高中物理 第3章 原子核与放射性 第1节 原子核结构教师用书 鲁科版选修3-5
第1节原子核结构[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)卢瑟福的预想卢瑟福发现质子后，预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，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．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．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)3．玻尔在实验中发现了中子．(×)[后思考]卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．[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．(2)实验装置(如图311所示)图311T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器．(3)实验过程容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．(4)实验现象开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(6)新粒子性质研究①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或11p.②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．(7)实验结论质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．(2)1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图312所示．图312(3)1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．(4)结论：中子是原子核的组成部分．1．卢瑟福发现质子后，预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的中性粒子【解析】卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故不符合事实的是A、B、D.【答案】ABD2．如图313所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，则粒子流a为________，粒子流b为________．图313【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故a为中子，b为质子．【答案】中子质子3．1919年卢瑟福通过如图314所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：__________________________.【导学号：18850039】图314【解析】题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He＋14 7N→17 8O＋11H.【答案】α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H(1)卢瑟福通过原子核的人工转变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．[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：A Z X，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．2．同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，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．[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．(×)[后思考]铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】 铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个)．[核心点击]1．原子核的大小和组成原子核⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧半径：10－15m ～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19C质量m p ＝1.672 623 1×10－27kg 中子：电量e ＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27kg同位素：质子数相同中子数不同的原子2．对核子数、电荷数、质量数的理解(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 )：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数．(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，这个倍数叫作原子核的质量数．3．同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也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．把具有相同质子数、不同中子数的原子互称为同位素．4．已知22888Ra 是22688Ra 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【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．由此知这两种镭的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，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C、E.【答案】ACE5．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、中子的( )A.10 5B＋42He→13 7N＋( )B.94Be＋( )→12 6C＋10nC.2713Al＋( )→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋( )E.238 92U→234 90Th＋( )F.2311Na＋( )→2411Na＋11H【解析】 A.10 5B＋42He→13 7N＋10nB.94Be＋42He→12 6C＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子C.2713Al＋10n→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子E.238 92U→234 90Th＋42HeF.2311Na＋21H→2411Na＋11H【答案】见解析6．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？【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原子核的“数”与“量”辨析技巧(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．。
高中物理 第3章 原子核与放射性章末整合课件 鲁科版选
(1)熟记一些粒子的符号：α 粒子(42He)、质子(11H 或 p)、中子
(10n)、电子(－01e)、正电子(＋10e)、氘核(21H)、氚核(31H)
(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解
有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒.
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例对网 分点1 络类练在构突习建破下列四个核反应中栏CO，N目TENX索TS PA引表GE 示中子的客整是观合巩(··简释固明疑·应·)·了点用然拨·反馈 属于原子核的人工转变的是( ) A.147N＋42He―→187O＋X B.2173Al＋42He―→3105P＋X C.21H＋31H―→42He＋X D.23952U＋X―→9308Sr＋15346Xe＋10X
m0213＝81m0，故应填18或 12.5%.
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对网 分点络类练构突习建破
栏目索引
CONTENTS PAGE
客整观合巩··简释固明疑·应··了点用然拨·反馈
解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方
程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型.
答案 11H ＋01e 1010n 42He B A
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对网 分点络类练构突习建破
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对解网 分点析络类练构突习在建破核
反应
中
，
不
管是什么类 栏目索引 CONTENTS PAGE
型
的
核客整反观合巩·应·简释固明，疑·应··都了点用然遵拨·反守馈
电荷数守恒和质量数守恒.据此，可以判断未知粒子属于
什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，
x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质
鲁科版高三物理选修3《原子核结构》说课稿
鲁科版高三物理选修3《原子核结构》说课稿一、课程背景介绍本次课程是高三物理选修3《原子核结构》的说课稿。
该课程是高中物理选修课程的一部分，主要涉及原子核结构的相关内容。
通过本课程的学习，学生将深入了解原子核的组成、结构、性质以及核反应等重要内容，为他们进一步学习核物理以及相关学科打下坚实的基础。
二、课程目标本节课的主要教学目标如下： 1. 掌握原子核的基本组成和结构。
