每个元素的原子核都含有不同数目的质子。
2. 中子：中子是电中性的基本粒子，相对质量也为1，符号为“n”。
中子同样位于原子核中，中子的存在稳定了原子核的结构，起到缓解原子核内部质子间的排斥力的作用。
3. 电子：电子是带负电荷的基本粒子，质量极小，几乎可以忽略不计，符号为“e”。
电子绕着原子核以轨道的形式运动，通过电子能级来描述其能量状态。
二、原子核的组成原子核由质子和中子组成，其中质子数量决定了元素的原子序数和化学性质，中子数量则影响了原子核的质量。
1. 质子数：原子核中质子的数量被称为原子序数，用来区分不同元素。
例如，氢的原子核只含有一个质子，原子序数为1；氧的原子核含有8个质子，原子序数为8。
2. 中子数：原子核中中子的数量可以不同，同一个元素的不同同位素就是指具有相同质子数但中子数不同的原子核。
同位素的存在使得原子核具有不同的质量，例如氢同位素有氘（氢-2）和氚（氢-3）。
三、原子与原子核的相互作用原子的稳定性与原子核的结构有关，其中电子云与原子核之间的相互作用起到重要的作用。
1. 核吸引力：原子核中的正电荷对绕核运动的电子产生吸引力，它们之间的相互作用力保持了电子在原子周围的运动。
这种吸引力使得电子保持在稳定的轨道上。
2. 电子云：电子云是由电子在原子周围所形成的区域，是负电荷的集中区域。
它的形状和分布决定了原子的大小和化学性质。
电子云也能够屏蔽原子核对外部电子的吸引力，因此影响了原子的化学反应性。
3. 核力与电子排斥力：原子核中的质子之间存在互相排斥的力，这是由于质子间的电荷相互作用引起的。
中子的存在能够缓解这种排斥力，保持原子核的稳定性。
2023年高考物理一轮复习讲义——原子核
第2讲 原子核目标要求 1.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.2.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程．考点一 原子核的衰变及半衰期1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较名称 构成 符号电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 42He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 0－1e－e 11 837 u 较强 较强 γ射线 光子γ最弱最强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)α衰变、β衰变衰变类型 α衰变β衰变衰变方程M Z X →M －4Z －2Y ＋42HeM Z X →M Z ＋1Y ＋0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H ＋210n →42He10n →11H ＋0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的． 5．半衰期 (1)公式：N 余＝N 原1/212t T ⎛⎫⎪⎝⎭，m 余＝m 原1/212tT ⎛⎫ ⎪⎝⎭.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)．6．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等．(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害．1．三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(√)2．β衰变中的电子来源于原子核外电子．(×)3．发生β衰变时，新核的电荷数不变．(×)4．如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个．(×) 考向1原子核的衰变例1(多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82Pb(铅)．下列判断中正确的是()A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外D．钍核比铅核多24个中子答案AB解析由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数，x＝232－2084＝6，再结合电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数(设为y)，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍核中的中子数为232－90＝142，铅核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，β衰变所放出的电子来自原子核内，A、B正确．例2(多选)有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是()A ．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比B ．衰变形成的两个粒子带同种电荷C ．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D ．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q 1∶q 2＝r 1∶r 2 答案 BC解析 衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出，带同种电荷，所以衰变是α衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，有Bq v ＝m v 2r ，可得r ＝m vqB ，衰变过程遵循动量守恒定律，即m v 相同，所以电荷量与半径成反比，有q 1∶q 2＝r 2∶r 1，但无法求出质量，故A 、D 错误，B 、C 正确． 考向2 半衰期例3 (2021·全国乙卷·17)医学治疗中常用放射性核素113In 产生γ射线，而113In 是由半衰期相对较长的113Sn 衰变产生的．对于质量为m 0的113Sn ，经过时间t 后剩余的113Sn 质量为m ，其mm 0－t 图线如图所示．从图中可以得到13Sn 的半衰期为( )A ．67.3 dB ．101.0 dC ．115.1 dD ．