物理第十二章 動量守恒定律 波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核 第4課時 原子核

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1、第第4課時原子核課時原子核一、原子核、天然放射現(xiàn)象一、原子核、天然放射現(xiàn)象1.原子核的組成原子核的組成(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用年，盧瑟福用_轟擊氮原子核發(fā)轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，質(zhì)子是現(xiàn)了質(zhì)子，質(zhì)子是_的組成部分。的組成部分。(2)中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子_，但，但_的粒子，稱為中子。查德威克利用云的粒子，稱為中子。查德威克利用云室進行實驗驗證了室進行實驗驗證了_的存在，中子是原子核的組成部分。的存在，中子是原子核的組成部分。(3)原子核的組成：原子核由原子核的組成：原子核由_組成，質(zhì)子和中組

2、成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為子統(tǒng)稱為_。 粒子粒子原子核原子核相同相同不帶電不帶電中子中子質(zhì)子和中子質(zhì)子和中子核子核子質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)同一位置同一位置2.天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象元素元素_地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明_具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫_。具有放射性。具有放射性的元素叫的元素叫_元素。元素。 自發(fā)自發(fā)原子核原子核放射性放射性放射性放射性(3)三種射線：

3、放射性元素放射出的射線共有三種，分別是三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是_、 _ 、 _ 。(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護放射性同位素的應(yīng)用與防護放射性同位素：有放射性同位素：有_放射性同位素和放射性同位素和_放射性放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。同位素兩類，放射性同位素的化學性質(zhì)相同。應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作_等。等。防護：防止放射性對人體組織的傷害。防護：防止放射性對人體組織的傷害。 射線射線射線射線射線射線天然天然人工人工示蹤原子示蹤原子3.原子核的衰變原子核的衰變原子核原子核原子核原子核半數(shù)半數(shù)物理物理化學狀態(tài)化學狀態(tài)二、放射

4、性同位素的應(yīng)用與防護二、放射性同位素的應(yīng)用與防護1.應(yīng)用射線：應(yīng)用射線：應(yīng)用射線可以測厚度、醫(yī)療方面的應(yīng)用射線可以測厚度、醫(yī)療方面的_、照、照射種子培育優(yōu)良品種等。射種子培育優(yōu)良品種等。2.示蹤原子：示蹤原子：有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究，要借助于有關(guān)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能的研究，要借助于_。3.輻射與安全：輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，人類一直生活在放射性的環(huán)境中，_的射的射線對人體組織有破壞作用。要防止線對人體組織有破壞作用。要防止_對水源、空氣、對水源、空氣、用具等的污染。用具等的污染。 放射治療放射治療示蹤原子示蹤原子過量過量放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)三、核力與結(jié)合能三、

5、核力與結(jié)合能1.核力核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。2.核力的特點核力的特點(1)核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；(2)核力是短程力，作用范圍在核力是短程力，作用范圍在1.51015m之內(nèi)；之內(nèi)；(3)每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。3.結(jié)合能結(jié)合能：核子結(jié)合為原子核時：核子結(jié)合為原子核時_的能量或原子核分解為核的能量或原子核分解為核子時子時_的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。的能量，叫做原子核的結(jié)合能，亦稱核能。4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損：質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損：愛因斯坦質(zhì)

6、能方程愛因斯坦質(zhì)能方程E_，原子核，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧，這就是質(zhì)量虧損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能損。由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能E_。 釋放釋放吸收吸收mc2mc2中子中子鏈式反應(yīng)鏈式反應(yīng)原子彈原子彈鎘棒鎘棒質(zhì)量較大質(zhì)量較大熱核反應(yīng)熱核反應(yīng)3.粒子和宇宙粒子和宇宙(1)“基本粒子基本粒子”不基本不基本直到直到19世紀末，人們稱光子、電子、世紀末，人們稱光子、電子、_和和_是基本是基本粒子。粒子。(2)發(fā)現(xiàn)新粒子發(fā)現(xiàn)新粒子1932年發(fā)現(xiàn)了年發(fā)現(xiàn)了_，1937年發(fā)現(xiàn)了年發(fā)現(xiàn)了_，1947年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)了了K介子和介子和介子及

7、以后的超子等。介子及以后的超子等。(3)夸克模型夸克模型上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克；它們帶的電荷量分別為元電荷的們帶的電荷量分別為元電荷的_或或_，每種夸克都，每種夸克都有對應(yīng)的有對應(yīng)的_。 質(zhì)子質(zhì)子中子中子正電子正電子子子反夸克反夸克【思考判斷】【思考判斷】1.人們認識原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的人們認識原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的( )2.如果某放射性元素的原子核有如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個個( )3.原子序數(shù)小于原子序數(shù)小于83