2. 了解原子核的性质，如原子核的稳定性和放射性等。
3. 理解原子核中的核力、库伦排斥力以及守恒定律等重要概念。
4. 掌握阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马射线的基本概念和特征。
5. 培养学生的实验操作技能和科学思维能力。
三、教学重点和难点1.教学重点：原子核的基本组成和结构、核力和核稳定性、阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马射线。
2.教学难点：核力和守恒定律的理解、核反应的基本概念和特征。
四、教学过程1. 导入（5分钟）通过一个生动的实例引入，让学生了解原子核的重要性。
例如，介绍原子核的发现历史，以及原子核是物质世界中极小而且核力很大的基本组成部分。
2. 知识讲解（20分钟）根据教材内容，系统讲解原子核的基本组成和结构。
由浅入深，逐步引入核子、质子和中子的概念，解释原子核为何稳定或不稳定，引导学生理解原子核的核力和库仑排斥力之间的作用。
3. 实例分析（15分钟）通过几个具体的实例案例，让学生深入理解原子核的稳定性和放射性。
例如，解释为何镭元素比铀元素更具放射性，并通过图表展示原子核的半衰期和衰变过程。
4. 概念巩固（15分钟）通过问题和讨论，巩固学生对核反应的基本概念和特征的理解。
例如，提问学生哪些元素会经历阿尔法衰变和贝塔衰变，并要求他们解释衰变过程的特点和能量变化。
5. 实验操作（20分钟）通过小组实验操作，让学生亲自进行核反应实验，进一步巩固所学知识。
例如，设计一个模拟阿尔法衰变实验，让学生观察阿尔法粒子的路径和能量转移。
6. 总结与拓展（5分钟）对本节课学习的核心知识进行总结，并给出学习拓展的方向。
2019-2020学年高中物理 第3章 原子核与放射性 第1节 原子核结构教师用书 鲁科版选修3-5
2019-2020学年高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构教师用书鲁科版选修3-5[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)卢瑟福的预想卢瑟福发现质子后，预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，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．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．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)3．玻尔在实验中发现了中子．(×)[后思考]卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．[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．(2)实验装置(如图311所示)图311T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器．(3)实验过程容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．(4)实验现象开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(6)新粒子性质研究①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或11p.②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．(7)实验结论质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．(2)1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图312所示．图312(3)1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．(4)结论：中子是原子核的组成部分．1．卢瑟福发现质子后，预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的中性粒子【解析】卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故不符合事实的是A、B、D.【答案】ABD2．如图313所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，则粒子流a为________，粒子流b为________．图313【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故a为中子，b为质子．【答案】中子质子3．1919年卢瑟福通过如图314所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：__________________________.【导学号：18850039】图314【解析】题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He＋14 7N→17 8O＋11H.【答案】α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H(1)卢瑟福通过原子核的人工转变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．[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：A Z X，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．2．同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，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．[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．(×)[后思考]铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】 铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207－82＝125(个)．[核心点击]1．原子核的大小和组成原子核⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧半径：10－15m ～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19C质量m p ＝1.672 623 1×10－27kg 中子：电量e ＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27kg同位素：质子数相同中子数不同的原子2．对核子数、电荷数、质量数的理解(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 )：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数．(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，这个倍数叫作原子核的质量数．3．同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也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．把具有相同质子数、不同中子数的原子互称为同位素．4．已知22888Ra 是22688Ra 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【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．由此知这两种镭的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，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C、E.【答案】ACE5．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、中子的( )A.10 5B＋42He→13 7N＋( )B.94Be＋( )→12 6C＋10nC.2713Al＋( )→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋( )E.238 92U→234 90Th＋( )F.2311Na＋( )→2411Na＋11H【解析】 A.10 5B＋42He→13 7N＋10nB.94Be＋42He→12 6C＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子C.2713Al＋10n→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子E.238 92U→234 90Th＋42HeF.2311Na＋21H→2411Na＋11H【答案】见解析6．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？【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原子核的“数”与“量”辨析技巧(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．。
2017-2018学年高中物理第3章原子核与放射性1原子核结构学案鲁科版选修3_5
