2018-2019学年新设计高中物理(教科版)选修3-3讲义：第三章原子核3-3Word版含答案

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高中物理第三章原子核第3节放射性的应用危害与防护教学案教科版选修3

学习资料汇编第3节放射性的应用、危害与防护(对应学生用书页码P38)一、放射性的应用放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性考古。

1．射线特性的应用(1)α射线：利用α射线带电、能量大，电离作用强的特性可制成静电消除器等。

(2)β射线：由于β射线可穿过薄物或经薄物反射的特性来测量薄物的厚度或密度。

(3)γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。

另外还可以利用射线勘探矿藏等。

2．作为示踪原子在某种元素里掺进一些该元素的放射性同位素，同位素和该元素经历过程相同。

用仪器探测出放射性同位素放出的射线，就可查明这种元素的行踪。

3．衰变特性应用应用14 6C的放射性判断遗物的年代。

二、放射性的危害和防护1．危害来源(1)地壳表面的天然放射元素。

(2)宇宙射线。

(3)人工放射。

2．防护措施(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测。

1．判断：(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。

( )(2)α射线的穿透本领最弱，电离作用很强。

( )(3)放射性同位素只能是天然衰变产生的，不能用人工方法合成。

( )答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：衰变和原子核的人工转变有什么不同？提示：衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。

其核反应方程的书写也有区别。

(对应学生用书页码P38)1.(1)放射强度容易控制；(2)可以制成各种所需的形状；(3)半衰期很短，废料容易处理。

2．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领，利用钴60放出的很强的γ射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫γ射线探伤，利用γ射线可以检查30 cm厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程。

2018-2019学年新设计高中物理(课改地区专用)选修3-3讲义：习题课Word版含答案

习题课气体实验定律和理想气体状态方程的应用相关联的两部分气体的分析方法[要点归纳]这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法：(1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解。

(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程。

(3)多个方程联立求解。

[精典示例][例1] 用销钉固定的活塞把容器分成A 、B 两部分，其容积之比V A ∶V B ＝2∶1，如图1所示，起初A 中有温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa 的空气，B 中有温度为27 ℃、压强为1.2×105 Pa 的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A 、B 中气体的压强。

图1解析对A 空气，初状态：p A ＝1.8×105 Pa ，V A ＝？T A ＝400 K 。

末状态：p A ′＝？，V A ′＝？T A ′＝300 K ，由理想气体状态方程p A V A T A ＝p A ′V A ′T A ′得： 1.8×105V A 400＝p A ′V A ′300 对B 空气，初状态：p B ＝1.2×105 Pa ，V B ＝？T B ＝300 K 。

末状态：p B ′＝？，V B ′＝？T B ′＝300 K 。

由理想气体状态方程p B V B T B ＝p B ′V B ′T B ′得： 1.2×105V B 300＝p B ′V B ′300 又V A ＋V B ＝V A ′＋V B ′，V A ∶V B ＝2∶1，p A ′＝p B ′，联立以上各式得p A ′＝p B ′＝1.3×105 Pa 。

答案都为1.3×105 Pa两部分气体问题中，对每一部分气体来讲都独立满足pV T ＝常数；两部分气体往往满足一定的联系：如压强关系、体积关系等，从而再列出联系方程即可。

2018-2019版物理新导学笔记选修3-5教科通用版课件：第三章原子核 2

解析答案
(2)若测得一古生物遗骸中的146C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约有多少年？
答案 11 460年解析 146C 的半衰期 T1/2＝5 730 年.
生物死亡后，遗骸中的146C 按其半衰期变化，
设活体中146C 的含量为 N0，遗骸中146C 的含量为 N，
则
N＝(12)
t
N ， T1/2 0
例4 放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖. (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的146C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程. 答案 146C―→－01e＋147N 解析 146C 的 β 衰变方程为：146C―→－01e＋147N.
(2)α射线、β射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同，γ射线则不发生偏转. (3)α射线穿透能力弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离本领相反.
针对训练1 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5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
解析答案
(3)21804Po→21805At＋__－_01e___，属于___β__衰变解析生成的粒子为－01e，属于 β 衰变. (4)6269Cu→6227Co＋__42_H_e____，属于___α_____衰变解析生成的粒子为42He，属于 α 衰变.
解析答案
三、对半衰期的理解和有关计算
(2)β 衰变：AZX―→Z+A1Y＋－01e. 实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使电荷数增加1，β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为： 10n―→11H＋－01e. 如：23940Th―→23941Pa＋－01e. (3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变产生的.

