高中物理第4章从原子核到夸克4.1原子核结构探秘课件沪科版选修3-5
高中物理第4章从原子核到夸克章末总结课件沪科版选修3_5
章末总结
知识网络
原子核的组成：核子
质子( 11H) 中子( 线、β射线、γ射线)的本质和性质
原
意义：原子核自发地放出某种粒子 而转变为新核
子 核 到 原子核 夸 的衰变 克
衰变法则
α衰变：AZX→_AZ_－－_24_Y_＋__42_H_e__ β衰变：AZX→_Z_+A_1Y__＋__－_01e___
作为示踪原子
核
防护
到
质子的发现：147N＋42He→_178_O_＋__11_H__
夸 人工转变 中子的发现：94Be＋42He→_1_26C__＋__10n__
克
正电子的发现：2173Al＋42He→_31_05P_＋__10_n__ 3105P→_31_04S__i＋__01_e_
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
规律：质量数守恒 、电荷数守恒 、动量守恒 ；释放的能量以放
出粒子和反冲核的动能及γ光子能量的形式表现出来.
半衰期：大量原子核有半数 发生衰变需要的时间，它由核_本__身_ 性质 决定，一般与物理、化学性质_无_____关______
从 探测射线的方法：计数器、云室、乳胶照相
原
利用它的射线
子
应用
放射性的应用和防护
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
高中物理第4章从原子核到夸克42原子核的衰变沪科版3-5!
学案2 原子核的衰变[学习目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象.2.知道三种射线的特性.3.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.4.会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义．1．原子核的表示符号原子核用符号表示为A Z X，Z为核电荷数，原子核的核电荷数等于它的质子数，A为质量数，原子核的质量数等于它的质子数和中子数的和，即核子数．2．常见的粒子符号：α粒子42He，质子11H，中子10n，电子0－1e.3．在核反应过程中，遵守质量守恒定律和电荷守恒定律．4．带电粒子以垂直于电场线的方向进入匀强电场，将做类平抛运动．电场力的方向：正电荷受力方向与电场线方向相同，负电荷受力方向与电场线方向相反．5．带电粒子以垂直于磁感线的方向进入匀强磁场，将做匀速圆周运动，洛伦兹力的方向可用左手定则判定．6．天然放射现象1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀及其化合物能放出一种不同于X射线的新射线．(1)定义：物理学中把物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象．(2)放射性：物质放出射线的性质．(3)放射性元素：具有放射性的元素．7．三种射线的性质(1)α射线：α粒子流，α粒子是氦原子核，电荷数为2，质量数为4.(2)β射线：高速运动的电子流．(3)γ射线：波长很短的电磁波．8．三种射线的本领(1)α射线：速度大约是光速的十分之一，穿透物质的本领很小，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．但它有很强的电离作用．(2)β射线：速度接近光速，对物质的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用较弱．(3)γ射线：穿透本领更强，能穿透几厘米的铅板，但它的电离作用很小．9．(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．半衰期反映的是大量原子核的平均衰变快慢．(2)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的.一、三种射线的特性[问题设计]图11．如图1所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有垂直于纸面向外的匀强磁场．其放出的射线在磁场的作用下分成a、b、c三束．a、b、c三条射线哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？答案由左手定则知a带负电，应为β射线；c带正电，应为α射线；b不偏转，说明不带电，应为γ射线．图22．如图2中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束．则a、b、c三束中哪个是α射线、哪个是β射线、哪个是γ射线？答案a带负电，应为β射线；c带正电，应为α射线；b不带电，应为γ射线．[要点提炼]三种射线及其特征例1 如图3甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线( )图3A ．α射线B ．β射线C ．γ射线D ．三种射线都可以解析 根据三种射线的性质知，甲图中能穿透铝板的是γ射线，乙图中检查钢板中的砂眼，要求射线能穿透钢板，故利用的是γ射线，选项C 正确． 答案 C二、衰变实质及次数的计算 [要点提炼] 1．衰变过程(1)α衰变：AZ X→A －4Z －2Y ＋42He(2)β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋0－1e 2．α衰变和β衰变的实质 (1)α衰变：210n ＋211H →42He (2)β衰变：10n→11H ＋ 0－1e 3．衰变规律衰变过程遵守质量数守恒和电荷数守恒． 4．确定衰变次数的方法设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为A ZX→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m0－1e.