第1节原子核结构[目标定位] 1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念.3.了解核反应的概念，会书写核反应方程．一、质子和中子的发现1．质子的发现2．中子的发现二、原子核的组成1．组成：原子核由质子和中子组成，它们统称为核子．2．原子核的符号：A Z X，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．基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数；质量数＝质子数＋中子数＝核子数．4．同位素：具有相同的质子数、不同中子数的原子互称同位素．5．核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．6．核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．例如：42He＋14 7N→17 8O＋11H.7．核反应中质量数守恒，电荷数守恒．一、质子的发现图11．1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．实验装置如图1所示：T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜、C真空容器．2．实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．3．实验现象：开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．4．实验分析：容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．5．新粒子性质研究(1)把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或p.(2)人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．6．实验结论：质子是原子核的组成部分．图2【例1】1919年卢瑟福通过如图2所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：___________.答案α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H解析题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He＋14 7N→17 8O＋11H.二、中子的发现1．科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．2．1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图3所示．图33．1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．4．结论：中子是原子核的组成部分．【例2】如图4所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确的是( )图4A．a为质子，b为中子B．a为γ射线，b为中子C．a为中子，b为γ射线D．a为中子，b为质子答案 D解析不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故D正确．三、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10－15～10－14 m.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：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也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．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素．4．核反应、核反应方程(1)核反应：在核物理学中，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．卢瑟福发现质子的核反应方程为42He＋14 7N→17 8O＋11H(3)核反应的规律：在核反应中，质量数和电荷数守恒．【例3】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)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种同位素，让226 88Ra 和22888Ra 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 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 ＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C.(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由洛伦兹力提供，故有Bqv ＝m v 2r，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r 226r 228＝226228＝113114. 借题发挥 对核子数、电荷数、质量数的理解(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 )：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个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，这个倍数叫做原子核的质量数． 针对训练 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素．新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则：(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？ (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？(3)若用X 表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？ 答案 (1)均为117 均为117 (2)293 294 (3)293117X294117X解析 (1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数．故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为117. (2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294.(3)元素符号一般用A Z X表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的原子核的符号为293117X，中子数为177的原子核的符号为294117X.【例4】完成下列核反应方程，并指出其中______________是发现质子的核反应方程，______________是发现中子的核反应方程．(1)14 7N＋10n―→14 6C＋________(2)14 7N＋42He―→17 8O＋________(3)10 5B＋10n―→________＋42He(4)94Be＋42He―→________＋10n(5)5626Fe＋21H―→5727Co＋________答案见解析解析(1)14 7N＋10n―→14 6C＋11H(2)14 7N＋42He―→17 8O＋11H(3)10 5B＋10n―→73Li＋42He(4)94Be＋42He―→12 6C＋10n(5)5626Fe＋21H―→5727Co＋10n其中发现质子的核反应方程是(2)．发现中子的核反应方程是(4)．质子与中子的发现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．原子核的组成、核反应方程2．(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．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．3．(多选)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：2713Al＋42He→X＋10n.下列判断正确的是( )A.10n是质子B.10n是中子C．X是2814Si的同位素D．X是3115P的同位素答案BD解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是3015P，故选项C错误，选项D正确；10n是中子，故选项A错误，选项B正确．4．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li―→2y y＋14 7N―→x＋17 8Oy＋94Be―→z＋12 6Cx、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 C解析把前两个方程化简，消去x，即14 7N＋73Li＝y＋17 8O，可见y是42He，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10n.因此选项C正确．(时间：60分钟)题组一对质子、中子的理解1．(多选)关于原子核结构，下列说法正确的是( )A．原子是构成物质的基本单位B．原子核集中了原子的全部正电荷C．所有原子核中都有质子和中子D．原子核的电荷数就等于原子核外的电子数答案BD解析原子不是构成物质的基本单位，原子还可以再分为电子和原子核，A项错误；原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量，原子核的电荷数就等于原子核外的电子数，故B、D项正确；氢原子核中只有质子，故C项错误．2．在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从A 处垂直于磁场飞出一批速度相同的中子、质子、电子、α粒子的粒子流，形成如图1所示的径迹，则中子的径迹是________，质子的径迹是________，电子的径迹是________，α粒子的径迹是________．图1答案 ② ③ ① ④解析 中子不带电，在磁场中不偏转，中子的径迹是②；电子带负电，在磁场中由左手定则可判断①为电子的径迹；质子、α粒子带正电，则粒子流向右偏转，再由qvB ＝mv 2R 得R ＝mvqB＝v B ·mq ，比较m q得③为质子的径迹，④为α粒子的径迹． 题组二 对原子核组成及同位素的理解 3．同位素是指( )A ．质子数相同而核子数不同的原子B ．核子数相同而中子数不同的原子C ．核子数相同而质子数不同的原子D ．中子数相同而核子数不同的原子 答案 A解析 原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素，故A 对．4．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.43He B.32He C.42He D.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． 5．两个同位素原子核符号分别为M A X 和NB Y ，则下列正确的是( ) A ．