124.9 d答案 C解析 由题图可知从m m 0＝23到m m 0＝13，113Sn 恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知113Sn 的半衰期为T 1/2＝182.4 d －67.3 d ＝115.1 d ，故选C.考点二 核反应及核反应类型1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→12 6C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋0＋1e约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变容易控制23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变现阶段很难控制21H＋31H→42He＋10n2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．例4下列说法正确的是()A.238 92U→234 90Th＋X中X为中子，核反应类型为β衰变B.21H＋31H→42He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变C.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋K，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变D.14 7N＋42He→17 8O＋Z，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变答案 C解析根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确；D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误．例5(多选)(2020·全国卷Ⅰ·19)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有() A.21H＋21H→10n＋X1B.21H＋31H→10n＋X2C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X4答案BD解析21H＋21H→10n＋32He，A错．2H＋31H→10n＋42He，B对．1235U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，C错．921n＋63Li→31H＋42He，D对．考点三质量亏损及核能的计算核力和核能(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能．(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.1．原子核的结合能越大，原子核越稳定．(×)2．核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生．(√)核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．例6(2019·全国卷Ⅱ·15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H →42He ＋201e ＋2ν，已知11H 和42He 的质量分别为m p ＝1.007 8 u 和m α＝4.002 6 u,1 u ＝931 MeV/c 2，c 为光速．在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为( )A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV 答案 C解析 因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm ＝4×1.007 8 u －4.002 6 u ＝0.028 6 u ，释放的能量ΔE ＝0.028 6×931 MeV ≈26.6 MeV ，选项C 正确．例7 (多选)用中子(10n)轰击铀核(235 92U)产生裂变反应，会产生钡核(141 56Ba)和氪(9236Kr)并释放中子(10n)，达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV ＝1.6×10－19J)．以下说法正确的是( )A.235 92U 裂变方程为235 92U →144 56Ba ＋8936Kr ＋210nB.235 92U 裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC.235 92U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D ．一个235 92U 裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kg答案 BCD 解析235 92U 的裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，方程两边的中子不能相约，故A 错误，B 正确；铀块需达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，故C 正确；一个铀核 (235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV ，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm ＝ΔEc 2＝200×106×1.6×10－199×1016kg ≈3.6×10－28 kg ，故D 正确． 例8 花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源．人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．一静止的氡核222 86Rn 发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．已知m 氡＝222.086 6 u ，m α＝4.002 6 u ，m 钋＝218.076 6 u, 1 u 相当于931 MeV 的能量．