根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m .例2 23892U 核经一系列的衰变后变为20682Pb 核，问： (1)一共经过几次α衰变和β衰变？(2)20682Pb 与238 92U 相比，质子数和中子数各少了多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程．解析 (1)设23892U 衰变为20682Pb 经过x 次α衰变和y 次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得238＝206＋4x ① 92＝82＋2x －y ② 联立①②解得x ＝8，y ＝6即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数减少1，而质子数增加1，故20682Pb 较23892U 质子数少10，中子数少22. (3)核反应方程为23892U→20682Pb ＋842He ＋60－1e.答案 (1)8次α衰变和6次β衰变 (2)10 22 (3)23892U→20682Pb ＋842He ＋60－1e 三、半衰期的有关计算 [要点提炼]1．对于衰变及半衰期的理解要注意以下两点(1)对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大．(2)半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用． 2．半衰期公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 0(12)t /τ例3 若放射性元素A 的半衰期为4天，放射性元素B 的半衰期为5天，则相同质量的放射性元素A 和B 经过20天，剩下的两元素质量之比m A ∶m B 为( ) A ．30∶31 B ．31∶30 C ．1∶2D ．2∶1解析 设开始时元素A 、B 的质量都是m ，经过20天，对于元素A 来说有5个半衰期，A 剩下的质量为m A ＝(12)5m ；对于元素B 来说有4个半衰期，B 剩下的质量为m B ＝(12)4m ，所以剩下的质量之比为1∶2. 答案 C图41．(2014·福建·30(1))如图4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________(填选项前的字母)． A ．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．图52.计数器是一种探测射线的仪器，如图5所示，X为未知放射源，它向右方发射放射线．放射线首先通过一块薄铝箔P(厚度约为1 mm)，并经过一个强磁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是一定的，现将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，然后将薄铝箔P移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，据此可以判定X为( )A．纯β射线放射源B．纯γ射线放射源C．α射线和β射线的混合放射源D．α射线和γ射线的混合放射源答案 D解析将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的γ射线，以后将薄铝箔P(厚度约为1 mm)移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升，这说明计数器除了接收到了γ射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为1 mm的簿铝箔P挡住的射线，而厚度约为1 mm的簿铝箔只能将α射线挡住，所以X为能放射α射线和γ射线的混合放射源，故选项D正确．3．氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( ) A．1次α衰变，6次β衰变B．4次β衰变C．2次α衰变D ．2次α衰变，2次β衰变 答案 B解析 方法一 推理计算法根据衰变规律，β衰变不影响核的质量数，发生一次β衰变，核电荷数增加1；发生一次α衰变，质量数减少4，核电荷数减少2.9036Kr 衰变为9040Zr ，质量数不变，故未发生α衰变；核电荷数增加4，一定是发生了4次β衰变． 方法二 列方程求解设9036Kr 衰变为9040Zr ，经过了x 次α衰变，y 次β衰变，则有9036Kr→9040Zr ＋x 42He ＋y0－1e由质量数守恒得90＝90＋4x 由电荷数守恒得36＝40＋2x －y解得x ＝0，y ＝4，即只经过了4次β衰变， 选项B 正确．4．放射性同位素2411Na 的样品经过6小时后还剩下18没有衰变，求它的半衰期．答案 2 h解析 每经1个半衰期放射性物质的质量都减半，则经过n 个半衰期剩余的质量为m ＝m 0(12)n . 设6小时经过的半衰期个数为n ，则(12)n ＝18，所以n ＝3.则2411Na 的半衰期为T ＝tn＝2 h.[基础题]1．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构( ) A ．α粒子的散射实验 B ．天然放射现象 C ．阴极射线的发现 D ．X 射线的发现 答案 B解析 从原子核里能放出射线，说明原子核具有复杂结构．2．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是( ) A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子答案 D解析在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合的较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底，它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．