人教版物理选修3-5第十九章原子核同步导学案
高中物理选修3-5导学案第十九章 5
5核力与结合能[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.2.了解结合能和比结合能的概念.3.知道质量亏损的概念．科学思维：1.会利用比结合能判断原子核的稳定性.2.会应用质能方程进行相关的计算．一、核力与四种基本相互作用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)核力是核子间的强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．核力在大于0.8×10－15 m时表现为吸引力，超过1.5×10－15 m时，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力．(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．(4)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用．3．四种基本相互作用二、原子核中质子与中子的比例1．较轻原子核：质子数和中子数大致相等．2．较重原子核：中子数大于质子数，越重的原子核两者相差越多．三、结合能与质量亏损1．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，也需要能量，这就是原子核的结合能．2．比结合能原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，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．中等大小的核的比结合能最大，最稳定．3．质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E＝mc2.4．质量亏损原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．1．判断下列说法的正误．(1)原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡．(×)(2)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(√)(3)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)(4)比结合能越大，原子核越稳定．(√)(5)质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)2．已知α粒子(42He)是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.则α粒子的结合能为________．(结果保留两位有效数字)答案 4.3×10－12 J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J.一、结合能、质量亏损、质能方程的理解1．结合能和比结合能的理解(1)结合能是指核子结合成原子核放出的能量，也等于将原子核的核子分开时需要的能量．(2)比结合能相对于结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度．2．质量亏损Δm的理解所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．3．质能方程E＝mc2的理解(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际制单位．但在微观领域，用国际制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应于931.5 MeV.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 D解析核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错误；比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确．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．针对训练1(多选)对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是()A．自然界中一切原子核均具有结合能B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C．结合能越大的原子核越稳定D．比结合能越大的原子核越稳定答案AD解析由自由核子结合成原子核的过程中，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子需要吸收能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；核子较多的原子核的结合能大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确．例2下列有关质能方程的说法中，正确的是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量D．因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒答案 B解析E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反应中发生的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，只是物质由静质量变成动质量，故D项错误．爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种现象之间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系．以下几点要明确：(1)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，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量．(2)质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少．(3)在核反应中仍然遵守质量守恒和能量守恒定律． (4)质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度． 二、核能的计算方法 1．根据质量亏损计算(1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm .(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2计算核能．其中Δm 的单位是千克，ΔE 的单位是焦耳． 2．利用原子质量单位u 和电子伏特计算 (1)明确原子质量单位u 和电子伏特之间的关系 1 u ＝1.660 5×10－27kg,1 eV ＝1.602 177×10－19J由E ＝mc 2得E ＝1.660 5×10－27×(2.998×108)21.602 177×10－19eV ≈931.5 MeV (2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ， 即ΔE ＝Δm ×931.5 MeV.其中Δm 的单位是u ，ΔE 的单位是MeV . 3．根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化．例3一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知质子的质量是1.672 6× 10－27kg ，锂核的质量是11.650 5×10－27kg ，氦核的质量是6.646 6×10－27kg ，光速c ＝3×108 m/s.(1)写出上述核反应的方程； (2)计算上述核反应释放出的能量．答案 (1)73Li ＋11H →242He (2)2.691×10－12J解析 (1)该核反应方程为73Li ＋11H →242He(2)核反应的质量亏损Δm ＝m Li ＋m p －2m α＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg ＝2.99×10－29 kg 释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.99×10－29×(3×108)2 J ＝2.691×10－12 J.针对训练2 一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm ，已知阿伏加德罗常数为N A ，真空中的光速为c ，若1 mol 氘和1 mol 氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为( ) A ．N A Δmc 2 B ．2N A Δmc 2 C.12N A Δmc 2 D ．5N A Δmc 2答案 A解析 根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc 2,1 mol 氘和1 mol 氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的N A 倍，即N AΔmc2，故A正确，B、C、D错误．1．(核力的特点)(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．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用C．核力是原子核稳定存在的原因D．核力是一种短程强力作用答案CD解析核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围在1.5×10－15 m，原子核的半径数量级在10－15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D.2．(原子核中质子与中子的比例关系)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．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在答案 D解析原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数较大的原子核中，中子数比质子数多，且重核和轻核都没有中等质量原子核稳定，故A、B、C错．又由核力是短程力及核力的饱和性的特点，可知原子核不可能无节制地增大，故D正确．3．(对结合能和比结合能的理解)(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )A ．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能量B ．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C ．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能 D ．比结合能越大，原子核越不稳定答案 ABC解析 结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A 正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B 正确；核子数越多，结合能越大，选项C 正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D 错误．4．(质量亏损和核能的计算)31H 的质量是3.016 050 u ，质子的质量是1.007 277 u ，中子的质量为1.008 665 u ．求：(质量亏损1 u 相当于释放931.5 MeV 的能量，普朗克常量h ＝6.63× 10－34 J·s ，结果保留三位有效数字)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收能量还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？答案 见解析解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是11H ＋210n →31H ，反应前各核子总质量为m p ＋2m n ＝(1.007 277＋2×1.008 665) u ＝3.024 607 u ，反应后新核的质量为m H ＝3.016 050 u ，质量亏损为Δm ＝(3.024 607－3.016 050) u ＝0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量．释放的核能为ΔE ＝0.008 557×931.5 MeV ≈7.97 MeV .(2)氚核的结合能即为ΔE ≈7.97 MeV ，它的比结合能为ΔE 3≈2.66 MeV . (3)放出光子的频率为ν＝ΔE h ≈7.97×106×1.6×10－196.63×10－34 Hz ≈1.92×1021 Hz.一、选择题考点一核力的特点原子核中质子与中子的比例1．下列对核力的认识，正确的是()A．核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多B．核力只存在于质子和中子、中子和中子之间，而质子和质子之间只有库仑斥力C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性答案 D解析在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时，核力将不足以平衡库仑力，A错误；相邻核子间都存在核力作用，具有饱和性，B错误，D正确；在核力作用范围内，核力在核子间的距离小于0.8×10－15 m时表现为斥力，在大于0.8×10－15 m 时表现为引力，C错误．2．