(结果保留3位有效数字) (1)写出上述核反应方程； (2)求上述核反应放出的能量ΔE ； (3)求α粒子的动能E kα.答案 (1)222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)6.89 MeV (3)6.77 MeV解析 (1)根据质量数和电荷数守恒有222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 uΔE＝Δm×931 MeV解得ΔE＝0.007 4 u×931 MeV≈6.89 MeV(3)设α粒子、钋核的动能分别为E kα、E k钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝E kα＋E k钋由动量守恒定律得0＝pα＋p钋又E k＝p22m故E kα∶E k钋＝218∶4解得E kα≈6.77 MeV.课时精练1．(2021·湖南卷·1)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是( ) A ．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽 B ．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C ．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D ．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害 答案 D解析 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的14未衰变，故A 错误；原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B 错误；放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C 错误；过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D 正确．2．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M 装置(HL －2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电．下列方程中，正确的核聚变反应方程是( )A.21H ＋31H →42He ＋10nB.238 92U →234 90Th ＋42HeC.235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nD.42He ＋2713Al →3015P ＋10n答案 A解析 A 项方程是核聚变，B 项方程为α衰变，C 项方程为重核裂变，D 项方程为人工核转变．故选A.3．(2021·河北卷·1)银河系中存在大量的铝同位素26Al ，26Al 核β衰变的衰变方程为2613Al →2612Mg ＋01e ，测得26Al 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( )A ．26Al 核的质量等于26Mg 核的质量B ．26Al 核的中子数大于26Mg 核的中子数C ．将铝同位素26Al 放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D ．银河系中现有的铝同位素26Al 将在144万年后全部衰变为26Mg答案 C解析26Al和26Mg的质量数均为26，相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；2613Al核的中子数为26－13＝13个，2612Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界环境无关，C正确；质量为m的26Al的半衰期为72万年，144万年为2个半衰期，剩余质量为126Mg，D错误．4m，不会全部衰变为4．(多选)(2021·浙江6月选考·14)对四个核反应方程(1)238 92U→234 90Th＋42He；(2)234 90Th→234 91Pa＋e；(3)14 7N＋42He→17 8O＋11H；(4)21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.－1下列说法正确的是()A．(1)(2)式核反应没有释放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一答案CD解析(1)是α衰变，(2)是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确．5．(2021·全国甲卷·17)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6 B．8 C．10 D．14答案 A解析由题图分析可知，核反应方程为238X→206 82Y＋a42He＋b0－1e，92经过a次α衰变，b次β衰变，由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A.6．(多选)铀核裂变的一种方程为235 92U＋X→9438Sr＋139 54Xe＋310n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X粒子是中子B．X粒子是质子C.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定D.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，235 92U的质量数最大，结合能最大，最稳定答案AC解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，A正确，B错误；根据题图可知235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定，235 92U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误．7．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He＋211H＋210n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为()A．