M ＝N B ．A ＝BC ．M －A ＝N －BD ．M －N ＝A －B答案 B解析 同位素原子核具有相同的质子数，不同的中子数，因而质量数也不相同，故选B. 6．(多选)一个原子核为21083Bi ，关于这个原子核，下列说法中正确的是( ) A ．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得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D正确；由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B不正确．7．据最新报道，放射性同位素钬166 67Ho，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解析由题知该同位素原子核内核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与中性原子核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．8．(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．9．(多选)法国里昂的科学家发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”．下列有关“四中子”粒子的说法正确的是( )A．该粒子不显电性B．在周期表中与氢元素占同一位置C．该粒子质量比氢原子小D．该粒子质量数为4答案AD解析由题目中信息可得：此粒子是由四个中子构成的粒子，所以它的核电荷数为零，故A 对，B错；而它的质量数为4，故C错，D对．10．下列说法正确的是( )A.234 90Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.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项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项的铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；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，D对．题组三核反应方程11．对于核反应方程：11H＋10n―→21H，下列说法正确的是( )A.11H和21H是两种不同的元素B.11H和21H具有相同的质子数C.11H和21H具有相同的中子数D．核反应中质量数不守恒答案 B解析通过以下表格进行逐项分析：12.1234①31H＋X1→42He＋10n ②14 7N＋42He→17 8O＋X2③94Be＋42He→12 6C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋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 D解析根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．13．(多选)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说法正确的是( )A．核反应方程为p＋2713Al→2814SiB．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和答案AB解析根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p＋2713Al→2814Si，A正确；核反应过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误．14．一质子束入射到靶核2713Al上，产生核反应：11H＋2713Al→X＋10n，X代表核反应产生的新核．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.。
高中物理第3章原子核与放射性3.3放射性的应用与防护教案鲁科版选修3_5
第3节放射性的应用与防护●课标要求●课标解读1．了解放射性在生产和科学领域的应用，使学生了解射线的贯穿本领、电离作用，以及射线的物理、化学和生物作用．2．知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射性的措施，建立防范意识．●教学地位 教师应首先使学生回顾放射性及放射线的概念、产生、特点．要让学生知道，一方面，有的放射性物质在地球诞生时就存在，如铀、钍、镭等，它们叫天然放射性物质，另一方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射性的物质，这种物质叫人工放射性物质．此外，教师要紧紧围绕放射线的特点说明它们的作用、危害及防护措施．教学中可以让学生在课前自己收集关于放射性的作用、危害及防护等方面的信息，让学生在班上交流和讨论，发表个人见解．●新课导入建议问题导入 放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用．你知道放射性有哪些应用吗？ ●教学流程设计课前预习安排：看教材填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤6：完成“探究总结γ射线的特性及应用⇐步骤5：师生互动完成“探究方式同完成探究1相同⇐步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能1.(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．2．思考判断(1)利用放射性同位素放出的γ射线可以给金属探伤．(√)(2)利用放射性同位素放出的射线消除有害的静电积累．(√)(3)利用放射性同位素放出的射线保存食物．(√)3．探究交流放射性元素为什么能做示踪原子？【提示】由于放射性同位素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律．这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子．1.(1)放射性污染的主要来源①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．2．思考判断(1)核泄漏会造成严重的环境污染．(√)(2)医疗照射是利用放射性，对人和环境没有影响．(×)(3)密封保存放射性物质是常用的防护方法．(√)3．探究交流放射性污染危害很大，放射性穿透力很强，是否无法防护？【提示】放射线危害很难防护，但是通过屏蔽、隔离等措施可以进行有效防护，但防护的有效手段是提高防范意识.1．利用γ射线可检查金属内部有无裂纹，这是利用γ射线的什么作用？2．利用α、β射线可消除静电积累，是因为α、β射线有什么特性？3．利用示踪原子的放射性元素其半衰期是长好还是短好？1．放射出的射线的利用(1)利用γ射线的贯穿本领：利用60Co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．(2)利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害．(3)利用γ射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种．(4)利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变．(5)在医疗上，常用来控制病变组织的扩大．2．作为示踪原子(1)在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况．(2)在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间．(3)在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )A ．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B ．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C ．利用射线改良品种是因为射线可使DNA 发生变异D ．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子【解析】 消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A 错误．探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA 发生变异，B 、C 正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D 正确．【答案】BCD应用放射线的特性解决问题时，首先应该熟练掌握放射线的各种特性，如射线的电离作用、穿透能力等特性；其次是应该明确所要解决的问题与射线的哪种特性有关，应该使用放射线的哪些特性才能达到目的.1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )A ．应该用α射线探测物体的厚度B ．应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”C ．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D ．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律【解析】 由于α粒子的穿透能力很弱，所以无法用α射线探测物体的厚度，烟雾报警器是利用射线的电离作用，α粒子的电离作用很强，故A 项错误，B 项正确．人体长时间接触放射线会影响健康，所以诊断疾病时应该用半衰期较短的放射性同位素，利用示踪原子可确定植物在生长过程中所需要的肥料和合适的施肥时间，故C 项错误，D 项正确．【答案】 BD1．放射性元素的污染主要体现在哪几方面？2．如何才能有效防护放射性元素的污染？使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，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．②④【审题指导】解答本题注意以下两点：(1)放射性元素会对环境造成污染．(2)“长期危害环境”说明铀半衰期长．【解析】贫铀炸弹爆炸后，长期存在放射性污染，铀的半衰期很长，则C正确，A、B、D错误．【答案】 C射线具有一定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理和化学变化.