2019版创新设计总复习高中物理讲义：选修3-3+热学选修3-3+基础课3+Word版含答案【KS5U+高考】

基础课3热力学定律与能量守恒定律知识排查热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。

2.热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。

(2)表达式：ΔU＝Q＋W。

(3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则：能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者是从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2.条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。

3.第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。

热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

(2)开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。

2.用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。

3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。

小题速练1.思考判断(1)外界压缩气体做功20 J，气体的内能可能不变。

()(2)电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递。

()(3)科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机。

()(4)对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机。

()(5)一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加。

()2.(多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是()A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J的热量，则它的内能增大20 JB.物体从外界吸收热量，其内能一定增加；物体对外界做功，其内能一定减少C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体D.第二类永动机违反了热力学第二定律，没有违反热力学第一定律E.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，能量耗散符合热力学第二定律热力学第一定律与能量守恒定律1.做功和热传递的区别做功与热传递在改变内能的效果上是相同的，但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的。

高中物理-第三章原子核第5、6节核裂变核聚变课件教科版选修3-5

)
A．m
B．(m1+m2)
C．(m3-m2-m1) D．(m1+m2-m3)
• 问题3：核聚变有何条件？
原子核带正电，之间存在库仑斥力，故需要足够高的温度（足够的动能）使两原子核达到核力的作用范围，然后通过核力作用发生聚变，此后就不需要外界再提供能量，靠自身的能量就可以使反应继续
问题4：核聚变为何又称“热核反应”？问题5：核聚变与核裂变相比有那些优点（1）相同质量的燃烧核聚变能释放更多的能
量（2）核聚变没有象核裂变产生放射性废料（3）核聚变的燃烧氘在地球上非常丰富
学习活动五：已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，32He核的质量为 3.0150u.（1）写出两个氘核结合成的核反应方程。（2）计算上述核反应中释放的核能.(已知1u相当于931.5MeV能量)
判天地之美，析万物之理
核裂变核聚变
一、核裂变
●核裂变：重核分裂成几个中等质量原子核并释放出核能的反应，称为核裂变。 ★铀核的裂变：用中子轰击铀核，铀核发生裂变，分裂成两个中等质量的原子核，从而释放出巨大能量。核裂变的方程:F:\精品教案\5、核裂变\资源库\3501.swf
• 问题1：写重核裂变方程应注意什么？ • （1）满足“质量数、核电荷数”守恒； • （2）只能用“ ”，不能用“=”； • （3）两边的中子不能约去
解：（1）
（2）E=3.26Mev
【课堂反馈】
1.
U 235
92
吸收一个慢中子后,分裂成
139 54
Xe
和94 38
Sr
,同
时还放出(
)
A．1个α粒子 B．1个氘核
C．2个中子 D．3个中子

2018-2019学年高中物理第三章热力学第一定律第三节能量守恒定律讲义含解析粤教版选修3_3

能量守恒定律转化，例如，电流通过导体时，电能转化为．不同形式的能之间可以相互内能，燃料燃烧化学能时，转化为内能，炽热的灯丝发光，内能转化为光能。

守恒，能量守恒定律的内容为：能量既不会凭空．各种形式的能相互转化过程中，也产生消失不会凭空，它只能从一种形式为另一种形式，或者从一个物体转移转化到别的物体；在转化和转移过程中其总量。

不变．能量守恒定律是自然界中的一条规律，恩格斯把这一定律称为普遍“伟大的运动基本定，并把这一定律和律”细胞学说、达尔文的称为世纪自然科学的三大发现。

生物进化论或．第一类永动机是指不需要任何燃料动力的机器，它不可能造成的原做功却能不断对外因是违背了能量守恒定律。

．能量守恒定律的发现在物理学理论的发展上使经典物理学从经验科学发展成完整的理论科学，在哲学上为辩证唯物主义自然观提供了自然科学基础，揭示了自然界中各种不同的运动形式是相互联系的，且在转化过程数量上保持守恒。

所以，能量守恒定律论证了物质运动的和不灭性。

统一性能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移的过程中其总量不变。

．对能量守恒定律的理解()能量的存在形式及相互转化各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等。

各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如：利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。

()与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律。

()能量守恒定律的重要意义①找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来，揭示了自然规律的多样性和统一性。

②突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。

2018-2019学年高中物理第三章热力学第一定律第二节热力学第一定律讲义含解析粤教版选修3_3

热力学第一定律Δ＝＋．热力学第一定律的表达式为，它不仅反映了这两种改变内能方式的做功和热传递功等效性，也给出了、热量跟内能改变量的定量关系。

>，表示．应用热力学第一定律进行计算时，要遵循各物理量的符号规定，，物体吸收热量>外界对物体做功表示Δ>，，表示，当它们为负值时，都分别表示各自的相反过程。

内能增加，<．在解决理想气体的等压膨胀过程问题时，热力学第一定律中各物理量符号为，>，>Δ，＝Δ＝，在等温过程中，，等压压缩时符号相反，在等容过程中，Δ－。

＝，＝．将打气筒的出气口堵住，用力将活塞下压，若对气体做功，气体通过筒壁向外放热卡，则气体的内能改变了 (卡＝焦)。

.研究功、热量跟内能的变化之间的定量关系。

．热力学第一定律的内容及公式()内容：如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程，那么，物体内能的增加Δ就等于物体吸收的热量和外界对物体做的功之和。

()公式：Δ＝＋．对热力学第一定律的理解()热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。

()对公式Δ＝＋符号的规定：()在绝热过程中，＝，＝Δ，外界对物体做的功等于物体内能的增加。

()在应用热力学第一定律的过程中，应特别分清、的正、负，以便更准确地判断Δ的正、负，Δ的正、负代表了变化过程中内能是增加的还是减少的。

．下列说法正确的是( )．物体放出热量，其内能一定减小．物体对外做功，其内能一定减小．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变解析：选由热力学第一定律Δ＝＋可知，若物体放出热量，外界对物体做正功，则Δ不一定为负值，即内能不一定减小，故项错误；同理可分析出，项和项错误，项正确。