40 kg B．100 kgC．400 kg D．1 000 kg答案 C解析根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝1.0×102222 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃6×43.15 MeV≈7.19×10烧的标准煤的质量为M＝1.15×1010kg≈396.6 kg，约为400 kg.2.9×1078．(多选)(2020·浙江7月选考·14)太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(21H)和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核(31H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(42He)，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6 MeV 的能量．下列说法正确的是( )A ．X 粒子是质子B ．X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2答案 BC解析 该聚变反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，故A 错误；该核反应中质量的减少量Δm 1＝17.6 MeV/c 2，由质能方程知，m 氘＋m 氚＝m 氦＋m X ＋Δm 1，代入数据知1 876.1 MeV/c 2＋2 809.5 MeV/c 2＝3 728.4 MeV/c 2＋m X ＋17.6 MeV/c 2，故m X ＝939.6 MeV/c 2，故B 正确；太阳每秒辐射能量ΔE ＝P Δt ＝4×1026 J ，由质能方程知Δm ＝ΔE c 2，故太阳每秒因为辐射损失的质量Δm ＝4×1026(3×108)2 kg ≈4.4×109 kg ，故C 正确；因为ΔE ＝4×1026 J ＝4×10261.6×10－19eV ＝2.5×1039 MeV ，则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm ＝ΔE c2＝2.5×1039 MeV/c 2，故D 错误． 9．A 、B 是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．图中a 、b 与c 、d 分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是( )A ．A 放出的是α粒子，B 放出的是β粒子B ．a 为α粒子运动轨迹，d 为β粒子运动轨迹C ．a 轨迹中的粒子比b 轨迹中的粒子动量小D ．磁场方向一定垂直纸面向外答案 A解析 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，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，故B 放出的是β粒子，A 放出的是α粒子，故A 正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径r ＝m v qB，放出的粒子与反冲核的动量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b 为α粒子运动轨迹，c 为β粒子运动轨迹，故B 、C 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D 错误．10．(2017·北京卷·23)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .答案 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B 2πm (3)q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2解析 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He(2)洛伦兹力提供向心力，有q v αB ＝m v α2R所以v α＝qBR m ，T ＝2πR v α＝2πm qB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm. (3)衰变过程动量守恒，有0＝p Y ＋p α所以p Y ＝－p α，“－”表示方向相反．因为p ＝m v ，E k ＝12m v 2 所以E k ＝p 22m即：E kY ∶E kα＝m ∶M由能量守恒得Δmc 2＝E kY ＋E kαΔm ＝E kαc 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M ＋m M ，其中E kα＝12m v α2＝q 2B 2R 22m ， 所以Δm ＝q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2.。
二、原子核的组成
二、原子核的组成在探索物质世界的奥秘时，我们无法避开对原子核的深入研究。
原子核，这个微小而神秘的核心，承载着物质的基本性质和能量转化的关键信息。
原子核位于原子的中心，是原子中最为关键的部分。
它的体积虽然极小，只占整个原子体积的几千亿分之一，但却拥有着巨大的质量。
那么，原子核究竟是由什么组成的呢？答案是质子和中子。
质子，带有一个正电荷，其质量大约是 16726×10⁻²⁷千克。
质子的存在决定了原子核的电荷性质，因为原子的电荷数等于质子数。
中子，质量与质子相近，约为16749×10⁻²⁷千克，但它呈电中性。
质子和中子通过一种强大的相互作用——核力，紧密地结合在一起，形成了稳定的原子核结构。
这种核力非常强大，但作用范围却极小，只在原子核内部发挥作用。
原子核中质子和中子的数量并不是随意的，它们之间存在着一定的关系。
质子数决定了元素的种类，不同的质子数对应着不同的元素。
而质子数和中子数的总和则被称为质量数。
对于稳定的原子核来说，质子和中子的数量存在一定的比例范围。
当这个比例失衡时，原子核就可能变得不稳定，从而发生放射性衰变。
放射性衰变是原子核自发地改变其组成和结构的过程。
常见的放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变。