如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞器官组织受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷.2．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是( )A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的【解析】放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错，正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．【答案】BCD用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了 ( )A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地【规范解答】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刀治疗脑肿瘤时，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射线的高能量杀死肿瘤细胞，故正确的选项为A、C.【答案】ACγ射线特性及应用1．γ射线的贯穿本领强．2．γ射线可以对生物组织起物理和化学作用，能使种子发生变异、培育良种和灭菌消毒．3．γ射线具有较高的能量，在医疗上，常用以拟制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．【备课资源】(教师用书独具)放射线的危害对于放射线的危害，人们既熟悉又陌生．在常人的印象里，它是与威力无比的原子弹、氢弹的爆炸联系在一起的，随着全世界和平利用核能呼声的高涨，核武器的禁止使用，核试验的大大减少，人们似乎已经远离放射线的危害．然而，近年来，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，放射线危害的可能性却在增大．1999年9月30日，日本刺成县JCO公司的铀浓缩加工厂发生了一起严重的核泄漏事故，有三名工人遭受严重核辐射，当救援人员把他们送到当地医院时，他们已经昏迷不醒．同时这次事故致使工厂周围临近地区遭受不同程度的污染，辐射量是正常值的一万倍，放射线的危害再一次向人类敲响警钟．什么是放射性同位素？它是怎样造成危害的呢？在元素周期表中，占据同一个位置，核电荷数相同，但是质量数不同的，称为同位素．铀有好几种同位素，比如说铀235、铀238、铀233、铀234、铀236都属于铀的同位素．什么是放射性同位素？就是能够自发地放出射线的同位素，叫放射性同位素．放射性同位素放出的射线是一种特殊的、既看不见也摸不着的物质，因此有人把它比喻为“魔线”．如何对它进行防护，以减少射线的危害呢？使用电离辐射源的一切实践活动，都必须遵从放射防护的三原则，也就是：第一，实践正当化；第二，防护最优化；第三，个人剂量限制．辐射防护的基本方法有三条：第一，时间防护；第二，距离防护；第三，屏蔽防护．值得注意的是，医生使用射线装置给病人诊治病症时，要根据病人的实际需要，权衡利弊，做到安全合理地使用射线装置．并耐心劝导那些主动要求但不需要使用射线装置诊治的病人，引导他们走出误区，并非一定要使用先进的医疗设备才可以治疗百病．另外，随着人们对居室美化装修的升温，居室污染也在加剧．其原因之一就是某些建筑材料放出的污气作祟，但是只要我们的居室经常通风换气，污染就可以减少，趋利避害，让放射性同位素及射线装置造福人类.1．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异【解析】由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确．【答案】 D2．防止放射性污染的防护措施有( )A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量【解析】因为放射性物质残存的时间太长，具有辐射性，故应将其深埋，A对、B错；铅具有一定的防止放射性的能力，接触放射性物质的人员穿上铅防护服，并要控制一定的放射剂量．故C、D对．【答案】ACD3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律 C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，以判断甲状腺的器质性和功能性疾病【解析】利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．【答案】ABD4．核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．图3－3－1结合图3－3－1甲可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．【解析】(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层．防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．【答案】(1)混凝土(2)βγ。
鲁科版高中物理选修3-5课件 原子核结构课件2
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分类例析
课堂对点演练
1．知道什么是放射性及放射性元素． 2．知道三种射线的特性，知道原子核的组成． 3．会正确书写原子核符号． 4．通过对原子核结构模型的探究，体会物理学的研究方法．
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一、原子核的组成 天然放射现象
(1)1896年法国物理学家_贝__可__勒__尔__发现． (2)定义：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__8_3_的元素，都能自发地发出射线， 原子序数_小__于__8_3_的元素，有的也能放出射线． (4)射线种类：放射性物质发出的射线有三种： __α_射__线___、 _β_射__线__、_γ_射__线__，有放射性的元素称为_放__射__性__元__素___．
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借题发挥 (1)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．
(2)对核子数、电荷数、质量数的理解
①核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核
子，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
答案 AC
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原子核的组成
2． 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．它们的化学性质相同 解析 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和 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． 答案 ABD
2013年鲁科物理选修3-5同步课件：第3章原子核与放射性
优化方案系列丛书
第3章 原子核与放射性
2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数 知
守恒．
识 网
3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能
络 构
用等号；熟记常见粒子的符号，如：42He
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专题1
关于核反应方程
网 络
构
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1．几个重要的核反应方程
专 题 归 纳 整 合
章 末 综 合 检 测
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第3章 原子核与放射性
知 识 网 络 构 建
专 题 归 纳 整 合
章 末 综 合 检 测
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其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千 构 建
年甚至上万年，也有的半衰期不到 1 秒．在一个半
衰期 T1/2 内，将有一半的原子核发生衰变，经过时 专
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核，若它们处在同一个匀强磁场中，就会出现内
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1．动量守恒定律．新核与粒子的动量大小相等，纳 整
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鲁科版 高中物理 选修3-5 第3章 第1节 原子核结构 学案
3.1 原子核结构 学案1 【学习目标】知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
【学习重点】原子核的组成。
【知识要点】1、 质子的发现质子(proton)带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，2、 中子的发现查德威克发现中子。
中子(nucleon)不带电， 数据显示：质子和中子的质量十分接近，统称为核子，组成原子核。
3、 原子核的组成原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数原子核的质量数=核子数=质子数+中子数符号表示原子核，X ：元素符号；A ：核的质量数；Z ：核电荷数4、同位素(isotope)（1）定义：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。
（2）性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性质。
氢有三种同位素：氕（通常所说的氢），氘（也叫重氢），氚（也叫超重氢），符号分别是：。
碳有两种同位素，符号分别是。