.理想气体的等压过程如图所示是一定质量气体的等压线，若气体从状态变化到状态，该过程是等压膨胀过程，>，>，体积增大，气体对外做功，<，但理想气体的内能仅取决于温度，温度升高，内能增大，Δ>，则由热力学第一定律有＝Δ－>，气体吸收热量，吸收的热量一部分用来增加气体的内能，一部分转化为对外所做的功。

新教科版物理选修3-3同步讲义：能量守恒定律的发现

本章以能量为主线，研究热力学第一定律，展示能量守恒定律的发现过程和意义；在自然过程的方向性和理想热机研究的基础上，探讨热力学第二定律，并通过揭示宏观过程方向的微观实质，认识熵的概念和意义。

通过本章的学习，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义；会用能量守恒的观点解释自然现象；通过自然界中宏观过程的方向性，理解热力学第二定律。

,本章的重点是热力学第一定律、热力学第二定律及能量守恒定律的理解和应用。

第1节能量守恒定律的发现一、常见的能量形式自然界中能量形式很多，常见的能量形式有：机械能、化学能、电磁能、内能、核能及太阳能等。

各种形式的能在一定条件下，可以相互转化，且转化过程中遵循一定规律。

二、能量守恒定律发现的历史背景1．蒸汽技术证明了内能可以转化为机械能。

2．各种基础运动形式之间可以相互联系及转化。

3．永动机研制的失败，从反面为能量守恒定律的提出提供了证据。

三、能量守恒定律的发现与确立1．迈尔观点体力和体热必定来源于食物中的化学能，内能、化学能、机械能都是等价的，是可以相互转化的，如果动物体内的能量输入与支出是平衡的，那么，所有这些形式的能在量上必定是守恒的。

2．焦耳的研究(1)确定了电能向内能转化的定量关系。

(2)用了近40年的时间，不懈地钻研热功转换问题，为能量守恒定律提供了无可置疑的证据。

3．亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性。

4．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个系统(物体)转移到另一个系统(物体)，在转化和转移的过程中其总量不变。