3．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线答案 B解析γ射线的穿透能力最强，α射线的穿透能力最弱，选B.4．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆发电．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(239 94Pu)，这种钚239可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( )A．2 B．239 C．145 D．92答案 A解析β衰变规律是质量数不变，质子数增加1.239 94Pu比239 92U质子数增加2，所以发生2次β衰变，A对．5．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.1996年，科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A Z X经过6次α衰变后的产物是253100Fm.由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( ) A．124、259 B．124、265C．112、265 D．112、277答案 D解析 题中的核A Z X 经过6次α衰变后生成253100Fm ，注意到253100Fm 的电荷数为100，质量数为253，每发生一次α衰变质量数减少4，电荷数减少2.由质量数和电荷数守恒有A ＝4×6＋253＝277，Z ＝2×6＋100＝112，所以选项D 正确．6．某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．11.4天 B ．7.6天 C ．5.7天 D ．3.8天 答案 D解析 半衰期是指有半数原子核发生衰变的时间，根据半衰期公式有(12)t τ＝18，tτ＝3，因为t ＝11.4天，所以τ＝11.43＝3.8天．7．在横线上填上粒子符号和衰变类型．(1)23892U→23490Th ＋________，属于________衰变 (2)23490Th→23491Pa ＋________，属于________衰变 (3)21084Po→21085At ＋________，属于________衰变 (4)6629Cu→6227Co ＋________，属于________衰变答案 (1)42He α (2)0－1e β (3)0－1e β (4)42He α解析 根据质量数和电荷数守恒可以判断，(1)中生成的粒子为42He ，属于α衰变；(2)中生成粒子为0－1e ，属于β衰变；(3)中生成粒子为0－1e ，属于β衰变；(4)中生成粒子为42He ，属于α衰变． [能力题]8.23892U 衰变为222 86Rn 要经过m 次α衰变和n 次β衰变，则m ，n 分别为( ) A ．2,4 B ．4,2 C ．4,6 D ．16,6 答案 B解析 由于衰变后的新核质量数减少了16，说明发生α衰变的次数是m ＝164＝4(次)，发生β衰变的次数是n ＝86－(92－8)＝2(次)，故选项B 正确．9．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t ＝0时14C 的质量．下列四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是( )答案 C解析 由公式m ＝m 0·(12)t τ可知14C 的衰变图像应为C.10．原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为( ) A ．α衰变、β衰变和β衰变 B ．β衰变、α衰变和β衰变 C ．β衰变、β衰变和α衰变 D ．α衰变、β衰变和α衰变 答案 A 解析23892U ――→① 234 90Th ，质量数减少4，电荷数减少2，说明①为α衰变.23490Th ――→② 23491Pa ，质子数加1，说明②为β衰变，中子转化成质子.23491Pa ――→③ 234 92U ，质子数加1，说明③为β衰变，中子转化成质子． [探究与拓展题]图111．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图1所示(图中直径没有按比例画)则( )A ．α粒子和反冲核的动量大小相等方向相反B ．原来放射性元素的核电荷数是90C ．反冲核的核电荷数是88D ．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88 答案 ABC11 解析 粒子之间相互作用的过程遵守动量守恒定律，由于原来的原子核是静止的，初动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等方向相反，所以A 正确．由于释放的α粒子和反冲核，在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，所以由牛顿第二定律得qvB ＝m v 2R ，得R ＝mv qB .若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子R 1＝p 1B ·2e .对反冲核R 2＝p 2B Q －2 e .由于p 1＝p 2，所以有R 1R 2＝441.解得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比．所以B 、C 正确，D 错误．。
高中物理第4章从原子核到夸克4.2原子核的衰变课件沪科版选修35
第二十二页，共40页。
1
yyαβ＝qqαβ·mmαβ
·vv2α2β
＝
2 1
×1
8436×
00.9.19cc22＝371.5，C错，D对.选项E中，若α粒子不发
生偏转，则有Bvαq＝Eq，此时因β粒子的速度大些，有Bvβq>Eq，电子将向右偏
转，故E正确.