【典型例题】例题1:1998年9月23日，铱卫星通讯系统在美国和欧洲正式投入商业运行.原计划的铱卫星系统是在距地球表面780 km 的太空轨道上建立的一个由77颗小卫星组成的星座，这些小卫星均匀分布在覆盖全球的7条轨道上，每条轨道上有11颗卫星.由于这一方案的卫星排列与化学元素铱原子核外77个电子围绕原子核运动的图景类似，所以简称为铱星系统。
自然界中有两种铱的同位素，质量数分别为191和193，则（ ）A ．这两种同位素的原子核内的中子数之比为191∶193B ．这两种同位素的原子核内的中子数之比为57∶58C ．这两种同位素的质子数之比为191∶193271.672623110p m kg -=⨯271.674928610n m kg -=⨯A Z X 123111,,H H H 121466,C CD ．这两种同位素的质子数之比为57∶58解析：同位素是指具有相同质子数和不同中子数的同种元素.由题意知铱的质子数为77，两种同位素的中子数分别为114、116，则两种同位素的中子数之比为57∶58，质子数之比为1∶1。
高中物理 第3章 原子核与放射性章末分层突破教师用书 鲁科版选修3-5
第3章 原子核与放射性[自我校对]①氮 ②178O ＋11H ③查德威克 ④126C ＋10n⑤质子 ⑥N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12 ⑦M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12⑧42He ⑨ 0－1e_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________1.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． 3．衰变的分类(1)α衰变的一般方程：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内211H ＋210n→42He)(2)β衰变的一般方程：A Z X→A Z ＋1Y ＋0－1e.每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(核内10n→11H ＋0－1e)．＋β衰变：3015P→3014Si ＋01e.(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．γ射线实质：是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)而辐射出的光子．4．半衰期不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期T 1/2内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t 后，则剩余没有衰变的原子核个数N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12，或没有衰变的原子核质量m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X 代表某一种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Ti ，210a X 和 b81Ti 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图31所示，则图中( )A ．a ＝84，b ＝206B ．①是β衰变，②是α衰变C ．①是α衰变，②是β衰变 D. b81Ti 经过一次α衰变变成20682Pb E. b81Ti 经过一次β衰变变成20682Pb 【解析】210 83Bi 经一次衰变变成210a X ，由于质量数不变，所以只能发生了一次β衰变，电荷数增加1即a ＝83＋1＝84，①是β衰变，21083Bi 经一次衰变变成 b81Ti ，由于电荷数减少2，所以只能发生了一次α衰变，质量数减少4，即b ＝210－4＝206，②是α衰变，故A 、B 正确，C 错误；20681Ti 变成20682Pb ，质量数不变，电荷数增加1，所以只能经过一次β衰变，故D 项错误，E 项正确．【答案】 ABE1.2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数守恒．3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如：4．确定衰变次数的方法根据质量数、核电荷数守恒得Z＝Z′＋2n－m A＝A′＋4n二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.一个质子以1.0×107m/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，则下列说法正确的是( )【导学号：18850046】A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．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E．质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应【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，C选项错误；用质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应，E正确．【答案】ADE(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．(4)当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变且衰变后粒子运动方向与磁场方向垂直时，大圆一定是α粒子或β粒子的轨迹，小圆一定是反冲核的轨迹．α衰变时两圆外切(如图32甲所示)，β衰变时两圆内切(如图乙所示)．如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针．图32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粒子和反冲核的轨道半径之比为R1∶R2＝44∶1，如图33所示，则( )图33A．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为88C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88E．原来放射性元素的原子核电荷数为90【解析】微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律，由于初始总动量为零，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，选项A正确．放出的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．由Bqv ＝m v 2R 得R ＝mvBq若原来放射性元素的原子核电荷数为Q ，则 对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B Q －e由于p 1＝p 2，且R 1∶R 2＝44∶1， 解得Q ＝90，故选项C 、E 正确，B 错误． 它们的速度大小与质量成反比，故选项D 错误． 【答案】 ACE(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.用大写字母代表原子核，E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H .上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ，另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS .已知P 和F 是同位素，则( )A ．Q 和G 是同位素，R 和E 是同位素B ．R 和E 是同位素，S 和F 是同位素C ．R 和G 是同位素，S 和H 是同位素D ．Q 和E 是同位素，R 和F 是同位素 E ．P 和S 是同位素，Q 和G 是同位素【解析】 由于P 和F 是同位素，设它们的质子数为n ，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n ＋2E ――→αn F ――→βn ＋1G ――→αn －1H ，n P ――→βn ＋1Q ――→βn ＋2R ――→αn S ，由此可以看出R 和E 是同位素，S 、P 和F 是同位素，Q 和G 是同位素．故选项A 、B 、E 均正确．【答案】 ABE2．一个静止的放射性同位素的原子核3015P 衰变为3014Si ，另一个静止的天然放射性元素的原子核234 90Th 衰变为23491Pa ，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图34所示，则这四条径迹依次是( )【导学号：18850047】图34A ．图中1、2为23490Th 衰变产生的23491Pa 和 0－1e 的轨迹，其中2是电子 0－1e 的轨迹 B ．图中1、2为3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中2是正电子01e 的轨迹 C ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中3是正电子01e 的轨迹 D ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中4是正电子01e 的轨迹 E ．图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相同 【解析】3015P→3014Si ＋01e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R ＝mvqB，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是3014Si.23490Th→23491Pa ＋ 0－1e ，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R ＝mv qB知，电荷量大的半径小，故1是23491Pa,2是电子，故A 、C 项正确；由动量守恒定律可知，静止的3015P 核发生衰变时生成的3014Si 和正电子01e 速度方向相反，但在磁场中旋转的方向相同，同为逆时针方向或同为顺时针方向，E 正确．【答案】 ACE3．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随________辐射．已知A 、B 两种放射性元素的半衰期分别为T 1和T 2，经过t ＝T 1·T 2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比m A ∶m B ＝________.