1．判断：(1)某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加。

()(2)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了。

()(3)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，减少的机械能转化为内能，但总能量守恒。

2018版物理选修3-5教科版全套一体资料讲义：第三章原

3放射性的应用、危害与防护[目标定位] 1.知道放射性的应用及放射性应用的形式.2.知道放射性的危害及对放射性的防护方法.一、放射性的应用1．利用射线的特性放射性元素放射的α射线、β射线及γ射线，由于特性不同，各有其不同的应用．(1)α射线带电，能量大，其电离作用很强，因此，可用来消除静电．(2)β射线一般作为测量手段使用，其原理是利用其穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射后的衰减程度来测定薄物的厚度与密度．(3)γ射线穿透能力极强，比X射线要强很多倍．在工业上用来透视各种产品，以达到无损探伤的目的．γ射线对生物组织会产生物理、化学的效应，能引起生物体内DNA的变异，可用来培育良种，也可用来杀死癌细胞．2．作为示踪原子把放射性同位素的原子及其化合物通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪器进行追踪，以了解放射性同位素在其他物质中的位置、数量、运动和迁移情况，这种使物质带有“放射性标记”的放射性原子称为示踪原子．示踪原子在工业、农业、医学等各个学科及实际生产生活中的用途十分广泛．3．利用衰变特性在考古学中，可以利用测定发掘物中146C放射性元素的含量，来确定它的年代．4．其他应用在地质学上，利用射线勘探矿藏．二、放射性的危害与防护1．放射性污染的主要来源在自然界中，存在于人体身边的放射性来源众多，包括天然的和人工产生的．前者主要由两部分组成：一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线．人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线．2．放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构．3．放射性的防护其基本方法有：(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、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．人造放射性同位素的优点(1)放射强度容易控制．(2)可以制成各种所需的形状．(3)半衰期很短，废料容易处理．3．放射性同位素的主要作用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性．(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等．(3)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．【例1】(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的()A．γ射线探伤仪B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用钴60治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律答案BD解析A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D是利用示踪原子．借题发挥利用放射性同位素作示踪原子一是利用了它的放射性，二是利用放射性同位素放出的射线．针对训练1正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，回答下列问题：(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是()A．利用它的射线B．作为示踪原子C．参与人体的代谢过程D．有氧呼吸(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应________．(填“长”或“短”或“长短均可”)答案(1)158O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ(2)B(3)短解析(1)由题意得：15O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ8(2)将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B对．(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短．二、放射性的污染与保护贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长期危害环境的理由，正确的是()A．爆炸后的弹片存在放射性．对环境产生长期危害B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害C．铀235的衰变速度很快D．铀238的半衰期很长答案AD解析23892U能发生衰变，其衰变方程为23892U―→23490Th＋42He，其半衰期为4.5亿年，234Th也能发生衰变，衰变产生的射线对人体都有伤害，故正确答案为A、D.90针对训练2(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期答案AD解析γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误.放射性同位素的应用1．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了()A．原子核在α衰变中产生的42HeB．β射线的带电性质C．γ射线的贯穿本领D．放射性元素的示踪本领答案 C解析γ射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害答案 D解析利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离成为导体，将静电消除，A错．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，C错．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D对．3．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是()A．射线的贯穿作用B．射线的电离作用C．射线的物理、化学作用D．以上三个选项都不是图1(2)图1是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做____________．答案(1)B(2)β(3)示踪原子解析(1)因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电荷电性相反的离子相互中和，从而使验电器所带电荷消失．(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1毫米的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨．β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨．(3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质．这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律．人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子.(时间：60分钟)题组一放射线的应用1．如图1所示，x为未知放射源，它向右方发出射线，放射线首先通过一张黑纸P，并经过一个强电场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是一定的，现将黑纸移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显增加，然后再将强电场移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数没有变化，则可以判定x可能为()图1A．α及γ放射源B．α及β放射源C．β及γ放射源D．γ放射源答案 A解析此题要考查α射线、β射线、γ射线的穿透本领、电离本领大小．黑纸P 可以把α射线挡住，如果有β射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线．故正确答案为A.2．(多选)关于放射性同位素，以下说法正确的是()A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得D．以上说法均不对答案AB解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确，大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误．3．(多选)2000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100 m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视．几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用．其原因有()A．铀、钚等核废料有放射性B．铀、钚等核废料的半衰期很短C．铀、钚等重金属有毒性D．铀、钚等核废料会造成爆炸答案 AC解析放射性对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸，所以选项A 、C 正确．4．(多选)近几年，我国γ刀成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”，进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( ) A ．γ射线具有很强的贯穿本领 B ．γ射线具有很强的电离作用 C ．γ射线具有很高的能量 D ．γ射线能很容易地绕过阻碍物答案 AC解析 γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗肿瘤时，通常是同时用多束γ射线，使它们穿透脑颅和健康区域在病灶处会聚，利用γ射线的高能杀死肿瘤细胞．故选项A 、C 正确．5．(多选)用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )A ．放射源射出的是α射线B ．放射源射出的是β射线C ．这种放射性元素的半衰期是5天D ．这种放射性元素的半衰期是2.5天答案 AC解析一张厚纸板几乎都能把射线挡住，说明射线为α射线．因为每分钟的衰变次数与物质中所含原子核的数目成正比，10天后放射性元素的原子核个数只有原来的14，说明经过了两个半衰期，故半衰期为5天．题组二作为示踪原子6．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是()A．示踪原子B．电离作用C．催化作用D．贯穿作用答案 A解析用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确．7．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响答案BD解析同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误；含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．8．(1)1992年1月初，如图2美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥，日本政府将他急送回国，回国后医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．这是利用123I所放出的()图2A．热量B．α射线C．β射线D．γ射线(2)美国医生使用123I为布什总统诊断，使其很快恢复健康，可知123I的特性是()A．半衰期长，并可迅速从体内消除B．半衰期长，并可缓慢从体内消除C．半衰期短，并可迅速从体内消除D．半衰期短，并可缓慢从体内消除答案(1)D(2)C解析在α射线、β射线及γ射线中，γ射线穿透本领最大，123I的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害．题组三综合应用9．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用6027Co 的衰变来验证，其核反应方程是6027Co―→A Z Ni＋0－1e＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零．(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动径e，那么衰变过程将违背迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1________守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．答案(1)6028(2)动量(3)基因突变解析(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程写成：6027Co―→6028Ni＋0－1e＋νe，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和0－1 e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，就一定会违背动量守恒守律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．10．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He―→3015P＋10n，这里的30P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．15(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？答案(1)3015P―→3014Si＋0＋1e(2)正电子是原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子．解析(1)核反应方程为3015P―→3014Si＋0＋1e(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H―→10n＋ 0＋1e。

2018-2019学年高中物理第三章原子核 3.1 原子核的组成与核力优质课件教科版选修3-5

【思路点拨】解答本题应把握以下两点: (1)轻核中质子数与中子数大致相等,重核中中子数大于质子数。 (2)由于核力是短程力,原子核的大小有一定的限制。质子越多的原子核,需要更多的中子来维持核的稳定。
【正确解答】选D。核力是短程力,只会发生在相邻核子之间,由此知A、B错误;核力只作用于相邻的核子,随着质子数增加,为使原子核保持稳定,必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用,故C错误,D正确。
【解析】同位素的质子数相同,中子数不同.核外电
子数与质子数相同,故不相同的是中子。 186O、 187O、 188O
的质量数分别是16、17、18,故1 8
8
O
的质量最大。
三种同位素的质子数相同,故化学性质相同。
答案:(1)B
(2)
1 8
8
O
(3)相同
知识点二、核力思考探究: 原子核的半径大约为10-15m～10-14m,是原子半径的10-5 ～10-4倍,如果假设原子是一座庞大的体育场,而原子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁,请思考以下问题: (1)原子核的大小为什么有一定的限制? (2)原子核中的质子数和中子数的多少有什么规律吗?
(2)核力的_力__程__短__,作用范围在2×10-15m左右。 (3)核力的饱和性:每个核子只跟_相__邻__的核子发生核力作用。 (4)核力与电荷无关,质子与质子,质子与中子,以及中子与中子之间的核力是_相__等__的__。
三、核反应与核反应方程 1.核反应:原子核在其他粒子的轰击下产生_新__原__子__核__ 的过程。 2.核反应方程:用原子核符号描述_核__反__应__过__程__的式子。例如 4 2H e 1 7 4N 1 7 8 O 1 1 H 。
D.它们的中子数相等