(多选)对于核子结合成原子核，下列说法正确的是()A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合成原子核时，其间势能一定减小D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用答案CD解析由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m时，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，相距较远的质子之间没有核力来平衡它们之间的库仑力，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．3．在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是() A．中子数等于质子数B．中子数小于质子数C．中子数大于质子数D．无法确定答案 C考点二质能方程的理解4．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应地增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm答案ABD解析一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确．如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应地增加Δmc2，所以选项B正确．某原子核衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．考点三质量亏损与核能的计算5.如图1所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()图1A ．将原子核A 分解为原子核B 、C 可能吸收能量B ．将原子核D 、E 结合成原子核F 可能吸收能量C ．将原子核A 分解为原子核B 、F 一定释放能量D ．将原子核F 、C 结合成原子核B 一定释放能量答案 C解析 因B 、C 核子平均质量小于A 核子的平均质量，故A 分解为B 、C 时，会出现质量亏损，故一定放出能量，故A 错误，同理可得B 、D 错误，C 正确．6．一个氘核21H 质量为m 1，一个氚核31H 质量为m 2，它们结合成一个质量为m 3的氦核．核反应方程如下：21H ＋31H →42He ＋X.在这一核反应过程中释放的能量为ΔE .已知真空中光速为c ，则以下判断正确的是( )A ．X 是质子B ．X 是正电子C ．X 的质量为m 1＋m 2－m 3D ．X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2 答案 D解析 由电荷数守恒和质量数守恒知，X 的质子数为0，质量数为1，故X 为中子，设X 的质量为m ，反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m ，释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m )c 2，则X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2，故选项D 正确． 7．(2018·郸城一高期中考)中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止的氘核使之分解，反应的方程为γ＋D →p ＋n ，若分解后中子、质子的动能视为相等，则中子的动能是( )A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m D ＋m n ＋m p )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m D ＋m n －m p )c 2－E ] 答案 C解析 因质量亏损产生的能量为ΔE ＝(m D －m p －m n )c 2，设质子、中子的动能为E k ，根据能量守恒有ΔE ＋E ＝2E k ，联立解得E k ＝(m D －m p －m n )c 2＋E 2，故A 、B 、D 错误，C 正确． 8．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C 原子，C 原子的质量是12.000 0 u ，He 原子的质量是4.002 6 u ．已知1 u ＝1.66×10－27 kg ，则( ) A ．反应过程中的质量亏损是0.007 8 uB ．反应过程中的质量亏损约为1.29×10－29 kgC ．反应过程中释放的能量约为7.26 MeVD ．反应过程中释放的能量约为1.16×10－19 J答案 ABC解析 由题意可得核反应方程为342He →12 6C ＋ΔE ，则核反应中的质量亏损为Δm ＝(3×4.002 6－12.000 0) u ＝0.007 8 u ＝0.007 8×1.66×10－27 kg ≈1.29×10－29 kg ，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2＝1.29×10－29×(3×108)2 J ＝1.161×10－12 J ≈7.26 MeV ，故正确答案为A 、B 、C.9．(多选)关于核反应方程234 90Th →234 91Pa ＋X ＋ΔE (ΔE 为释放出的核能，X 为新生成的粒子)，已知234 90Th 的半衰期为τ，则下列说法正确的是( )A.234 91Pa 没有放射性 B.234 91Pa 比234 90Th 少1个中子，X 粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变 C ．N 0个234 90Th 经2τ时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大) D.234 90Th 的比结合能为ΔE 234答案 BC解析 原子序数大于83的原子核都具有放射性，A 项错误；该核反应为β衰变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B 项正确；N 0个234 90Th 原子核经2τ时间发生衰变的个数为34N 0，由核反应方程知，放出的核能为34N 0ΔE ，C 项正确；由比结合能的定义知，D 项错误．10．静止的氡核222 86Rn 放出α粒子后变成钋核218 84Po ，α粒子动能为E kα，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该核反应中的质量亏损为( )A.2E kα109c 2 B ．0 C.111E kα109c 2 D.109E kα111c 2答案 C解析 核反应过程中动量守恒，钋核与α粒子动量大小相等，由p ＝2mE k 可求出钋核动能E kPo ＝2109E kα，ΔE ＝E kPo ＋E kα＝111E kα109，根据ΔE ＝Δmc 2可知选项C 正确． 二、非选择题11．氘核与氚核的核反应为：21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6 MeV ，求：(1)核反应式中的X 是什么粒子？(2)这一过程的质量亏损是多少(保留两位有效数字)?(3)1 g 氘核完全参与上述反应，共释放核能多少？氘核的摩尔质量M ＝2 g/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1.答案 (1)中子 (2)3.1×10－29 kg (3)8.448×1011 J解析 (1)由质量数和电荷数守恒可知，氘核与氚核的核反应：21H ＋31H →42He ＋b aX ＋17.6 MeV ，X 的质量数b ＝1，电荷数a ＝0，故X 是中子．(2)根据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝17.6×106×1.6×10－19(3×108)2kg ≈3.1×10－29 kg (3)1 g 氘核完全与氚核发生反应释放的核能为：ΔE ′＝m MN A ×17.6 MeV ＝5.28×1030 eV ＝8.448×1011 J.12．静止的原子核X ，自发发生反应X →Y ＋Z ，分裂成运动的新核Y 和Z ，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为E .已知X 、Y 、Z 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，求：(1)反应放出的核能ΔE ；(2)新核Y 的动能E kY .答案 (1)(m 1－m 2－m 3)c 2(2)m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ] 解析 (1)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，质量亏损Δm ＝(m 1－m 2－m 3)，得释放的核能ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2.(2)该新核Y 的运动速度为v 2，新核Z 的运动速度为v 3，根据动量守恒定律知，初状态总动量为零，则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：m 2v 2＝m 3v 3，根据E k ＝12m v 2＝p 22m 知，E kY E kZ ＝m 3m 2，根据能量守恒得，新核Y 的动能E kY ＝m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ]．。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案1原子核的组成
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案1原子核的组成[学习目标] 1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象和三种射线[导学探究] (1)1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线．(2)怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？答案让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电．α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电．或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质．(3)三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？答案见知识梳理[知识梳理]对天然放射现象及三种射线的认识1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．2．对三种射线的认识[A．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B．β射线能穿透几毫米厚的铅板C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．β射线的粒子和电子是两种不同的粒子E．α粒子不同于氦原子核答案C解析19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．二、原子核的组成[知识梳理] (1)质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p或H表示，其质量为mp＝1.67×10－27_kg.(2)中子的发现①卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子．②查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近于质子的质量．(3)原子核的组成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)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，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，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．④原子核的符号(4)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一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素分别是H、H、H.[即学即用] 在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为He，He中的4和2分别表示( )A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案B解析根据X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.一、天然放射现象和三种射线例1 如图1所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )图1解析R进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．答案C归纳总结1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(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 如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )图2A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案C解析根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．二、原子核的组成例2 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？