【解析】 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t 后的剩余质量m ＝m 02t T(其中T 为该放射性元素的半衰期)．可得m A 2T 1T 2T 1＝m B2T 1T 2T 2，得m A ∶m B ＝2T 2∶2T 1.【答案】 γ 2T 2∶2T 14．1956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.【导学号：18850048】(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的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，那么衰变过程将违背_____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．【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：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0－1e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．【答案】(1)60 28 (2)动量(3)基因突变5．1934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3015P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．(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？【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.【答案】(1)3015P→3014Si＋0＋1e (2)原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子我还有这些不足：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________我的课下提升方案：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________。
2019_2020学年高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构教学案鲁科版选修3_5
第1节 原子核结构1.了解质子和中子的发现过程．(重点＋难点)2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念．3．了解核反应的概念，会书写核反应方程．(重点)一、质子和中子的发现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.中子的发现卢瑟福依据什么猜想原子核中存在着中子？提示：元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或更少一些．二、原子核的组成 1.原子核组成由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示． X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数．基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数．质量数＝质子数＋中子数＝核子数． 2.同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H. 3.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．核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．(2)意义：能够用人工方法改变原子核．(3)书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后核电荷数和质量数都守恒． (4)卢瑟福发现质子的核反应方程：42He ＋14 7N →17 8O ＋11H ． 查德威克证实中子存在的核反应方程：94Be ＋42He →12 6C ＋10n ．(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．( )(2)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．( )(3)同位素具有不同的化学性质．( )提示：(1)× (2)√ (3)×质子和中子的发现1.质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子，后来人们又从其他原子核中打出了质子，故确定质子是原子核的组成部分．2.中子的发现(1)1920年卢瑟福预言：原子核内可能还存在质量跟质子相近的不带电的中性粒子，并将其称为中子．(2)1930年德国物理学家博特和他的学生贝克利用α粒子轰击铍时发现了一种穿透力极强的射线，1932年约里奥·居里夫妇对这种射线进行了研究，并发现如果用这种射线轰击石碏，能从石蜡中打出质子．由于旧观念的影响，他们都把这种射线认为是γ 射线，而实际上是中子流．(3)查德威克的发现：1932年，查德威克对这种射线进行了研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，这种粒子正是卢瑟福猜想的中子，从而确定中子也是原子核的组成部分．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是( )A ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上能见到α粒子引起的闪烁B ．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S 上见不到质子引起的闪烁C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁D ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上见不到α粒子引起的闪烁[思路点拨] 从实验目的出发，结合选项，看是否能达到实验目的．[解析] 实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使α粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D.[答案] D如图为查德威克实验示意图．由天然放射性元素Po 放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A ，用粒子流A 轰击石蜡时，会打出粒子流B ，经研究知道()A ．A 为中子，B 为质子B ．A 为质子，B 为中子C ．A 为γ 射线，B 为中子D ．A 为中子，B 为γ 射线解析：选A.不可见射线(即粒子流)A 轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子，故A 正确．原子核的组成及核反应方程1.原子核(符号AZ X)原子核⎩⎪⎨⎪⎧大小：很小，半径为10－15～10－14 m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19 C 质量m p ＝1.6726231×10－27 kg 中子：电量e ＝0 质量m n ＝1.6749286×10－27 kg 同位素：质子数相同，中子数不同的原子 2.基本关系核电荷数＝质子数＝原子序数质量数＝质子数＋中子数＝核子数3.核反应、核反应方程(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头方向表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据核电荷数守恒和质量数守恒凭空杜撰生成物．(3)书写核反应方程时，应先将已知的原子核和未知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置，然后再根据质量数守恒和核电荷数守恒确定未知的原子核或未知粒子的质量数和核电荷数，最后根据其核电荷数确定是哪种元素或粒子，在适当位置填上它们的符号．本题中用大写字母代表原子核．E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ；另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS.已知P 是F 的同位素，则( )A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素C ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素[解析] y x E →y －4x －2F ＋42He ，y －4x －2F →y －4x －1G ＋ 0－1e ，y －4x －1G →y －8x －3H ＋42He ； z x －2P → z x －1Q ＋ 0－1e ， z x －1Q →z x R ＋ 0－1e ，z x R →z －4x －2S ＋42He.同位素具有相同的质子数和不同的中子数，由核衰变方程式中各原子核的上下标可得到R 是E 的同位素，S 是F 和P 的同位素，Q 是G 的同位素，所以B 选项正确．[答案] B解决此类题一般从核衰变方程入手，正确地写出核衰变方程是解决此类题的关键．[随堂检测]1.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更少一些D ．质子和中子的质量几乎相等解析：选C.卢瑟福预言中子的存在的依据是原子核的质量大约是质子质量的整数倍，而核电荷数却是原子核质量数的一半或更少一些，C 正确．2.关于以下各个核反应方程，说法正确的是( )A.14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 是卢瑟福发现质子的核反应方程B.2311Na ＋21H ―→2411Na ＋11H 是卢瑟福发现质子的核反应方程C.94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n 是卢瑟福预言存在中子的核反应方程D.10 5B ＋42He ―→13 7N ＋10n 是查德威克发现中子的核反应方程解析：选A.