8、的元素都沒有放射性的元素都沒有放射性( )4.射線是一種高能粒子流，可以用來工業(yè)探傷射線是一種高能粒子流，可以用來工業(yè)探傷( )5.原子核發(fā)生原子核發(fā)生衰變時放出一個電子，說明原子核內(nèi)有電子衰變時放出一個電子，說明原子核內(nèi)有電子( )6.愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化( )7.核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，也遵循電荷數(shù)守恒核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，也遵循電荷數(shù)守恒( )8.輕核聚變須達到幾百萬攝氏度以上的高溫，自然界不存在輕核輕核聚變須達到幾百萬攝氏度以上的高溫，自然界不存在輕核聚變聚變( ) 考點一放射性元

9、素的衰變考點一放射性元素的衰變(/c)要點突破要點突破1.衰變和衰變和衰變的比較衰變的比較典例剖析典例剖析【例【例1】 在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其檢測裝置由在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度，其檢測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成，如圖所示。該裝置中探測器接收到的放射源、探測器等構(gòu)成，如圖所示。該裝置中探測器接收到的是是()A.X射線射線 B.B.射線射線C.線射線射 D.D.射線射線解析解析放射源發(fā)出的只有放射源發(fā)出的只有、三種射線三種射線，故選項故選項A錯誤；錯誤；在在、三種射線中三種射線中，只有只有射線能穿過鋼板射線能穿過鋼板，故選項故選項B、C錯誤錯誤，D正確。正確。答案答案D

10、解析解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：2382224m，92862mn，聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：m4，n2。答案答案B 針對訓練針對訓練1.(多選多選)對天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是對天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.粒子帶正電，所以粒子帶正電，所以射線一定是從原子核中射出的射線一定是從原子核中射出的B.粒子帶負電，所以粒子帶負電，所以射線有可能是核外電子射線有可能是核外電子C.粒子是光子，所以粒子是光子，所以射線有可能是原子發(fā)光產(chǎn)生的射線有可能是原子發(fā)光產(chǎn)生的D.射線、射線、射線、射線、射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的 解析解析粒子是由

11、原子核中粒子是由原子核中2個質(zhì)子與個質(zhì)子與2個中子相結(jié)合產(chǎn)生的個中子相結(jié)合產(chǎn)生的，是是氦核氦核，因原子核外只有帶負電的電子因原子核外只有帶負電的電子，所以所以A正確；正確；粒子是電子粒子是電子流流，是核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個電子和質(zhì)子是核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個電子和質(zhì)子，電子是從核中射出電子是從核中射出的的，所以所以B選項錯誤；選項錯誤；是光子是光子，是原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)是原子核從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)時輻射出來的時輻射出來的，C錯誤錯誤，選項選項D正確；天然放射現(xiàn)象中放射出來正確；天然放射現(xiàn)象中放射出來的三種射線都是原子核內(nèi)部發(fā)生衰變時釋放出來的的三種射線都是原子核內(nèi)部發(fā)生衰變時釋放出來的，

12、故本題正確故本題正確答案為答案為A、D。答案答案AD答案答案C考點二核力與結(jié)合能考點二核力與結(jié)合能(/c)要點突破要點突破1.質(zhì)能方程的三個易錯點質(zhì)能方程的三個易錯點(1)質(zhì)量虧損并不是質(zhì)量消失，只是靜止質(zhì)量變成了運動的質(zhì)質(zhì)量虧損并不是質(zhì)量消失，只是靜止質(zhì)量變成了運動的質(zhì)量；量；(2)質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個數(shù)是不質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個數(shù)是不變的；變的；(3)質(zhì)量和能量這兩個量并不可以相互轉(zhuǎn)化，只是這兩個量在質(zhì)量和能量這兩個量并不可以相互轉(zhuǎn)化，只是這兩個量在數(shù)值上有聯(lián)系。數(shù)值上有聯(lián)系。 2.核能的計算方法核能的計算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計算

13、：即根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計算：即Emc2(m的單位：的單位：kg)。(2)根據(jù)根據(jù)1 u相當于相當于931.5 MeV，則，則Em931.5 MeV(m的的單位：單位：u，1 u1.660 61027 kg)。(3)核反應(yīng)遵守動量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以核反應(yīng)遵守動量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律來計算核能。結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律來計算核能。 典例剖析典例剖析【例【例1】 (多選多選)關(guān)于質(zhì)能方程，下列哪些說法是正確的關(guān)于質(zhì)能方程，下列哪些說法是正確的()A.質(zhì)量減少，能量就會增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量質(zhì)量減少，能量就會增加，在

14、一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量B.物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值C.物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系D.某一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的某一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的解析解析質(zhì)能方程質(zhì)能方程Emc2表明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量表明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量是相聯(lián)系的是相聯(lián)系的，當物體獲得一定的能量當物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值即能量增加某一定值時時，它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定值它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定