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)镭核所带电荷量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.答案(1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88归纳总结理解熟记以下几点是解题关键：(1)原子核的质子数与原子序数相等．(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．(3)对呈电中性的原子，核外电子数等于核内质子数．针对训练 2 据最新报道，放射性同位素钬Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )A．32 B．67 C．99 D．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．1．最早发现天然放射现象的科学家为( )A．卢瑟福B．贝可勒尔C．爱因斯坦D．查德威克答案B解析卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D错误．2．(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是( )A．α粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B．β射线是电子流，其速度接近光速C．γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D．以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；β射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；γ射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确．3．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则( )A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等答案AB解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以A、B选项正确．4．以下说法正确的是( )A.Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．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A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确．一、选择题(1～5为单选题，6～9为多选题)1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用答案B解析由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．2．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中( )图1A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案C解析根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．3．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U的原子来说( )A．x＝92 y＝92 z＝235B．x＝92 y＝92 z＝143C．x＝143 y＝143 z＝92D．x＝235 y＝235 z＝325答案B解析在U中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝92；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝92；中子数等于质量数减去质子数，z＝235－92＝143，所以B选项正确．4．下列关于He的叙述正确的是( )A.He与H互为同位素B.He原子核内中子数为2C.He原子核内质子数为2D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核答案C解析He核内质子数为2，H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；He原子核内中子数为1，B错误；He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为2，故C正确，D错误．5．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可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答案B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．6．关于β射线，下列说法中正确的是( )A．它是高速电子流B．β粒子是放射出来的原子内层电子C．β粒子是从原子核中放射出来的D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板答案AC解析β射线是高速电子流，它是从原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，故选项A、C正确．7．关于γ射线，下列说法正确的是( )A．它是处于激发状态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波答案ACD解析γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故A、C、D正确．8．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．9．如图2所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是( )图2A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定则可知粒子向右射出，在匀强磁场中α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度的是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题应选A、C.二、非选择题10．有关O、O、O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子 B．中子 C．电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B (2) O (3)相同解析(1)同位素质子数相同，中子数不同，核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子．(2) O、O、O的质量数分别是16、17、18、，故O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同．11．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源．从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图3所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．(已知mα＝4 u，mβ＝u，vα＝，vβ＝c)图3(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？答案(1)两个暗斑β射线和γ射线(2)5∶184(3)10∶1解析(1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为xα、xβ.则对α粒子，有xα＝aαt2＝aα·2，aα＝qα·Emα对β粒子，有xβ＝＝aβ·2，aβ＝qβ·Emβ联立解得＝.(3)若使α射线不偏转，则qαE＝qαvαBα，所以Bα＝，同理，若使β射线不偏转，则Bβ＝.故＝＝.。
人教版高二物理选修3-5导学案：19-5《核力和结合能》无答案
第19.5节《核力与结合能》导学案班级：___________ 组名：___________ 姓名：____________【学习目标】1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点。
2.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算。
3.能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。
【使用说明与学法指导】用对比方法了解四种基本相互作用，根据事实，进行合理的猜想，探究核子间的相互作用。
【知识链接】1．四种基本相互作用是：____________、____________、____________、____________。
2、万有引力公式：____________，库仑力公式：____________3、原子核由______和______组成，质子和中子统称为________。
原子核大小的数量级为_____m【学习过程】知识点一、核力与四种基本相互作用【问题1】（1）已知质子质量为m p =1.6×10-27kg ，电荷量为q=1.6×10-19C ，静电力常量k=9⨯10922/N m C g ，万有引力常量G=6.67⨯10-1122/N m kg g ，试估算原子核内两个质子间的电磁力（库仑斥力）F 斥 与万有引力F 引之比这。
（保留一位有效数字）（2）原子核中的质子能否靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑斥力？如果不能，是什么作用使质子能够在原子核内共存？（3）有人说：原子核中只有质子带电，因此只有质子间才有核力。
这种说法对吗？为什么？（4）原子核中的核子为什么能紧紧地束缚在一起，既不融合为一体又不分散开？小结：核力的特点（1）核力是___________的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。
（2）核力是短程力，作用范围在___________之内。
（3）核力的饱和性：每个核子只跟___________发生核力作用。
【问题2】除核力外，核物理学家发现在原子核内还存在一种相互作用是_________，这种相互作用是引起__________________的原因，这种相互作用也是_________力（长程、短程），其力程比强力_________（更长、更短），为_________m，作用强度则比_________小。
江苏省赣榆高级中学度高二物理人教版选修35第十九章 原子核全章导学案19.3 探测射线的方法
江苏省赣榆高级中学度高二物理人教版选修35第十九章原子核全章导学案19人教版选修3-5第十九章原子核全章导学案19.3 探测射线的方法高二物理备课组一、知识点扫描思索并讨论：放射线虽然看不见，但我们依据什么来探知放射线的存在呢？这些现象主要有哪些呢？1、威耳逊云室〔1〕结构是什么？〔2〕基本原理是什么？〔3〕怎样才干观察到射线的径迹？威耳逊云室主要局部是一个圆筒状容器，下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以经过它来观察和拍摄粒子运动的径迹，室内由光源经过旁边的窗子照明。
大批放射性物质〔放射源〕放在室内侧壁左近〔或放在室外，让放射线从侧壁的窗口射入〕实验时，先往云室里加大批的酒精，使室内充溢酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速收缩，温度降低，酒精蒸气到达过饱和形状，这时假设有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为中心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路途陈列，于是就显示出了射线的径迹。
说明：这种云室是英国物理学家威耳逊〔1869～1959〕在1912年发明的，故叫做威耳逊云室。
在云室看到的只是成串的小液滴，它描画的是射线粒子运动的径迹，而不是射线自身。
观察α、β射线在云室中的径迹，比拟两种径迹的特点，并剖析其缘由。
提示：α粒子的质量比拟大，在气体中飞行不易改动方向，并且电离身手大，沿途发生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗。
β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改动方向，并且电离身手小，沿途发生的离子少，所以它在云室中的径迹比拟细，且经常发作弯曲。
γ粒子的电离身手更小，普通看不到它的径迹。
点评：我们依据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负；依据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小。
效果：在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？2、气泡室效果：比拟气泡室的原理同云室的原理。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章 学案1 原子核的组成