卢瑟福发现质子的核反应方程为14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H ，查德威克发现中子的核反应方程为94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n.所以A 正确，B 、C 、D 错误．3.(多选)32He 可以作为核聚变材料．下列关于32He 的叙述正确的是( ) A.32He 和31H 互为同位素B.32He 原子核内中子数为1C.32He 原子核外电子数为2D.32He 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子解析：选BC.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 不正确；32He 核内中子数为1，B 正确；32He 原子核外电子数为2，C 正确；32He 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，D 不正确．4.两个同位素原子核的符号分别是MA X 和NB Y ，那么( ) A ．M ＝NB ．A ＝BC ．M －A ＝N －BD ．M ＋N ＝A ＋B解析：选B.具有相同质子数不同中子数的同一元素互称同位素，所以A ＝B .5.1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素20278Pt.制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶94Be 产生快中子；(2)用快中子轰击汞204 80Hg ，反应过程可能有两种：①生成202 78Pt ，放出氦原子核；②生成202 78Pt ，放出质子、中子．写出上述核反应方程式．解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．(1)94Be ＋11H ―→95B ＋10n. (2)204 80Hg ＋10n ―→202 78Pt ＋32He20480Hg ＋10n ―→202 78Pt ＋211H ＋10n. 答案：见解析[课时作业]一、单项选择题1.关于质子与中子，下列说法中错误的是( )A ．原子核由质子和中子组成B ．质子和中子统称核子C ．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在D ．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在解析：选 C.原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故A 、B 、D 项叙述正确，C 项错误．所以选C.2.最近国外科技杂志报道，将6228Ni 和208 82Pb 经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是( )A ．157B ．159C ．161D ．163解析：选B.根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程：6228Ni ＋208 82Pb ―→269110Y ＋10n ，则Y的中子数为269－110＝159.3.下列说法正确的是( )A.23490Th 为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.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解析：选D.A 项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A 错；B 项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B 错；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，D 对．4.α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(178O)．在这个氧原子核中有( )A ．9个质子B ．17个电子C ．8个中子D ．8个质子 解析：选D.根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，质量数为17，所以中子数为17－8＝9，正确选项为D.5.下面列出的是一些核反应方程：3015P ―→3014Si ＋X ，94Be ＋21H ―→10 5B ＋Y ，42He ＋42He ―→73Li＋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 是质子解析：选D.由电荷数守恒和质量数守恒可知，核反应方程为：3015P ―→3014Si ＋01e ，94Be ＋21H →10 5B ＋10n ，42He ＋42He ―→73Li ＋11H.故选项D 正确．6.一种元素的两种同位素的原子核A 和B ，以相同的动能垂直于磁场的方向进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动．则A 、B 的轨道半径应( )A ．与核子数成正比B ．与核子数的平方根成正比C ．与质子数成正比D ．与质子数的平方根成正比解析：选B.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径R ＝mv qB ＝2mE k qB .同位素A 、B的原子核的带电荷量相同， 质量m 与核子数成正比，故半径与核子数的平方根成正比．二、多项选择题7．下列说法中正确的是( )A ．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B ．原子核中的质子数，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核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析：选CD.原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A 错误；对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B 错误；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核电荷跟质子电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故D 正确．8．氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则下列说法中正确的是( )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 ．它们的化学性质相同解析：选ABD.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 选项正确，C 选项错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D 选项正确．9.用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中不正确的是( )A ．A 是α粒子的径迹，B 是质子的径迹，C 是新核的径迹B ．B 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，C 是新核的径迹C ．C 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，B 是新核的径迹D ．B 是α粒子的径迹，C 是质子的径迹，A 是新核的径迹解析：选ABC.α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B 是α粒子的径迹．产生的新核质量大而电离作用强，所以径迹粗而短，故A 是新核的径迹．质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为A 、B 、C.10.三个原子核X 、Y 、Z ，X 核放出一个正电子后变为Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成Z 核并放出一个氦核(42He)．则下面说法正确的是( )A ．X 核比Z 核多两个质子B ．X 核比Z 核少一个中子C ．X 核的质量数比Z 核的质量数大4D ．X 核与Z 核的总电荷数是Y 核电荷数的2倍解析：选AD.设X 原子核的质量数为A ，核电荷数为B .由质量数守恒和电荷数守恒可得AB X ―→01e ＋ A B －1Y ， A B －1Y ＋11H ―→42He ＋A －3B －2Z.可见 A B X 比 A －3B －2Z 的质子数多2个，A 对；A B X 比A －3B －2Z 的中子数多一个，B 错；A B X 比A －3B －2Z 的质量数大3，C 错；A B X 与A －3B －2Z 的总核电荷数为(2B －2)，显然是 AB －1Y 的核电荷数(B －1)的2倍，D 对．故正确答案为A 、D.三、非选择题11.现在，科学家正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷量的符号相反，据此，反α粒子的质量数为__________，电荷数为________．解析：α粒子是氦核，它由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是“4”，但电荷数为“－2”．答案：4 －212.一个中子以1.9×107 m/s 的速度射中一个静止的氮核147N ，并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1×106 m/s ，乙核垂直进入B ＝2 T 的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R ＝0.02 m ，已知中子质量m ＝1.67×10－27 kg ，e ＝1.6×10－19 C ，求乙核是何种原子核？并写出核反应方程．解析：设乙核质量为m 乙，甲核质量为m 甲＝11m ，氮核质量为14m ，则由核反应过程中质量数守恒知，乙核质量数为14＋1－11＝4，即m 乙＝4m ，由动量守恒定律有mv 0＝m 甲v 甲＋m 乙v 乙，解得v 乙＝mv 0－m 甲v 甲m 乙＝m ×1.9×107－11m ×1×1064mm/s ＝2×106 m/s.设乙核的电量为q ，则由R ＝mv qB 得，q ＝m 乙v 乙BR ＝4×1.67×10－27×2×1062×0.02C ＝3.34×10－19 C ＝2e ，即乙核的电荷数为2，则乙核为氦核42He ，甲核为硼核11 5B ，核反应方程为10n ＋14 7N ―→ 11 5B ＋42He.答案：42He 10n ＋14 7N ―→11 5B ＋42He。