【答案】 ADE
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判断三种射线性质的方法 (1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电.α、β是实物粒 子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波. (2)射线的偏转：在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断 α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线. (3)射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透 能力最强，而电离作用相反.
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【解析】 α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A正确；β射线是在β衰 变中产生的，本质是高速电子流，B错误，E正确；γ射线是发生α衰变和β衰变时 原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身 的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，D正确.
【答案】 ADE
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2.确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法：设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素AZ′′ Y，则衰变方程为： AZX―→AZ′′Y＋n42He＋m－01e 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m. 以上两式联立解得：n＝A－4A′，m＝A－2A′＋Z′－Z. 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.
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2018-2019版高中物理第4章从原子核到夸克章末总结课件沪科版选修3-5
核
到 原子核
A 0 A β衰变： Y ＋ － Z+1 1e Z X→___________
规律：质量数守恒 、电荷数守恒 、动量 守恒 ；释放的能量以放 出粒子和反冲核的动能及γ光子能量的形式表现出来. 本身 半衰期：大量原子核有半数 发生衰变需要的时间，它由核____ 性质 决定，一般与物理、化学性质 无关
____________
夸 的衰变
克
从 原 子 核 到 夸 克
探测射线的方法：计数器、云室、乳胶照相
应用 防护 利用它的射线 作为示踪原子
放射性的应用和防护
人工转变
17 1 14 4 O ＋ 质子的发现： 8 1H 7N＋2He→________ 12 1 9 4 C ＋ 6 0n 中子的发现： 4Be＋2He→网络
质子( 1 1H) 原子核的组成： 核子 中子( 1 0n ) 从 天然放射现象：3种射线(α射线、β射线、γ射线)的本质和性质
原
子
意义：原子核自发地放出某种粒子 而转变为新核 衰变法则
A－4 4 A Y ＋ Z－2 2He α衰变： Z X→___________
高中物理 第四章 从原子核到夸克 4.1 原子核结构探秘
4.1 原子核结构探秘__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解原子的结构、衰变及质能方程等知识。
2.学会运用原子知识及力学分析和动量知识界解决相关问题。
原子核1. 原子核的组成（1）天然放射现象. 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.（2）三种射线①α射线是速度约为十分之一光速的氦核流，穿透本领很弱，电离作用很强.②β射线是高速运动的电子流，穿透本领很强，电离作用较弱.③射线是能量很高的电磁波，波长很短，它的穿透本领极强，电离作用很弱.X表（3）原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，原子核常用符号AZ 示，X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数.2. 放射性元素的衰变（1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，核电荷数发生改变，变成另外一种原子核，这种变化叫衰变. （2）种类①α衰变：原子核放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核），4422X Y+He A A Z Z --→．②β衰变：原子核内的一个中子变为一个质子并放射出一个电子，011X Y+e A A ZZ +-→． ③衰变：放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子．（3）衰变规律：电荷数和质量数都守恒．由此可确定衰变次数. （4）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．①01()2tN N τ=，其中0N 表示衰变前放射性元素的原子核的个数，N 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核的个数，表示衰变时间．表示半衰期．②半衰期只适用于大量的原子核，对数量较少的原子核不适用，如10个原子核经过一个半衰期并不一定恰好有5个发生衰变．③半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关． 3. 核力和结合能（1）核力：核力将核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核. 