1原子核的组成[学习目标] 1.了解什么是放射性、天然放射现象和衰变.2.知道原子核的组成及三种射线的特征.3.理解α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练书写衰变方程.4.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．一、天然放射现象和三种射线[导学探究](1)1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素自发地发出射线的现象，即天然放射现象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物质发出的射线有哪些种类？答案原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．放射性物质发出的射线有三种：α射线、β射线、γ射线．(2)怎样用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质？答案让三种射线通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电．α射线偏转方向和电场方向相同，带正电，β射线偏转方向和电场方向相反，带负电．或者让三种射线通过匀强磁场，则γ射线不偏转，说明γ射线不带电，α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质．(3)三种射线的本质是什么？有哪些特点呢？答案见知识梳理[知识梳理]对天然放射现象及三种射线的认识1．对天然放射现象的认识(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象．(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．2．对三种射线的认识A．α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速B．β射线能穿透几毫米厚的铅板C．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．β射线的粒子和电子是两种不同的粒子E．α粒子不同于氦原子核答案 C解析19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．β射线是电子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．二、原子核的组成[知识梳理](1)质子的发现1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测定了它的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p或11H表示，其质量为m p＝1.67×10－27_kg.(2)中子的发现①卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子．②查德威克的发现：用实验证明了中子的存在，用n表示，中子的质量非常接近于质子的质量．(3)原子核的组成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)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，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，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．④原子核的符号(4)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一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素分别是11H、21H、31H.[即学即用]在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为4He，42He中的4和2分别2表示()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案 B解析根据A Z X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确.一、天然放射现象和三种射线例1如图1所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图1解析R时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．答案 C归纳总结1．对放射性和射线的理解：(1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关．(2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的．2．对三种射线性质的理解：(1)α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α射线、β射线是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种．(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如图2所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()图2A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案 C解析根据三种射线的偏转轨迹可知①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线．选项C正确．二、原子核的组成例2已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？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)镭核所带电荷量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.答案(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88归纳总结理解熟记以下几点是解题关键：(1)原子核的质子数与原子序数相等．(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和．(3)对呈电中性的原子，核外电子数等于核内质子数．针对训练2据最新报道，放射性同位素钬16667Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．32 B．67 C．99 D．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．1．最早发现天然放射现象的科学家为()A．卢瑟福B．贝可勒尔C．爱因斯坦D．查德威克答案 B解析卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D错误．2．(多选)下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是()A．α粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B．β射线是电子流，其速度接近光速C．γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D．以上三种说法均正确答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；β射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；γ射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确．3．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等答案AB解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以A、B选项正确．4．以下说法正确的是()A.22286 Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222B.94Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．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A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C 错误，D正确．一、选择题(1～5为单选题，6～9为多选题)1．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用答案 B解析由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．2．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图1所示，其中()图1A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流答案 C解析根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．3．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23592U的原子来说()A．x＝92y＝92z＝235B．x＝92y＝92z＝143C．x＝143y＝143z＝92D．x＝235y＝235z＝325答案 B解析在23592U中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝92；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝92；中子数等于质量数减去质子数，z＝235－92＝143，所以B选项正确．4．下列关于32He的叙述正确的是()A.32He与31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核内质子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核答案 C解析32He核内质子数为2，31H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；32He原子核内中子数为1，B错误；32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为2，故C正确，D错误．5．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可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.43HeB.32HeC.42HeD.33He答案 B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He，因此B正确．6．关于β射线，下列说法中正确的是()A．它是高速电子流B．β粒子是放射出来的原子内层电子C．β粒子是从原子核中放射出来的D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板答案AC解析β射线是高速电子流，它是从原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，故选项A、C正确．7．关于γ 射线，下列说法正确的是()A．它是处于激发状态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波答案ACD解析γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故A、C、D正确．8．对天然放射现象，下列说法中正确的是()A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的答案AD解析α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线是伴随α衰变和β衰变而产生的．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．9．如图2所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是()图2A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定则可知粒子向右射出，在匀强磁场中α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度的是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题应选A、C.二、非选择题10．有关168O、178 O、188O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子B．中子C．电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B(2) 188O(3)相同解析(1)同位素质子数相同，中子数不同，核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子．(2) 168O、178 O、188O的质量数分别是16、17、18、，故188O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同．11．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源．从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图3所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．(已知mα＝4 u，mβ＝11 840u，vα＝c10，vβ＝c)图3(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？答案(1)两个暗斑β射线和γ射线(2)5∶184(3)10∶1解析 (1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为x α、x β.则对α粒子，有x α＝12a αt 2＝12a α·⎝⎛⎭⎫H v α2，a α＝q α·E m α对β粒子，有x β＝a βt 22＝12a β·⎝⎛⎭⎫H v β2，a β＝q β·E m β联立解得x αx β＝5184. (3)若使α射线不偏转，则q αE ＝q αv αB α，所以B α＝E v α， 同理，若使β射线不偏转，则B β＝E v β.故B αB β＝v βv α＝101.。