15、值，并可根據(jù)并可根據(jù)Emc2進行計進行計算算，故故B、D正確。正確。答案答案BD 解析解析衰變后的質(zhì)量虧損為衰變后的質(zhì)量虧損為m(226.025 4222.017 54.002 6)u0.005 3 u。因為。因為1 u相當于相當于931.5 MeV，因此釋放的能量因此釋放的能量為為E0.005 3931.5 MeV4.937 0 MeV4.937 0 106 eV。答案答案4.937 0106 eV 針對訓練針對訓練1.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和和m3，當一個質(zhì)子和一，當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c

16、表示真空中的光速表示真空中的光速)()A.(m1m2m1)c B.(m1m2m3)cC.(m1m2m3)c2 D.(m1m2m3)c2 答案答案C答案答案(1)見解析見解析(2)5.034 MeV考點三核裂變、核聚變考點三核裂變、核聚變(/c)要點突破要點突破1.核反應(yīng)的四種類型核反應(yīng)的四種類型2.書寫核反應(yīng)方程時應(yīng)注意書寫核反應(yīng)方程時應(yīng)注意(1)必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律。必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律。(2)核反應(yīng)方程中的箭頭核反應(yīng)方程中的箭頭()表示核反應(yīng)進行的方向，不能把表示核反應(yīng)進行的方向，不能把箭頭寫成等號。箭頭寫成等號。 典例剖析典例剖析【例【例1】 一個氘核和一個氚

17、核經(jīng)過反應(yīng)后生成一個氦核和一個中一個氘核和一個氚核經(jīng)過反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子，同時放出一個子，同時放出一個光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)光子。已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別為量分別為m1，m2，m3，m4，普朗克常量為，普朗克常量為h，真空中的光速為，真空中的光速為c。下列說法中正確的是。下列說法中正確的是()答案答案A答案答案B答案答案AC答案答案AC解析解析氕、氘、氚的核子數(shù)分別為氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和核外電質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)均相同子數(shù)均相同，都是都是1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子故中子數(shù)各不相同數(shù)各不相同，A、B兩

18、項正確；同位素化學性質(zhì)相同兩項正確；同位素化學性質(zhì)相同，只是物只是物理性質(zhì)不同理性質(zhì)不同，D正確。正確。答案答案ABD 2.下列有關(guān)半衰期的說法正確的是下列有關(guān)半衰期的說法正確的是()A.放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所放射性元素的半衰期越短，表明有半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時間越短，衰變速度越快需的時間越短，衰變速度越快B.放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減放射性元素的樣品不斷衰變，隨著剩下未衰變的原子核的減少，元素的半衰期也變短少，元素的半衰期也變短C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的衰變

19、速度衰變速度D.降低溫度或增大壓強，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，降低溫度或增大壓強，讓該元素與其他物質(zhì)形成化合物，均可減小衰變速度均可減小衰變速度 解析解析放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間變所需的時間，它反映著放射性元素衰變速度的快慢它反映著放射性元素衰變速度的快慢，若衰變越若衰變越快快，半衰期越短；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定半衰期越短；某種元素的半衰期長短由其本身因素決定，與與它所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關(guān)它所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關(guān)，故故A正確正確，B、C、D錯誤。錯誤。答案答案A3.圖中曲線圖中

20、曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里。以下粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是判斷可能正確的是()A.a、b為為粒子的徑跡粒子的徑跡 B.B.a a、b為為粒子的徑跡粒子的徑跡C.c、d為為粒子的徑跡粒子的徑跡 D.D.c c、d為為粒子的徑跡粒子的徑跡 解析解析粒子不帶電粒子不帶電，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故故B錯誤；由左手定則可判錯誤；由左手定則可判定定，a、b粒子帶正電粒子帶正電，c、d粒子帶負電粒子帶負電，又知又知粒子帶正電粒子帶正電，粒粒子帶負電子

21、帶負電，故故A、C均錯誤均錯誤，D正確。正確。答案答案D4.醫(yī)學界通過醫(yī)學界通過14C標記的標記的C60發(fā)現(xiàn)一種發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物，在特定條的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則抑制艾滋病病毒的繁殖，則14C的用途的用途是是()A.示蹤原子示蹤原子 B.B.電離作用電離作用C.催化作用催化作用 D.D.貫穿作用貫穿作用 解析解析用用14C標記標記C60來查明元素的行蹤來查明元素的行蹤，發(fā)現(xiàn)可以通過斷裂發(fā)現(xiàn)可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖抑制艾滋病病毒的繁殖，因此因此14C的作用是作示蹤原子的作用是作示蹤原子，故選項故選項A正確。正確。答案答案A 答案答案AD