2018版物理选修3-5教科版全套一体资料讲义：第三章-原子核-3-1-Word版含答案

1　原子核的组成与核力[目标定位]　1.知道质子、中子的发现.2.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念.3.会写核反应方程.4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力.一、质子、中子的发现1．质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子．这个实验表明，可以用人工的方法改变原子核，把一种元素变成另一种元素．2．中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在．在实验中，他发现这种射线在磁场中不发生偏转，可见它是中性粒子流．他又测得这种射线的速度不到光速的十分之一，这样就排除了它是γ射线的可能．他还用这种射线轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核和氮核，通过测量被打出的氢核和氮核的速度，推算出这种射线的粒子的质量跟氢核的质量差不多，并把这种粒子叫做中子．二、原子核的组成1．原子核的组成：由质子和中子组成，因此它们统称为核子．2．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．3．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．A Z4．原子核的符号：X其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数．5．同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同12131一位置，因而互称为同位素，例如氢的同位素H、H、H.三、核力1．核力：原子核里的核子间存在着相互作用的核力．核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．2．核力特点：(1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在10－15m之内．(3)核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等的．四、核反应方程1．核反应方程的定义：在核反应中，参与反应的原子核内的核子(质子和中子)将重新排列或发生转化．用原子核的符号来表示核反应过程的式子称为核反应方程．2．核反应遵从的规律：核反应遵从电荷数守恒和质量数守恒，即核反应方程两边的质量数和质子数均是守恒的．如卢瑟福发现质子的人工核反应方程可表示421471781为：He＋N→O＋H.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、原子核的组成1．原子核中的三个整数(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数．(2)电荷数(Z)：原子核所带电荷总是质子所带电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，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．2．原子核中的两个等式(1)核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝中性原子核外电子数．(2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．【例1】　已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？答案　(1)88　138　(2)88　1.41×10－17 C (3)88解析　(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)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z ＝88，Q ＝Ze ＝88×1.6×10－19 C ＝1.41×10－17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.针对训练1　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23423490B.Be 为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为494C ．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答案　D解析　钍核的质量数为234，质子数为90，所以A 错；铍核的质量数为9，中子数为5，所以B 错；同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，C 错，D 对．二、原子核中质子和中子的比例1．核子比例关系：较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．2．形成原因(1)若质子与中子成对地人工构建原子核，由于核力是短程力．当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．(2)若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．(3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．【例2】　下列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．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的答案　D解析　自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．因此正确答案选D.三、对核反应方程的认识1．常见的几个核反应方程：147421781N＋He→O＋H(发现质子)944212610Be＋He→C＋n(发现中子)271342301510301530140＋1Al＋He→P＋n　P→Si＋e(发现正电子)2．写核反应方程时应注意的问题(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．(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化．【例3】　完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子和中子的．10542137(1)B＋He→N＋( )9412610(2)Be＋( )→C＋n271327121(3)Al＋( )→Mg＋H14742178(4)N＋He→O＋( )231124111(5)Na＋( )→Na＋H答案　见解析1054213710解析　(1)B＋He→N＋n944212610(2)Be＋He→C＋n此核反应使查德威克首次发现了中子．27131027121(3)Al＋n→Mg＋H147421781(4)N＋He→O＋H此核反应使卢瑟福首次发现了质子．23112124111(5)Na＋H→Na＋H借题发挥　书写核反应方程四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不做要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的．针对训练2　以下是物理学史上3个著名的核反应方程73147178x＋Li―→2y　y＋N―→x＋O94126y＋Be―→z＋Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是( )A．α粒子B．质子C．中子D．电子答案　C1477317842解析　把前两个方程化简，消去x，即N＋Li―→y＋O，可见y是He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子n.因此选项C正10确.原子核的组成与同位素1．若用x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对Th 的原子来说( )23490A ．x ＝90　y ＝90　z ＝234B ．x ＝90　y ＝90　z ＝144C ．x ＝144　y ＝144　z ＝90D ．x ＝234　y ＝234　z ＝324答案　B解析　质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B 项．2．下列说法正确的是( )A.X 与Y 互为同位素n mn m －1B.X 与Y 互为同位素n mn －1m C.X 与Y 中子数相差2n mn －2m －2D.U 核内有92个质子，235个中子23592答案　B解析　A 选项中，X 核与Y 核的质子数不同，不是同位素；B 选项中，X 核n m与Y 核质子数都为m ，而质量数不同，所以互为同位素；C 选项中，X n －1m n m 核内中子数为n －m ，Y 核内中子数为(n －2)－(m －2)＝n －m ，所以中子数n －2m－2相同；D 选项中，U 核内有142个中子．235923．氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则( )12131A ．它们的质子数相等B ．