人教版物理选修3-5第十九章原子核同步导学案
第十九章原子核19．1原子核的构成★ 学习目标（一）知识与技术1．认识天然放射现象及其规律。
2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场划分它们。
3．知道原子核的构成，知道核子和同位素的看法。
（二）过程与方法1．经过察看，思虑，议论，初步学会研究的方法。
2．经过对知识的理解，培育自学和归纳能力。
（三）感情、态度与价值观1．建立正确的，谨慎的科学研究态度。
2．建立辨证唯心主义的科学观和世界观。
★ 学习要点：天然放射现象及其规律，原子核的构成。
★ 学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场划分它们。
★课时安排： 1 课时★ 课前导学：1、原子的构成：2、电子是如何发现的3、α粒子散射实验的现象是α粒子散射实验获得的结论是4、玻尔理论的基本假定是玻尔理论的基本假定揭露氢原子核外的电子是如何运动的★ 学习过程1．原子核内部是什么结构原子核能否能够再分它是由什么微粒构成用什么方法来研究原子核呢2．人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从开始的。
①②3．天然放射现象（1）放射性 (radioactivity)天然放射现象放射性元素．（ 2）放射性不是少量几种元素才有的，研究发现，4．射线究竟是什么把放射源放入由铅做成的容器中，射线只好冷静器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线以下图：思虑与议论：①你察看到了什么现象为何会有这样的现象②假如射线，射线都是带电粒子流的话，依据图判断，他们分别带什么电荷。
③假如不用磁场判断，还可以够用什么方法判断三种射线的带电性质学生疏组议论请同学们阅读课文后填写表格：射线种类构成速度贯串本事电离作用α射线β射线γ射线结论：①实验发现：②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到5．原子核的构成①质子：由谁发现的如何发现的②中子：发现的原由是什么是由谁发现的结论：①质子 (proton) 带中子 (nucleon)③原子核的构成核子③原子核的电荷数能否是电荷量原子核的电荷数④原子核的质量数能否是质量原子核的质量数⑤原子核的电荷数=原子核的质量数=⑥原子核符号表示练习：一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少6．同位素 (isotope)（1）定义：（2）性质：。
2021-2022高二物理人教版选修3-5学案：第十九章 1 原子核的组成 Word版含答案
第十九章原子核1原子核的组成[目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、自然放射现象.2.能说出原子核的组成，能记住三种射线的特性．3．会正确书写原子核符号．一、自然放射现象1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发觉某些物质具有放射性．2．物质放射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做自然放射现象．3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发觉了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)．二、射线到底是什么图19－1－11．三种射线：如图19－1－1中1是β射线，2是γ射线，3是α射线．(1)α射线是高速α粒子流，实际上是氦原子核，电荷数是2，质量数是4．(2)β射线是高速电子流．(3)γ射线是能量很高的电磁波．2．三种射线的特点(1)α射线：α粒子简洁使空气电离，但贯穿本事很弱．(2)β射线：β粒子贯穿本事较强，但电离力量较弱．(3)γ射线：γ粒子电离本事很弱，但贯穿本事很强．三、原子核的组成1．质子的发觉：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发觉了质子，质子是原子核的组成部分．2．中子的发觉：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子．查德威克利用云室进行试验验证了中子的存在，中子是原子核的组成部分．3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成．4．原子核的符号：AZX原子核的质量数＝质子数＋中子数元素符号核电荷数＝原子核的质子数，即原子的原子序数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一位置，它们互称为同位素．例如：氢有三种同位素11H、21H、31H.一、三种射线的本质及特点1．续表2.在电场、磁场中偏转状况的比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图19－1－2甲所示．图19－1－2(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．例1 一置于铅盒中的放射源放射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a 、b 两束，射线a 沿原来方向行进，射线b 发生了偏转，如图19－1－3所示，则图中的射线a 为________射线，射线b 为________射线．图19－1－3 答案 γ β解析 在三种射线中，α射线带正电，穿透力量最弱，γ射线不带电，穿透力量最强；β射线带负电，穿透力量一般，综上所述，结合题意可知，a 射线应为γ射线，b 射线应为β射线． 借题发挥三种射线的比较方法：(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本事最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本事和电离本事．(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员．针对训练1 自然 放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是( ) A ．一张厚的黑纸能拦住α射线，但不能拦住β射线和γ射线 B ．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C ．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D ．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 答案 ACD解析 由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本事最弱，一张黑纸都能拦住，而挡不住β射线和γ射线，故A 正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C 正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D 正确． 二、原子核的组成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．原子核的直径为10－15～10－14m.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：原子核内的质子数打算了核外电子的数目，进而也打算了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素． 例2 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？ 答案 (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88(4)113∶114解析 由于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。
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案6、7、8
人教版高中物理选修3-5学案：第十九章学案6、7、87 核聚变8 粒子和宇宙[学习目标] 1.知道重核的裂变反应和链式反应发生的条件.2.掌握核聚变的定义及发生条件.3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变和链式反应[导学探究] (1)铀核裂变是如何发生的？(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？答案(1)铀核的裂变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，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应．[知识梳理] 对核裂变和链式反应的理解(1)核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．(2)铀核裂变用中子轰击铀核时，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U＋10n→Ba＋Kr＋3n.(3)链式反应由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．(4)链式反应的条件①铀块的体积大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量．②有足够数量的慢中子．[即学即用] 铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是( )A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀的质量无关答案C解析要使铀核裂变产生链式反应，铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．二、核电站[知识梳理] 核反应堆的结构及核电站的认识(1)核电站是利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成：①燃料：铀棒．②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂；③控制棒：采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的能力很强的特性，控制链式反应的速度．(2)工作原理核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高．(3)能量输出利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却．(4)核污染的处理在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线．核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下．[即学即用] 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、碰撞系统和热系统D．原子燃料、中子源、原子能聚存和输送系统答案A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．三、核聚变[导学探究] (1)为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？答案轻核的聚变反应，是较轻的核子聚合成较重的核子，要使得核子的强相互作用发挥作用，必须使核子间接近到发生相互作用的距离，约为10－15 m；同时由于原子核之间在此距离时的库仑斥力十分巨大，因而需要核子有很大的动能，表现在宏观上就是核燃料需要达到极高的温度．(2)目前人们实现的核聚变是什么？实现热核反应存在的困难是什么？如何实现对热核反应的控制？答案①目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应，但这是不可控制的．②实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温．③可能实现对热核反应的控制方法：磁约束：利用磁场来约束参与反应的物质．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应．[知识梳理] 对核聚变的认识(1)聚变两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为核聚变，聚变反应又称为热核反应．(2)聚变方程：21H＋H―→He＋n＋17.6 MeV.(3)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力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，有一种方法就是给它们加热，使物质达到几百万开尔文以上的高温．[即学即用] (多选)下列关于聚变的说法中，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，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在进行着剧烈的热核反应，在地球内部也可自发地进行答案ABC解析轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15 m，故必须克服库仑斥力做功，A正确；要克服核子间作用力做功，必须使反应的原子核有足够大的动能，方法就是将其加热到几百万开尔文的高温，B正确；热核反应必须在几百万开尔文的高温下进行，这样高的温度可利用原子弹爆炸释放的能量获得，C正确；在太阳和许多恒星内部都存在热核反应，但在地球内部不会自发地进行，D错．