在α衰变中，原子核会发射出一个由两个质子和两个中子组成的α粒子，从而使原子核的质量数减少 4，电荷数减少 2。
β衰变则分为β⁻衰变和β⁺衰变。
β⁻衰变时，一个中子会转变为一个质子、一个电子和一个反中微子，导致原子核的质子数增加 1。
β⁺衰变则相反，一个质子转变为一个中子、一个正电子和一个中微子，使质子数减少 1。
γ衰变并不改变原子核的质子数和中子数，只是原子核从激发态跃迁到基态时释放出高能γ光子。
原子核的组成对于理解物质的性质和变化具有极其重要的意义。
例如，在核能的利用中，就是通过控制原子核的裂变或聚变反应来释放巨大的能量。
原子核的裂变，是一个重原子核分裂为两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量的能量和中子。
原子核组成
原子核组成
原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电。
质子和中子都是由夸克组成的，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由一个上夸克和两个下夸克组成。
夸克是一种基本粒子，是构成物质的基本单位之一。
质子和中子的质量都很大，质子的质量约为1.007276质子质量单位，中子的质量约为1.008665质子质量单位。
原子核的质量是由质子和中子的质量之和决定的。
原子核的大小约为10^-15米，是原子的核心部分。
原子核的稳定性是由质子和中子的比例决定的。
如果原子核中的质子和中子比例不合适，就会导致原子核不稳定，发生放射性衰变。
放射性衰变是指原子核放出粒子或电磁辐射，以达到更稳定的状态。
放射性衰变有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的粒子。
β衰变是指原子核放出一个β粒子，即一个电子或一个正电子。
γ衰变是指原子核放出γ射线，即高能电磁波。
原子核的能量是由质子和中子的结合能决定的。
结合能是指将质子和中子结合成原子核所释放的能量。
结合能越大，原子核越稳定。
原子核的结合能与原子核的质量数有关，质量数越大，结合能越大。
结合能的大小也与核力有关，核力是一种强相互作用力，只在原子
核内部起作用。
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子都是由夸克组成的。
原子核的稳定性、能量和结合能都与质子和中子的比例、质量数和核力有关。
了解原子核的组成和性质对于理解原子核物理学和核能技术具有重要意义。
原子核的组成
原子核的组成原子核是由质子和中子组成的质子 (proton)带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。
原子核（atomic nucleus）位于原子的核心部分，占了99.96%以上原子的质量，与周围围绕的电子组成原子。
原子核由质子和中子构成。
而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是则由两个下夸克和一个上夸克组成。
原子核极小，它的直径在10-15m至10-14m之间，体积只占原子体积的几千亿分之一。
如果将原子比作地球，那么原子核相当于棒球场大小，而核内的夸克及电子只相当于棒球大小。
原子核的密度极大，约为1017kg/m3。
原子核内部结构可由核壳层模型部分描述，当质子或核子分别从各自最低壳层向上填充时，若正好填满某一个壳层，则称为质子或中子幻数，此时的核称为幻核。
构成原子核的质子和中子之间存在介子，以传递原子核内巨大的吸引力-强力，强力比电磁力强137倍，故能克服质子之间所带正电荷的电磁斥力而结合成原子核。
原子核的能量极大，当原子核发生裂变（重原子核分裂为两个或更多的核）或聚变（轻原子核相遇时结合成为重核）时，会释放出巨大的原子核能，即原子能（例如核能发电）。
质子和中子及介子由价夸克（组分夸克）及海夸克（流夸克）组成，夸克亦有层层（壳）结构，外层为横向连接的价夸克，内层为纵向叠加的海夸克，而外层为3个横向连接的束缚态价夸克。
价夸克按比例（2个上型夸克带+2/3电荷，1个下型夸克带-1/3电荷）分掉质子（或3夸克超子）内的整数电荷，故夸克带分数电荷。
纵向叠加的海夸克正负电荷相抵=零，原子内带正电荷的质子与带负电荷的电子数量相同，故整个原子呈电中性。
原子核结构质子中子和核子的组成
原子核结构质子中子和核子的组成原子核是一个非常微小且高密集的区域，位于原子的中心。
它由两种主要的粒子组成，即质子和中子。
这两种粒子有着不同的性质和功能，共同构成了原子核的结构。
质子是原子核中带正电荷的粒子。
它的质量约为 1.67×10^-27千克，正电荷为基本电荷单位，即电子电荷的反向。
质子是构建原子核的基本组成部分，它们之间通过强相互作用力相互吸引，保持核的稳定。
在化学元素中，每个元素的原子核中质子的数量是唯一的，决定了元素的化学性质和原子序数。
例如，氢原子只有一个质子，而氧原子有八个质子。
中子是原子核中不带电荷的粒子。
它的质量约为 1.67×10^-27千克，没有电荷。
中子的存在使得原子核中的质子能够相互吸引并保持稳定。
中子的数量可以不同于质子的数量，不同数量的中子对应着同一个元素的同位素（同位素指的是原子核中质子数相同但中子数不同的核）。
中子的存在还可以影响原子核的稳定性和核反应的发生。
原子核中的质子和中子组成了核子。
核子是一种更加普遍的概念，指代原子核中的任何粒子，包括质子、中子以及其他可能存在但目前未被发现的粒子。
质子和中子通过强相互作用力相互束缚在一起，形成了稳定的原子核。
但值得注意的是，核子的总数不一定等于元素的质量数，因为一些核子可能会因为核反应而被释放或吸收。
总结起来，原子核的结构由质子和中子组成，它们通过强相互作用力相互吸引并保持稳定。
质子带有正电荷，中子不带电荷，它们共同构成了元素的原子核。
在不同的原子核中，质子和中子的比例可以不同，从而形成了不同的同位素。
对于核反应和核物理研究来说，对原子核结构的深入理解非常重要。
原子核的组成
原子核的表示:
A表示 质量数
X表示 元素符号
Z表示 质子数
质量数 质子数 中子数 即A Z N
1.氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子， 下列说法哪个正确？ A.具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； B.具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； C.具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数； D.具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数．