若为中性原子，它们的核外电子数相等C ．它们的核子数相等D ．它们的化学性质相同答案　ABD解析　氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和中性原子核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A 、B 两项正确；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D 正确．核反应方程4．(多选)下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( )A.Be ＋He ―→C ＋X 9442126B.N ＋He ―→O ＋X 14742178C.Hg ＋n ―→Pt ＋2H ＋X 2048010202781D.U ―→Np ＋X 2399223993答案　AC解析　根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得．5．一质子束入射到静止靶核Al 上，产生如下核反应：2713P ＋Al ―→X ＋n 式中P 代表质子，n 代表中子，X 代表核反应产生的新2713核．由反应式可知，新核X 的质子数为________，中子数为________．答案　14　13解析　根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核X 的质子数为1＋13－0＝14，质量数为1＋27－1＝27，所以中子数＝27－14＝13.(时间：60分钟)题组一　原子核的组成1．(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是( )A ．原子核(除氢核外)由质子和中子构成B ．质子和中子统称为核子C ．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D ．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在答案　ABC解析　原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在．2．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是( )A ．电子数与质子数相等B ．原子核的质量大约是质子质量的整数倍C ．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D ．质子和中子的质量几乎相等答案　C解析　本题考查原子核结构的发现过程．3．据最新报道，放射性同位素钬Ho ，可有效治疗癌症，该同位素原子核内16667中子数与核外电子数之差是( )A ．32B ．67C ．99D ．166答案　A解析　根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A 对，B 、C 、D 错．4．(多选)关于原子核Bi ，下列说法中正确的是( )21083A ．核外有83个电子，核内有127个质子B ．核外有83个电子，核内有83个质子C ．核内有83个质子，127个中子D ．核内有210个核子答案　CD解析　根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，等于核外电子数，对于离子则质子数与电子数可不相等，故该核内有83个质子，核外不一定有83个电子，故A 、B 错误．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核核内有210个核子，其中有127个中子，故C 、D 正确．5．(多选)以下说法中正确的是( )A ．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B ．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C ．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D ．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子答案　CD解析　原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A 错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B 错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C 正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D 正确．题组二　同位素6．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为( )A.HeB.HeC.HeD.He 4332423答案　B解析　氦是2号元素，质量数为3的氦同位素为He.327．(多选)Ra 是镭Ra 的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说2288822688法正确的有( )A ．它们具有相同的质子数和不同的质量数B ．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C ．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D ．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质答案　AC解析　原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此可知这是镭的两种同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，由于它们的核外电子数相同，因此它们的化学性质也相同．题组三　核力8．(多选)关于核力，下列说法中正确的是( )A．核力是一种特殊的万有引力B．原子核内任意两个核子间都有核力作用C．核力是原子核能稳定存在的原因D．核力是一种短程强作用力答案　CD9．下列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1.5×10－15 m之内D．核力与电荷有关答案　C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对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．题组四　核反应方程10．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子31421014742178①H＋X1―→He＋n ②N＋He―→O＋X294421262412422713③Be＋He―→C＋X3④Mg＋He―→Al＋X4则以下判断中正确的是( )A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子答案　D211解析　根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为H，A错；X2为H，B错；101X3为n，C错；X4为H，D对．11．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为O ＋n →N ＋X ，对式中16810a 70b X 、a 、b 的判断正确的是( )A ．X 代表中子，a ＝17，b ＝1B ．X 代表电子，a ＝17，b ＝－1C ．X 代表正电子，a ＝17，b ＝1D ．X 代表质子，a ＝17，b ＝1答案　C解析　根据质量数、电荷数守恒可知a ＝17，b ＝8＋0－7＝1，因此X 可表示为　0＋1e ，为正电子，故C 项正确，A 、B 、D 三项错误．12．(多选)一个质子以1.0×107 m/s 的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是( )A ．核反应方程为Al ＋H ―→Si 271312814B ．核反应方程为Al ＋n ―→Si 2713102814C ．硅原子核速度的数量级为107 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致D ．硅原子核速度的数量级为105 m/s ，方向跟质子的初速度方向一致答案　AD解析　由核反应中电荷数和质量数守恒可知A 选项正确、B 选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s ，即D 选项正确．13．放射性元素Po 衰变为Pb ，此衰变过程的核反应方程是________；2108420682用此衰变过程中发出的射线轰击F ，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一199种粒子，此核反应过程的方程是________．答案　Po ―→Pb ＋He 210842068242He ＋F ―→Ne ＋H4219922101解析　根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是Po ―→Pb ＋He.用α210842068242射线轰击F ，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程199的方程是：He ＋F ―→Ne ＋H 4219922101。