核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力；每个核子只与相邻的核子发生核力作用，即核力具有饱和性.（2）结合能：原子核由核子结合在一起构成，要将它们分开需要能量，这个能量就是原子核的结合能. 结合能不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量.（3）质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫质量亏损. 4. 核反应（1）原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应.（2）常见的核反应有人工转变、重核裂变、轻核聚变．可用核反应方程来表示核反应过程. （3）核反应遵循的规律：质量数守恒、电荷数守恒． 5. 核能（1）爱因斯坦质能方程2E mc =，若核反应中的质量亏损（参加核反应的原子核总质量与生成新原子核的总质量之差）为m ∆，释放的核能2E mc ∆=∆. （2）重核裂变和轻核聚变过程中都释放出核能．（3）在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能．因而在此情况下可应用动量守恒和能量守恒来计算核能．类型一：射线问题例1.一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，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，如图所示，则图中的射线a为______射线，射线b为______射线因α粒子无法穿透铝箔，故打在底片上的只有β和γ两种射线，因γ光子不带电，故在电场中不会偏转，故a为γ射线；β射线带负电，故在电场中会向正极偏转，故b为β射线；答案: γ，β．类型二:核反应方程例2．下列说法正确的是A．22688Ra衰变为22288RU要经过1次α衰变和1次β衰变B．23892U衰变为23491Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C．23290Th衰变为20882Ｐb要经过6次α衰变和4次β衰变D．23892U衰变为22286RU要经过4次α衰变和4次β衰变解析：先根据质量数的变化规律确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数．答案： BC类型三：综合应用质量方程及有关的力学规律分析例3.已知氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u， He核的质量为3.0150 u．（1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程．（2）计算上述核反应中释放的核能．（3）若两氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子的动能各是多少?解析：应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为： H＋H→He＋n 由题给条件可求出质量亏损为：Δm＝2.0136 u×2－（3.0150＋1.0087）u＝0.0035 u所以释放的核能为ΔE＝Δm c2＝931.5×0.0035 MeV＝3.26 MeV．因为该反应中释放的核能全部转化为机械能——即转化为He 核和中子的动能．若设He 核和中子的质量分别为m 1、m 2，速度分别为v 1、v 2，则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m 1v 1－m 2v 2＝0E k1＋E k2＝2E k0＋ΔE解方程组，可得：E k1＝41（2E k0＋ΔE ）＝41×（2×0.35＋3.26）MeV＝0.99 MeV ，E k2＝43（2E k0＋ΔE ）＝43×（2×0.35＋3.26）MeV ＝2.97 MeV ．类型四：氢原子能及问题例4．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 ①用10.2 eV 的光子照射 ②用11 eV 的光子照射 ③用14 eV 的光子照射 ④用11 eV 的电子碰撞 A ．①②B ．②③C ．①③④D ．②③④解析: 由原子的跃迁条件知①对，基本氢原子的电离能为13.6 eV ，只要大于或等于13.6 eV 的光子都能被氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子能量越大，原子电离后的自由电子的动能越大，故③对．对于入射粒子和原子碰撞情况，只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可以使原子受激发而向较高能级跃迁，故④对，应选C ． 答案: C基础演练1．下面列出的是一些核反应方程3015P →3014Si ＋XBe ＋H →105 B ＋Y He ＋He →Li ＋Z其中A ．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B ．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C ．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D ．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子 答案： D2．卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有A ．原子的中心有个核，叫原子核B ．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C ．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D ．带负电的电子在核外绕着核旋转 答案： ACD3．下列说法中正确的是A ．卢瑟福α粒子散射实验的结果证明了原子核是由质子和中子组成的B ．α射线比γ射线的电离本领强C ．