解(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＝1 38. (2)镭核所带电荷量 Q＝Ze＝88 ×1.6 ×10－ 1 9 C＝1.41 ×10－ 1 7 C. (3)核外电子数等于 核电荷数，故核外电子数为88. (4)带电粒子在匀强 磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力， v2 mv 故有 :qvB m , r r qB 二者具有相同的核电荷数，但质量数不同，则 r2 2 6 226 113 r2 2 8 228 114
5．在匀强磁场中有一 静止的原子核A Z X，它自发地射出一个 α粒子，α粒子的速度 方向与磁感线垂直，若 它在磁场中做 圆周运动的半径为R， 则反冲核的轨迹半径多 大？
解析：1.α粒子与反冲核在垂直 于磁场方向上动量守恒 则：mαVα = m 2V2 . 2.二者在磁场中做圆 周运动，洛伦兹力提供 向心力 v2 qvB = m R mv 得：R = qB mαvα 对于α粒子：R = 2eB m 2v 2 对于反冲核：R2 = (z - 2)eB 2 解以上各式得：R2 = R z-2
由此可见， A 项正确， B 项错误． 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：
物理学中的原子核的组成
物理学中的原子核的组成一、原子核的基本概念1.原子核是由质子和中子组成的，是原子的中心部分。
2.原子核带正电，因为质子带正电，中子不带电。
3.原子核的质量远大于电子的质量，约为电子的1836倍。
4.质子是原子核中带正电的基本粒子。
5.质子的质量约为1.6726×10^-27千克。
6.质子的电荷量为+1.602×10^-19库仑。
7.质子的原子序数称为质子数，决定了元素的种类。
8.中子是原子核中不带电的基本粒子。
9.中子的质量约为1.6749×10^-27千克。
10.中子的电荷量为0，即中子不带电。
11.中子的数量可以变化，不影响元素的原子序数。
四、原子核的结合能1.原子核的结合能是指将核子（质子和中子）结合在一起形成原子核时释放出的能量。
2.原子核的结合能的大小与核子数、核子间的相互作用有关。
3.原子核的结合能是原子核稳定性的量度，结合能越大，原子核越稳定。
五、原子核的衰变1.原子核衰变是指原子核自发地发生变化，放出粒子或电磁辐射的过程。
2.原子核衰变分为α衰变、β衰变和γ衰变。
3.α衰变是指原子核放出一个α粒子（即氦核），质量数减少4，原子序数减少2。
4.β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子和一个反中微子。
5.γ衰变是指原子核在α衰变或β衰变后，放出γ射线以恢复能量平衡的过程。
六、原子核反应1.原子核反应是指两个或两个以上的原子核相互碰撞或相互作用，产生新的原子核的过程。
2.原子核反应分为轻核聚变和重核裂变。
3.轻核聚变是指轻核（如氢核）在高温和高压下融合，产生更重的核的过程。
4.重核裂变是指重核（如铀核）在吸收中子后，分裂成两个较轻的核，同时放出中子、能量和辐射的过程。
七、核能的应用1.核能是指原子核反应释放出的能量，可以用于发电、军事等领域。
2.核电站利用重核裂变反应产生热能，驱动蒸汽轮机发电。
3.核武器利用重核裂变或轻核聚变反应释放巨大能量，具有极大的破坏力。
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原子 原子核 (+) 原子核带正电，核外电子带负电
原子核所带的正电荷数 = 核外电子所带的负电荷数，因此， 整个原子显电中性
那原子核能不能再分？
科学家经过研究发现，原子核由质子 (proton)和中子(neutron)组成。质子， 中子，电子(electron)的质量和所带 电荷数各不相同，请看表格。
同位素：同种元素的不同种核素间的互称。
某种元素 核素1 核素2 互为同位素
……
【性质1】同位素的质量数不同，物理性质不同
【性质2】同位素的核外电子数相同，化学性质相同
质子 质量/kg 1.673x10-27 相对质量 1.007 电量/C(库仑) 1.602x10-19
1.675x10-27 1.008 0 中子 9.109x10-31 1/1836 1.602x10-19 电子 【结论1】一个质子带一个正电荷，一个电子带一个负电荷， 中子不带电。 【结论2】原子核外的电子所占的质量很小，原子质量主要 集中在原子核上 【结论3】由于原子不带电，所以质子数 =电子数
原子 质子数 (Z)
中子数 (N)
质子数+中子 数(A)
相对原子质量
F Na Al
9 11 13
10 12 14
19 23 27
18.998 22.990 26.982
【结论1】原子序数=该原子原子核中的质子数 【结论2】质量数(将原子核内所有的质子和中子的相对原 子质量取整数，加起来所得到的的数值)=该原子的相对原 子质量
C
14 6
C
16 8
O
决定因素：质子数和中子数
质子数相同，质量数不同（中子数不 同）的核素，则互为同位素。
12 6
C
2 1
Hale Waihona Puke 13 6C3 114 6
C
1 1
H (氕)
H (氘)
H (氚)
氕 氘 氚
氢 （H） 重氢（D） 超重氢（T）
中子数为 0 中子数为 1 中子数为 2
14 6
C
12 6
C
元素：具有相同质子数的一类原子的总称。 核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。
12 6
14 6
具有相同核电荷数（质子数）的同类 原子的总称 ① 同类包括质子数相同的各种不同原子、以 及各种状况下的原子或者离子（包括游离态 和化合态） 如 H H+ H- 都表示氢元素 ② 决定元素种类的因素：核电荷数（质子数）
具有一定质子数和一定中子数的一种原 子称为一种核素
14 7
N
12 6
X表示元素符号
A Z
X
Z表示原子的质子数
A表示原子的质量数
【Q】能写出质量数为16的氧原子的原子表示形式？
16
8
O
4 2
He
C
C
表示质量数为4，原子核内有2个质子和2 中子的氦原子 表示质量数为12，原子核内有6个质子和 6个中子的碳原子。 表示质量数为14，原子核内有6个质子和 8个中子的碳原子。