四、粒子和宇宙[导学探究] 强子和夸克的关系是怎样的？夸克分多少种？它的带电性是怎样的？什么是夸克的“禁闭”？答案夸克是强子的基本组成成分；夸克有6种：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为元电荷为＋或－；每种夸克都有对应的反夸克；夸克不能以自由的状态单个出现的性质，叫夸克的“禁闭”．[知识梳理] 对粒子和宇宙的理解(1)“基本粒子”不基本①直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来人们发现了光子、电子、质子、中子，并把它们叫做“基本粒子”．②随着科学的发展，科学们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并发现质子、中子等本身也有复杂结构．(2)发现新粒子①新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了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：强子、轻子和媒介子．(3)夸克模型的提出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．[即学即用] 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e，d夸克的带电荷量为－e，e为元电荷，下列说法中可能正确的是( )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夸克组成答案B解析质子H带电荷量为2×e＋＝e，中子n带电荷量为e＋2×＝0.可见B正确.一、重核裂变的理解及核能的计算例1 关于重核的裂变，下列说法正确的是( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能解析核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确．发生链式反应是有条件的，铀块的体积必须大于或等于临界体积，否则中子从铀块中穿过时，可能碰不到原子核，则不会发生链式反应，B错误．重核裂变时，核子数守恒，C错误．答案D归纳总结重核裂变的实质：(1)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多中子的过程．(2)重核的裂变是放能核反应，原因是核反应前后质量有亏损，根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小．所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量(但核子数守恒)，而且释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量．例 2 用中子轰击铀核(U)，其中的一个可能反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分，放出3个中子．各个核和中子的质量如下：mU＝390.313 9×10－27 kg，mn＝1.674 9×10－27 kg；mBa＝234.001 6×10－27 kg，mKr＝152.604 7×10－27 kg.试写出核反应方程，求出反应中释放的核能．解析根据反应前后质量数守恒、电荷数守恒和反应中的能量守恒，就可以写出核反应方程．根据核反应前后的质量亏损，用爱因斯坦质能方程就可求出释放的核能．铀核裂变方程为n＋U―→Ba＋Kr＋3n，则核反应前后的质量亏损为Δm＝mU＋mn－mBa－mKr－3mn＝3.578×10－28 kg.由爱因斯坦质能方程可得释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.578×10－28×(3×108)2 J＝3.220 2×10－11 J.答案n＋U―→Ba＋Kr＋3n 3.220 2×10－11 J总结提升铀核裂变释放核能的计算(1)首先算出裂变反应中的质量亏损Δm.(2)根据ΔE＝Δmc2计算释放的核能计算时要注意Δm与ΔE单位的对应关系：若Δm用kg做单位，则ΔE用J做单位；若Δm用u做单位，则ΔE用MeV做单位，1 u相当于931.5 MeV的能量．(3)若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核(设为n)，则铀块裂变释放的核能E＝nΔE.二、轻核聚变的理解及核能的计算例3 (多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋nB．“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同解析H＋H→He＋n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故选项C正确．答案AC例4 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(计算结果在小数点后保留两位小数，1 u相当于931.5 MeV的能量)(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为 3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(已知质子质量为mH＝1.007 3 u，氦核质量为mHe＝4.001 5 u，正电子质量为me ＝0.000 55 u)解析(1)由题意可得核反应方程为4H→He＋2e.(2)反应前的质量m1＝4mH＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u，反应后的质量m2＝mHe＋2me＝4.001 5 u＋2×0.000 55 u＝4．002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由质能方程ΔE＝Δmc2得太阳每秒减少的质量Δm＝＝3×1082) kg≈4.22×109 kg.答案(1)4H→He＋2e (2)24.78 MeV(3)4.22×109 kg总结提升重核裂变与轻核聚变的区别1．一个＋n→X ＋9438Sr＋2n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案A解析X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误；中子数为140－(92－38)＝86个，A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错误．2．一个铀235吸收一个中子后发生的一种核反应方程是U＋n→Xe＋Sr＋10n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )A．(M－m1－m2)c2B．(M＋m－m1－m2)c2C．(M－m1－m2－9m)c2D．(m1＋m2＋9m－M)c2答案C解析铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.3．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A．X是He，Q2 ＞Q1 B．X是He，Q2 ＞Q1C．X是He，Q2 ＜Q1 D．X是He，Q2 ＜Q1答案B解析由核反应过程必须遵守质量数守恒和电荷数守恒知X是He.放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故Q2＞Q1. 4．一个氘核(H)和一个氚核(H)结合成一个氦核(He)，同时放出一个中子，已知氘核质量为m1＝2.014 1 u，氚核质量为m2＝3.016 0 u，氦核质量为m3＝4.002 6u，中子质量为m4＝1.008 665 u,1 u相当于931.5 MeV的能量，求：(1)写出聚变的核反应方程；(2)此反应过程中释放的能量为多少？平均每个核子释放出多少核能？(结果在小数点后保留一位小数)答案(1)H＋H→He＋n(2)17.5 MeV 3.5 MeV解析(1)核反应方程为H＋H→He＋n.(2)此反应过程的质量亏损为Δm＝2.014 1 u＋3.016 0 u－4.002 6 u－1.008 665 u＝0.018 835 u，ΔE＝Δmc2＝0.018 835×931.5 MeV≈17.5 MeV.平均每个核子释放的核能为 MeV＝3.5 MeV.一、选择题(1～6为单选题，7～11为多选题)1．下列核反应中，属于核裂变反应的是( )A.B＋n→Li＋HeB.U→Th＋HeC.N＋He→O＋HD.U＋n→Ba＋Kr＋3n答案D解析由核裂变反应的特点知，D正确．2．为使链式反应平稳进行，下列办法可行的是( )A．铀块可制成任何的体积B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核C．通过慢化剂将产生的中子减速D．用镉棒作为慢化剂使中子减速答案C解析由于使铀块发生链式反应的体积应大于或等于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接用来轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．3．秦山核电站第三期工程中有两个6×105 kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是( )A．反应堆中核反应速度通常是采用调节92U的体积来控制的B.92U的一种可能裂变为U＋n→Xe＋Sr＋2nC.92U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．虽然核电站能提供很大的能量，但它对环境的污染比火电站严重答案B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制，A错；U裂变有多种可能性，这是其中常见的一种，B对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、压强等外界条件无关，C错；核电站的核能是清洁能源，污染少，D 错．4．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应每个核子释放的平均能量一定比裂变反应大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增大答案B解析在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，故A错误；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．5．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.3 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为( )A．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV答案D解析6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.3 MeV＝84.9 MeV,3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV＋7.26 MeV＝92.16 MeV.6．“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是( )A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成答案B解析根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同质量，但带有等量的异种电荷，因此反氢原子是由1－1H核和0＋1e构成的．7．核聚变的主要原料氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是( ) A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性答案BD解析由核反应方程知2H→He＋X，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C均错误，B、D正确．8．以下核反应方程中属于核聚变的是( )A.H＋H―→He＋nB.N＋He―→O＋HC.H＋n―→H＋γD．4H―→He＋2 0＋1e答案ACD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．9．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A．含有的质子数比裂变前重核的质子数少B．含有的中子数比裂变前重核的中子数少C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合答案BD解析由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数减少，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D 正确．10．在下列四个方程中：X1、X2、X3、X4各代表某种粒子，判断正确的是( )①U＋n―→Sr＋Xe＋3X1 ②H＋X2―→He＋n ③U―→Th＋X3④Mg＋He―→Al＋X4A．X1是中子B．X2是质子C．X3是α粒子D．X4是氚核答案AC11．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于92U的裂变，现有四种说法正确的是( )A. U原子核中有92个质子，143个中子B. U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n―→Xe＋Sr ＋2nC. U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J答案ABD解析由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．二、非选择题12．现有的核电站常用的核反应之一是：92U＋n→143 60Nd＋Zr＋3n＋8 0－1e＋ν235(1)核反应方程中的是反中微子，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)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为 1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少焦耳？(已知1 u质量相当于931.5 MeV的能量，且1 u＝1.660 6×10－27 kg)答案(1)40 90 (2)8.1×1013 J解析(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90.(2)1 kg铀235中铀核的个数为n＝≈2.56×1024(个)不考虑核反应中生成的电子质量，1个铀235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV则1 kg铀235完全裂变释放的能量为E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV＝5.056×1026 MeV≈8.1×1013 J.13．4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV的能量，写出核反应方程，并计算1 g氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．(保留三位有效数字)答案4H→He＋2e 6.74×1010 J解析该反应的核反应方程为：4H→He＋2 0＋1e，由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为E0＝ eV＝7×105 eV1 g氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.02×1023个应释放出的总能量E为：E＝7×105×6.02×1023 eV≈6.74×1010 J.。