2019-2020学年高二物理教科版选修3-5教案：第三章第1节原子核的组成与核力

第三章原子核一、原子核的组成与核力教学目标1．知道原子核的组成及质子和中子的发现情况，掌握原子核的表示方法及质量数、质子数（核电荷数）、中子数的关系，同位素的概念。

2．知道质子和中子统称为核子，并了解核子间存在核力及核力的性质3．掌握什么叫核反应并学会书写核反应方程重点难点重点：原子核的组成及表示方法、质量数、质子数（核电荷数）、中子数的关系难点：核反应方程的书写设计思想本节主要讲原子核的组成，是这一章的重点，虽然是微观世界的知识，但初中已有了一定的基础，要求也比较低，所以学生接收起来并不太难，难点主要在核反应方程的书写上。

所以这节课主要以识记的思想来设计教学，更多的让学知道是什么。

另外通过“实验事实—猜想（预言）—实验验证”的过程，让学生在情感上体验科学家科学探索的艰辛历程。

教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】问题1：前面我们学习了卢瑟福的原子的“核式结构学说”和玻尔的原子模型，知道原子是有结构的，那么组成原子的原子核有没有结构呢？【课堂学习】（一）原子核的组成1．原子核的组成（1）质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子。

后来又从许多轻元素中打出了质子，质子是原子核的组成部分。

★卢瑟福预言中子的存在：卢瑟福发现原子核的质量与质子质量不等，但电荷数相同，由此卢瑟福预言在原子核中还在一种中性的粒子。

（2）中子的发现：1932年，查德威克用α粒子轰击铍原子核得到中子（查德威克用实验验证）。

（3）核子：原子核是由质子和中子组成的，它们统称为核子。

（4）电荷数：原子核的电荷数等于核内的质子数。

（5）质量数：原子核的质量数就是核内的质子数和中子数之和。

★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★原子核的表示方法：A Z X（X是元素符号；A是“核质量数”；Z是“核电荷数”）2．同位素（1）同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核统称为同位素。

教科版选修3-5 第3章 4 原子核的结合能

就越困难，核就越稳定，比结合能是
原子核稳定程度的量度；第二，曲线
中间高两头低，说明中等质量的原子
图1
核的比结合能最大，近似于一个常数，表明中等质量的核最稳定；第三，
质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小，且轻核的比结合能
还有些起伏.
二、原子核的结合能的计算对质能方程和质量亏损的理解 (1)质能方程爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E＝ mc2 . (2)质量亏损：核反应中原子核的质量小于组成它的核子的质量. (3)质量亏损与释放核能的关系： ΔE＝Δmc2 .
(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.
例1 下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是 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.重核与中等质量的原子核相比较，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
答案
总结提升
1.核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量，吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大. 2.比结合能越大表明原子核越稳定.一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的比结合能大.
解析答案
重点探究
一、对结合能的理解
[导学探究] 1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案质子和中子结合成氘核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.

2017-2018学年高中物理(教科版选修3-5)同步课件：第3章 1.原子核的组成与核力

1．原子核的组成原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同．
2．原子核的符号和数量关系 (1)符号：A Z X. (2)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． 3．同位素 (1)质子数相同，化学性质相同． (2)中子数不同，质量数不同．
度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？
【解析】因为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
多于
质子．
[再判断] 1．原子核内的质子间均存在核力和库仑力．(×) 2．稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×) 3．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√)
[后思考] 原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？
－19
C≈1.41×10
－17
C.
(3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，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，故有 Bqv v2 mv r226 226 113 ＝m r ， r＝ qB .两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r ＝228＝114. 228
核力
[先填空] 1．核力原子核内核子之间的相互作用力．
2．核力的特征 (1)核力是强力，在原子核内，核力比

2018-2019学年新设计物理选修3-3教科版课件：第三章原子核3-5

• 器，
，需要装入特制的容．
• 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1 问题2 问题3
一、对核裂变和链式反应的理解 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
2．铀核裂变核：能用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种
多样的，其中一种典型的反应是29325U＋10n→15464Ba＋8396Kr＋ 301n .
• 3．链式反应：当一个中子引起一个铀核裂变后，
裂变释放的中子再引起断继续下去，其这他铀种核
裂变，且能不
• 反应叫核裂变的链式反应．
• 4．链式反应的条件：
• B．重核裂变时释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少
• C．铀核自发放出α粒子、β粒子时要释放能量，核电站利用的就是这一能量
• D．重核的平均结合能小于中等质量核的平均结合能，所以重核裂变成中等质量核时，要放出核能，有质量亏损
• 答案 D
• 解析核电站利用的是裂变链式反应所放出的核能．原子核的衰变以及人工核反应也要释放核能，但天然衰变进行得非常缓慢，放出的能量也很小，人工无法控制，实用价值不大，原子核的人工转变也放出能量，但作为“炮弹”的粒子击中原子核的机会太少，这种做法得不偿失．所以核能的获取主要是通过裂变或聚变的途径．平均结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量，或原子核拆解成核子时每个核子平均吸收的能量．重核的平均结合能小于中等质量核的平均结合能，即将重核分成核子时比中等质量核分成核子时每个核子平均吸收的能量小些，可见由重核裂变成两个中等质量的核要放出能量，选项D正确；