四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于四个核子的质量之和与光速平方（c 2）的乘积D ．质量为m 的铀238经过2个半衰期的时间，铀238衰变了的质量为41m 答案：B4．按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是A ．第m 个定态和第n 个定态的轨道半径r m 和r n 之比为r m ∶r n ＝m 2∶n 2B ．第m 个定态和第n 个定态的能量E m 和En 之比为E m ∶E n ＝n 2∶m2C ．电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是ν，则其发光频率也是νD ．若氢原子处于能量为E 的定态，则其发光频率为ν＝hE答案： AB5．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．u 夸克带电量为32e ，d 夸克带电量为－31e ，e 为基元电荷．下列论断可能正确的是 A ．质子由1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 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1个u 夸克和1个d 夸克组成 答案： B6．如图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成 a 、b 、c 三束，以下判断正确的是A．a为α射线，b为β射线 B．a为β射线，b为γ射线 C．b为γ射线，c为α射线 D．b为α射线，c为γ射线答案： BC7．下列核反应过程中正确的是A．23892U→23490Th＋H B． Be＋He→126Ｃ＋UC．23490Th→23490Pa＋e D．P3015→3014Si＋e答案： B8．下面是一核反应方程H＋H→He＋X用c表示光速，则A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2 D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2答案： D9．秦山核电站是我国第一座自主研究、设计和建造的核电站，它为中国核电事业的发展奠定了基础。
高中物理第4章从原子核到夸克4.2原子核的衰变课件沪科版选修3_5
(3)放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态
无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适 ×
用.(
)
(4)氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6
题型探究
一、对玻尔原子模型的理解
一、天然放射现象和三种射线
1.三种射线的实质 α射线：高速氦核流，带电荷量为2e的正电荷； β射线：高速电子流，带电荷量为e的负电荷； γ射线：光子流(高频电磁波)，不带电.
弱
很
即学即
用 判断下列说法的正误 .
(1)1896 年，法国的玛丽 · 居里首先发现了天然放射现 ×
象.( ) √
(2)原子序数大于83的元素都是放射性元素 .( ×
(3)原子序数小于83的元素都不能放出射线.( 能力 .( √
)
×)
(4)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透
) × (5)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几 毫米厚的铝板.( )
(3)γ射线经常是伴随着α射线和β射线产生的.(
)
)
三、放射性元素的半衰期
导学探
究 1.什么是半衰期？对于某个或选定的几个原子核能根 据该种元素的半衰期预测它的衰变时间吗？ 答案 半衰期是一个时间，是某种放射性元素的大量
原子核有半数发生衰变所用的时间的统计规律，故无 法预测单个原子核或几个特定原子核的衰变时间.
中子
电子
质子
(2)β 衰变的实质：核内的 _____ 转化为了一个 _____ 和一 (3)γ射线经常是伴随着α衰变和β衰变产生的.
即学即
用 判断下列说法的正误 .
(1) 原 子 核 在 衰 变 时 ， 它 在 元 素 周 期 表 中的位置不 ×
高中物理第4章从原子核到夸克章末分层突破课件沪科版选修3-5
章末分层突破
拓 展 层 · 考 题 链 接
提
升 层 · 能
章 末 综
力
合
强 化
测 评
[自我校对]
①氮 ②187O＋11H ③查德威克 ④162C＋10n ⑥α ⑦β ⑧42He⑨－01e ⑩3105P＋10n
⑤质子
原子核的衰变及半衰期
1.原子核的衰变 放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变. 2.衰变规律 电荷数和质量数都守恒.
(1)根据衰变后粒子在磁场中的运动轨迹是外切圆还是内切圆判断是α衰变还 是β衰变.
(2)无论是哪种核反应，反应过程中一定满足质量数守恒和核电荷数守恒.
1.(2014·新课标全国卷Ⅱ)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起 到了非常重要的作用.下列说法符合历史事实的是________.
A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带 负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
B.①是β衰变，②是α衰变
C.①是α衰变，②是β衰变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D.81bTi经过一次α衰变变成28026Pb E.8b1Ti经过一次β衰变变成28026Pb
核反应方程
1.几个重要的核反应方程
分析α射线和β射线在磁场中的运动轨迹，应弄清以下基本规律： (1)衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒. (2)衰变过程中动量守恒. (3)带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力.