高中物理 第十九章 原子核 1 原子核的组成学案 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
高中物理第十九章原子核1 原子核的组成学案新人教版选修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（高中物理第十九章原子核1 原子核的组成学案新人教版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为高中物理第十九章原子核1 原子核的组成学案新人教版选修3-5的全部内容。
1 原子核的组成学习目标知识脉络1。
知道天然放射现象及其规律．2．理解三种射线的本质,以及如何利用磁场区分它们．（重点)3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念．(重点)4．掌握质量数、电荷数和核子数间的关系．(重点）天然放射现象及三种射线错误!1．天然放射现象(1）1896年,法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性．(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象．（3）原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋（Po)和镭（Ra)．2．三种射线(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的错误!，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．（2)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99％，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．(3）γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短,在10－10 m以下,它的电离作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土．［再判断]1．放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．(×）2．放射性元素的放射性都是自发的现象．(√）3．α射线是由高速运动的氦核组成的,其运行速度接近光速．(×）4．β射线能穿透几毫米厚的铅板．(×）5．γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．(√）错误!β射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流,这两种射线的来源相同吗？【提示】不同．阴极射线的电子来源于核外电子，β射线的电子来源于原子核．错误!1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象．探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？【提示】因为原子核可以放出α、β、γ射线,所以认为原子核具有内部结构．探讨2:让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？【提示】射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为α射线,向右偏转的一束为β射线,向上不发生偏转的一束为γ射线．错误!1．α、β、γ射线性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线α粒子是氦原子核错误!He约错误!c很小，一张薄纸就能挡住很强β射线β粒子是高速电子流错误!e接近c很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱γ射线波长很短的电磁波等于c最大，能穿过几厘米厚的铅板很小2(1）在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转,如图19。
人教版高二物理选修3-5第十九章 19.1《原子核的组成》学案设计
原子核的组成知识·巧学一、天然放射现象1.放射性铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸箱里的照相底片感光.物体放射出射线的性质叫做放射性.深化升华射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分.2.放射性元素具有放射性的元素叫做放射性元素.放射性并不是少数几种元素才有的.研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性，元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象，现在用人工的方法也可以制造放射性同位素.记忆要诀原子序数大于等于83的所有元素都有放射性.原子序数小于83的元素，有的也具有放射性.3.天然放射性元素：能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素.虽然具有天然放射性元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少.4.天然放射现象发现的意义：原子核具有复杂的结构，实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射性开始的.联想发散原子核内部的消息，最早来自天然放射现象.人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密.如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响，也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关.因此，原子核不是组成物质的最小微粒，也存在着一定结构.二、射线到底是什么1.研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质.把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放着照相底片，在没有磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了.若在铅块和底片之间放一对磁极，使磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电，有的不带电，由三种粒子组成，如图1.图12.各种射线的本质和特性(1)α射线：卢瑟福经研究发现，α射线粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，其速度是光速的1/10，有较大的动能.特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离. (2)β射线：贝克勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达光速的90%.特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱. (3)γ射线是一种波长很短的电磁波——光子流，是能量很高的电磁波，波长λ＜10-10 m. 特征:贯穿本领最强,能穿透几厘米厚的铅板,但电离作用最弱.学法一得 三种射线的区分：让三种射线同时穿过磁场，不发生偏转的是γ射线，因为其不带电，不受磁场的影响；偏转角度较小的是α射线，因为其质荷比qm较大，根据公式r=qBmv可知偏转半径大，在磁场中的偏转角度较小.同理可知偏转角度较大的是β射线，因为其质荷比qm较小.并且它们的偏转方向不同，还可以根据左手定则和偏转方向判定其射线属于哪种射线.辨析比较 三种射线的比较三、原子核的组成1.探究过程(1)卢瑟福的实验结论：卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，这种粒子带有一个单位的正电荷，其质量与氢原子的质量相近.随后人们又用类似的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了同样的粒子(质子).(2)结论：质子是原子核的组成部分.(3)猜测：原子核只由质子组成.分析论证：如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等.这和绝大多数原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些的事实相矛盾，说明猜测错误.再猜测：原子核内还应该存在着质量跟质子差不多的不带电的中性粒子，即中子.实验验证：卢瑟福的学生在研究用射线轰击铍而产生的一种能量极高、贯穿能力很强的中性粒子时，证实中性粒子的质量与质子的质量近似相等，就是猜测的中子.构建模型：原子核由质子和中子组成.联想发散中子的发现不仅使人们了解到原子核是由质子和中子组成，而且为科学家提供了轰击其他原子核时，不受静电斥力的最佳“炮弹”，使它有更多的机会和带电核发生碰撞.中子“炮弹”的利用，不仅为原子核物理的研究开辟了崭新的道路，也为后来核能的利用打下了基础.2.原子核的组成原子核由质子和中子组成.组成原子核的质子和中子通称为核子.质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子质量几乎相等，都等于一个质量单位.学法一得原子核的结构无法通过实验直接观察，只能通过科学的思维和研究方法进行间接研究.由实验结果→分析猜测→提出模型→实验验证→建立新理论→构建正确的模型是探索微观结构的基本方法.3.原子核的电荷数原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数.通常用字母Z 表示.深化升华 原子核的电荷数，就是原子核内质子数，也就是这种元素的原子序数. 4.原子核的质量数原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用字母A 表示.要点提示 原子核的质量数，就是原子核中的核子数. 5.原子核的符号(1)原子符号的通式：X AZ式中X 为元素符号，A 为原子核的质量数，Z 为原子核的核电荷数.如常见的碳原子核的质量数为12，质子数为6，则可表示为C 126，还可表示为12C ，碳12，碳12等.(2)各粒子的符号 ①α粒子(即氦核)：He 42 ②质子(即氢核)：H 11或P 11 ③中子：n 10 ④电子：e 01深化升华 (1)原子核中的两个整数①质量数A ：等于质子数和中子数之和，即核子数； ②电荷数Z ：等于质子数. (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=核外电子数； ②质量数(A)=核子数=质子数+中子数 6.同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素.原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同.例如氢的三种同位素：氕(H 11)、氘(H 21)、氚(H 31). 问题·探究 思想方法探究问题 怎样根据三种射线在电场和磁场中偏转的特点进行判断？探究过程：1.γ射线不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转. 根据上述特点，在电场或磁场中不发生偏转的射线是γ射线.2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向作类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移最大，根据粒子在电场力方向做初速为零的匀加速直线运动，位移x 可表示为x=21at 2=21·m qE (v y 0)2∝2mvq所以，在同样条件下β与α粒子偏移之比为αβx x =e e 2×1837/4v v ×22)1021(cc =5018373.α射线和β射线在磁场中的偏转特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径最小，偏转最大.根据qvB=Rmv 2得R=qB mv ∝q mv所以，在同样条件下β与α粒子的轨道半径之比为αβR R =v v 41837/×10/c c ×183752=e e 根据上述径迹特点，即使电场和磁场方向未知，也可以区分射线的种类.探究结论:放射性元素衰变时放出的三种射线，不论是垂直进入匀强电场还是匀强磁 场，偏转角度大的(或半径小的)是β粒子，偏转角度小的(或半径大的)是α粒子.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十九章原子核19．1 原子核的组成★学习目标（一）知识与技能1．了解天然放射现象及其规律。