高三物理选修第三册(2019版)_《原子核的组成》精品课件

用实验证实，并得到公认。
新知讲解
中子的发现
1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质
子的质量基本相同，但是不带电。是中性粒子，在对各种原子核进行的实验中，
发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
= 1.6749286 × 10−27 Kg
新知讲解
原子核的表示:
典例探究
三种射线
• α射线
• β射线
• γ射线
新知讲解
α射线
•
α射线是高速粒子流，粒子带正电，电荷量是电子的2倍，质量是氢原子
的4倍，其组成与氨原子核相同。a粒子的速度可以达到光速的。由于a粒子带
电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体电
离.
•
由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，a粒子的穿透能力较弱，
象叫做天然放射现象．
典例探究
钡铀云母
斜水钼铀矿
翠砷铜铀矿
铀钙石矿
典例探究
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，
都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
• 放大了1000倍的铀矿石
新知讲解
二、射线的本质
• 在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？
)
新知讲解
原子核的组成
质子
统称核子
中子
元素符号
质量数
（核）电荷数
10－15m
1
H
1
4
He
2
A
X
Z
235
U
92
课堂小结
质子
核子
1
中子

近年学年高中物理第3章原子核原子结构学案教科版选修3-5(2021年整理)

2018学年高中物理第3章原子核原子结构学案教科版选修3-5 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018学年高中物理第3章原子核原子结构学案教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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原子结构【学习目标】1．知道电子是怎样发现的；2．知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义；3．了解汤姆孙发现电子的研究方法．4．知道粒子散射实验;5．明确原子核式结构模型的主要内容;6．理解原子核式结构提出的主要思想．【要点梳理】要点诠释：要点一、原子结构1．阴极射线（1）气体的导电特点：通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中，气体能够被电离而导电．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体，导电时可以看到辉光放电现象．（2）1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线．①产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极．当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线．②阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光．2．汤姆孙发现电子（1）从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究．（2）汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量地测定了阴极射线粒子的比荷(带电粒子的电荷量与其质量之比,即em ）．(3）1897年汤姆孙发现了电子（阴极射线是高速电子流)．电子的电量()191.602177334910C e =⨯－,电子的质量319.109389710kg m =⨯－,电子的比荷111.758810C/kg e m =⨯．电子的质量约为氢原子质量的11836． 3．汤姆孙对阴极射线的研究（1）阴极射线电性的发现．为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示装置．从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷．(2）测定阴极射线粒子的比荷．4．密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是：电荷是量子化的,即任何电荷只能是元电荷e 的整数倍．5．电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成,分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分．电子是带负电,而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢?电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．6．19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究，引发了19世纪末物理学的三大发现：(1）1895年伦琴发现了X射线；（2）1896年贝克勒尔发现了天然放射性；（3）1897年汤姆孙发现了电子．要点二、原子的核式结构模型1．汤姆孙的原子模型“枣糕模型”．“葡萄干布丁模型”（如图所示）．“葡萄干面包模型”．汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的,汤姆孙认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子一样，镶嵌在原子里面,所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型．【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定．2．粒子散射实验1909~1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现．(1）实验装置（如图所示)由放射源、金箔、荧光屏等组成．特别提示:①整个实验过程在真空中进行．②金箔很薄，α粒子（4He核）很容易穿过．2（2）实验现象与结果．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90︒，有的几乎达到180︒，沿原路返回．仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样,其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型,提出了核式结构模型．3．原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构:在原子中心有一个很小的核,叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷．又由于原子是电中性的，可以推算出原子内含有的电子数．结果发现各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数,这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．原子核的半径无法直接测量,一般通过其他粒子与核的相互作用来确定，α粒子散射是估－，整个原子半径的数量级是算核半径最简单的方法．对于一般的原子核半径数量级为1510m－，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷"的．1010m5．解题依据和方法（1)解答与本节知识有关的试题，必须以两个实验现象和发现的实际为基础,应明确以下几点：①汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的，电子是原子的组成部分．②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明：原子中绝大部分是空的，原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上．（2）根据原子的核式结构，结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识，是综合分析解决d粒子靠近原子核过程中,有关功、能的变化，加速度，速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法．6．对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型,α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的,α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来,质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹．所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型．按卢瑟福的原子模型(核式结构），当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小,仅粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变极少,由于原子核很小，这种机会就很多，所以绝大多数α粒子不产生偏转；只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少;如果α粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180︒，这种机会极少．如图所示．卢瑟福根据α粒子散射实验，不仪建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小． 220121(1)4sin 2m Ze r Mv θπε=⋅+（θ为散射角)．原子核的商径数量级在1510m －．原子直径数量级大约是1010m －，所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一．原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾．(见玻尔的原子模型）7．原子结构的探索历史（1）发现原子核式结构的过程．实验和发现说明了什么电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙(枣糕式）原子模型不符合实际,卢瑟福重新建立原子的核式结构模型（2）原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别．核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小原子是充满了正电荷的球的核里体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】类型一、原子结构例1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）．A．阴极射线本质是氢原子 B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子 D．阴极射线本质是X射线【思路点拨】阴极射线基本性质．【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据．举一反三:【变式】如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( ）．A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外,电子从负极射出,由左手定则可判定阴极射线(电子）向上偏转．【总结升华】注意阴极射线(电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反．例2．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A＇中心的小孔沿中心轴1O O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P＇间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O＇点（O＇点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计）．此时，在P和P＇间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为1L，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为2L（如图所示）．（1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．(2）推导出电子的比荷的表达式．【答案】（1）UBb(2)2121(/2)UdB bL L L+【解析】（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动,亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v，则evB eE=，得E v B=，即U v Bb=． (2）当极板间仅有偏转电场时,电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为eUa mb =．电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间11L t v =。

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