高中物理 第4章 从原子核到夸克 2 原子核的衰变课件 沪教版选修3-5
[解题探究] (1)α、β 衰变遵循什么规律？ (2)每发生一次 α 衰变，质子数、中子数如何变化？β 衰3940Th，质量数少 4，电荷数少 2，说明① 为 α 衰变.23940Th―②―→23941Pa，质子数加 1，质量数不变，说 明②为 β 衰变，中子转化成质子.29314Pa―③―→23942U，质子数加 1，质量数不变，说明③为 β 衰变，中子转化成质子．故选
(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．
(1)三种射线能量都很高，都来自于原子核内部， 这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也 有极其复杂的结构． (2)β 射线中的电子是从原子核中释放出的，并不是原子核外 面的电子跃迁出来形成的．
如图所示，R 是一种放射性 物质，虚线方框内是匀强磁场，LL′ 是厚纸板，MN 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、到达 P 点的 射线应属于( )
[答案] (1)146C→0－1e＋147N (2)11 460 年
碘 131 的半衰期约为 8 天．若某药物含有
质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量
大约还有( )
m
m
A. 4
B. 8
m
m
C.16
D.32
解析：选 C.经过 32 天即 4 个半衰期，碘 131 的含量变为 m′ ＝2m4＝1m6，C 项正确．
α 衰变、β 衰变在磁场中的轨迹分析 设有一个质量为 M0 的原子核，原来处于静止状态．当发生 一次 α(或 β)衰变后，释放的粒子的质量为 m，速度为 v， 产生的反冲核的质量为 M，速度为 V. 1．动量守恒关系：0＝mv＋MV 或 mv＝－MV.
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2.同位素 具有相同 质子数、不同 中子数的原子核，互称为同位素.如氢的三种同位 素11H、21H、31H. 3.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. (3)核反应规律：在核反应中，质量数和 核电荷数守恒.
原子核的组成和核反应方程
[先填空] 1.原子核的组成 (1)组成：原子核由质子和中子组成，并将质子和中子统称为 核子. (2)原子核的符号：AZX，其中X为 元素符号；A表示原子核的 质量数，Z表 示 核电荷数. (3)两个基本关系： ①核电荷数＝质子数＝ 原子序数 . ②质量数＝质子数＋中子数＝ 核子数.
[再判断] 1.原子核内只有质子而没有中子.( ×) 2.同位素具有相同的物理、化学性质.( × ) 3.核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写.( × )
[核心点击] 1.原子核的大小和组成
4.已知28288Ra是28286Ra的一种同位素，则下列说法正确的是( ) 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 E.它们具有相同的核外电子数和相同的化学性质
写核反应方程的三点提醒 (1)遵循的原则：反应前后电荷数守恒，质量数守恒. (2)核反应方程中的箭头“―→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号. (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造.
1.卢瑟福发现质子后，猜想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下列 事实不相符的是( )
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 E.原子核中存在不带电且质量与质子相近发现了质子并预言了中子的存在. (2)查德威克首先从实验中发现了中子，证实了卢瑟福的预言. (3)在卢瑟福发现质子的实验装置中，穿过铝箔到达荧光屏的不可能是放射源 放出的α粒子.
知 识 点 一
学
业
分
层
4.1 原子核结构探秘
测 评
知 识 点 二
学习目标
1.了解质子、中子的发现过程，知道原子 核的组成.(重点) 2.理解核子、同位素的概念.(重点) 3.了解核反应的概念，会书写核反应方 程.(重点、难点)
知识脉
质子和中子的发现
[先填空] 1.质子的发现 (1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了 质子. (2)结论：质子是 原子核的组成部分.
2.中子的发现 (1)卢瑟福的猜想 卢瑟福发现质子后，猜想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒 子”起名为 中子 . (2)中子的发现是许多科学家研究的结晶. ①1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种穿透能力 极强的射线. ②1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击 石蜡，能从石蜡中打出 质子. ③1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一 种 不带电、质量接近 质子 的粒子流，即为中子.
[再判断] 1.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子.( ×) 2.玻尔在实验中发现了中子.( × )
[核心点击] 1.质子的发现 (1)实验背景 电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发 现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质 量.原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验.