2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
（二）过程与方法1．通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法。
2．通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。
（三）情感、态度与价值观1．树立正确的，严谨的科学研究态度。
2．树立辨证唯物主义的科学观和世界观。
★学习重点：天然放射现象及其规律，原子核的组成。
★学习难点：知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
★课时安排：1 课时★课前导学：1、原子的组成：2、电子是如何发现的3、α粒子散射实验的现象是α粒子散射实验得到的结论是4、玻尔理论的基本假设是玻尔理论的基本假设揭示氢原子核外的电子是如何运动的★学习过程1．原子核内部是什么结构？原子核是否可以再分？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？2．人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从开始的。
①②3．天然放射现象（1）放射性(radioactivity) 天然放射现象放射性元素．（2）放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，4．射线到底是什么把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线如图所示：思考与讨论：①你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？②如果α射线，β射线都是带电粒子流的话，根据图判断，他们分别带什么电荷。
③如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？学生分组讨论请同学们阅读课文后填写表格：射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线β射线γ射线结论：①实验发现：②三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到5．原子核的组成①质子：由谁发现的？怎样发现的？②中子：发现的原因是什么？是由谁发现的？结论：①质子(proton)带中子(nucleon)③原子核的组成核子③原子核的电荷数是不是电荷量？原子核的电荷数④原子核的质量数是不是质量？原子核的质量数⑤原子核的电荷数=原子核的质量数= ⑥原子核符号表示练习：一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？6．同位素(isotope)（1）定义：（2）性质：。
提问：列举一些元素的同位素？巩固练习例：下列说法正确的是（）A．β射线粒子和电子是两种不同的粒子B．红外线的波长比X射线的波长长C．α粒子不同于氦原子核D．γ射线的贯穿本领比α粒子强1．天然放射现象显示出（）A．原子不是单一的基本粒子 B．原子核不是单一的基本粒子C．原子内部大部分是空的 D．原子有一定的能级2．β衰变中所放出的电子，来自（）A．原子核外内层电子 B．原子核内中子衰变为质子放出的电子C．原子核内所含电子 D．原子核内质子衰变为中子放出的电子3．α射线的本质是（）A．电子流 B．高速电子流C．光子流 D．高速氦核流4．关于β粒子的下面说法中正确的是（）A．它是从原子核放射出来的 B．它和电子有相同的性质C．当它通过空气时电离作用很强 D．它能贯穿厚纸板5．关于γ射线的说法中，错误的是（）A．γ射线是处于激发状态的原子核放射的B．γ射线是从原子内层电子放射出来的C．γ射线是一种不带电的中子流D．γ射线是一种不带电的光子流6．A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹 （ ）A ．a 为α粒子轨迹，c 为β粒子轨迹B ．b 为α粒子轨迹，d 为β粒子轨迹C ．b 为α粒子轨迹，c 为β粒子轨迹D ．a 为α粒子轨迹，d 为β粒子轨迹 7．Pb 20982核的质子数为 ，中子数为 ，质量数为_______，电荷数为______。
19．2 放射性元素的衰变★学习目标 （一）知识与技能1．知道放射现象的实质是原子核的衰变2．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律 3．理解半衰期的概念 （二）过程与方法1．能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式 2．能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学） （三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。
★学习重点：原子核的衰变规律及半衰期 ★学习难点：半衰期描述的对象 ★课时安排：1 课时 ★课前导学：1.什么是化学反应方程式2.什么是离子反应方程式3.原子核的结构 ★学习过程 1．原子核的衰变原子核的衰变： 。
α衰变： 。
β衰变：。
2．衰变方程式①衰变方程式：②衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？③衰变方程式遵守的规律：特别注意：3. 衰变的实质γ射线:4．半衰期(自主学习)放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？半衰期表示。
元素的半衰期：；注意：半衰期描述的对象是。
元素的半衰期反映的是。
★巩固练习例1：配平下列衰变方程23492U→23090Th+( )23490U→23491Pa+( )例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）某原子核的中子数为138，经过5次α衰变和4次β衰变后，中子数变为_________。
1．下列关于放射性元素衰变的描述，哪些是错误的（）A．原子核放出电子后，它的质量数不变而电荷数却减少1。
B．核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组成的C．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关。
D．γ衰变不改变元素在周期表上的位置m/m0＝(1/2)2．A、B两种放射性元素，它们的半衰期分别为t A=10天，t B＝30天，经60天后，测得两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比为（）A．3∶1 B．48∶63 C．1∶16 D．16∶13．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中哪些是正确的（）A．γ射线是伴随α射线或β射线而发射出来的B．半衰期的大小不随化学状态、温度等变化而变。
C．某核放出一个β粒子或α粒子后，都变成一种新元素的原子核。
D．若原来有某种放射性元素的原子核10个，则经一个半衰期后，一定有5个原子核发生了衰变。
19．3 探测射线的方法★学习目标（一）知识与技能1．知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象.2．知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到．3．了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理．（二）过程与方法1．能分析探测射线过程中的现象.2．培养学生运用已知结论正确类比推理的能力（三）情感、态度与价值观1．培养学生认真严谨的科学分析问题的品质.2．从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点3．培养学生应用物理知识解决实际问题的能力★学习重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
★学习难点：1．探测器的结构与基本原理。
2．如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。
★课时安排：1 课时★课前导学：1.α、β、γ射线的本质是什么？各有那些特征？2. 放射线是看不见的，我们可以如何探知放射线的存在的呢？★学习过程1．威耳逊云室（自主学习+分小组讨论）提问：（1）构造是什么？（2）基本原理是什么？（3）怎样才能观察到射线的径迹？强调：观察α、β射线在云室中的径迹，比较两种径迹的特点，并分析其原因．学生分析并回答：2．气泡室提问：比较气泡室的原理同云室的原理。
学生讨论并回答：根据云室照片上记录的情况，可以分析出．3．盖革—弥勒计数器（1）盖革—弥勒计数管的构造如何？（2）盖革—弥勒计数管的基本原理是什么？（3）G—M计数器的特点是什么？还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质，感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读．随着科学技术的发展，探测射线的手段不断改进，近年来，由于探测仪器大都和电子计算机直接连接，实现了对实验全过程电子计算机控制、计算、数据处理，已经使实验方法高度自动化．学生课后查阅有关资料，了解更精确的探测放射线的方法。
19．4 放射性的应用与防护★学习目标（一）知识与技能（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。
（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。
（3）了解放射性在生产和科学领域的应用。
（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
（二）过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
（三）情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
★学习重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
★学习难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律★课时安排：1 课时★课前导学：1.什么是衰变？衰变的形式有哪些？2.衰变方程怎么书写？3.衰变过程中遵循的规律。
4.三种衰变产生的射线的性质。
★学习过程1．核反应： 。
在核反应中遵循 。
人工转变核反应方程：→+He N 42147 →+He Be 4294例：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子（2）1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子（3）816O 俘获1个中子后放出1个质子（4）1430Si 俘获1个质子后放出1个中子学生：理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2．人工放射性同位素（1）放射性同位素： 。
放射性同位素有 两种，它们的 。
（2）人工放射性同位素（3）人工放射性同位素的优点： 。
（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素3．放射性同位素的应用：（1）利用射线：（2）作为示踪原子如何将放射性物质作为示踪原子的原理。
4．辐射与安全★课堂小结★巩固练习1．1965年，我国科学家首次用人工方法合成的结晶牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是 ( )A．学分析 B．同位素示踪原子 C．光谱分析 D．测定介电常数2．联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的剖产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是 ( )①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④3．美国前总统老布什曾让医生们虚惊了一场．那是在访日宴会上突然昏厥，美国政府急忙将他送回国，医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出了病因．这是利用123I 所放出的 ( )A．热量 B．α射线 C．β射线 D．γ射线4．美国医生用123I对老布什总统诊断，使其很快恢复健康，123I的特性是 ( )A．半衰期长，并迅速从体内清除 B．半衰期长，并缓慢从体内清除C．半衰期短，并迅速从体内清除 D．半衰期短，并缓慢从体内消除5．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6．下列哪一种医学治疗、检查手段运用了放射性同位素放出的射线 ( )A．B超 B．化疗医治肿瘤 C．X光透视 D．CT断层扫描7．一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，每分钟衰变6000次，将它注射到某人的血液中，经过15h后从此人身上取出10mL的血液，测得每分钟有2次衰变，已知这种同位素的半衰期为5h，试计算这个人血液的总体积为多少?19.5 核力与结合能★学习目标（一）知识与技能（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。