3-5第4章 从原子核到夸克优化总结
2019_2020学年高中物理第4章核能本章优化总结课件鲁科版选修3_5
(3)核反应中的质量亏损并不是核子个数(即质量数)的亏损， 核子个数是守恒的．所谓质量亏损，也不是质量的消失， 只是在核反应过程中伴随着能量的辐射所体现出的相应部 分质量的减少．
3.利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中 反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有 新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核 能．
第4章 核 能
本章优化总结
原子核变化的类型 某种元素的原子核变成另一种元素的原子核的过程，有四 种常见的类型，分别为衰变、人工转变、重核裂变和轻核 聚变．不同的核变化过程中都伴随着核子(质子、中子)数目 的变化和能量变化．所有核反应的反应前后都遵守：质量 数守恒、电荷数守恒．
1．衰变 α 衰变：23982U→23940Th＋42He β衰变：23940Th→23941Pa＋－1 0e ＋β 衰变：3105P→3104Si＋01e γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级．
)，属__________；
(4)23952U＋10n→9308Sr＋13564Xe＋(
)，属________．
[解析] 根据质量数和电荷数守恒可判定： (1)中的未知核为42He，该反应属衰变； (2)中的未知核为42He，该反应属人工转变； (3)中的未知核为10n，该反应属于聚变； (4)中的未知核为 1010n，该反应属于裂变．
氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程为：31H＋
4 2
He―→
7 3
Li
，
已
知各
核
的
平
均
结
合
能
分
别
为
：
EH
＝
1.112
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35
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.
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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
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原子核的组成(zǔ chénɡ)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(.hézǐ) (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(dià.nhè)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 .
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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4-1-2所示.
图4-1-2
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【解析】 卢瑟福发现原子核的核电荷数与质子的质量数不相等，大约是原 子核质量数的一半或少一些，因此猜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】 ABD
高中物理 第十九章 原子核本章优化总结教师用书 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
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第十九章 原子核专题一 原子核的三种衰变和三种放射性射线1．原子核的三种衰变（1)①α衰变是原子核放出两个质子和两个中子的结合体． ②β衰变是原子核内的一个中子变成一个质子时发生的．③β＋衰变是原子核内的质子转变成一个中子时产生的．γ射线是在发生α衰变、β衰变和β＋衰变时，产生的新核由较高能量状态向较低能量状态跃迁时发生的．（2)不论发生哪种衰变，衰变前后的电荷数和质量数是守恒的． 2．三种放射性射线三种射线是指α射线、β射线和γ射线，三种射线的实质和特性如下表所示．粒子特性α射线错误!He(正电)穿透本领小（空气中射程只有几厘米)，电离本领强，速度为错误! β射线 错误!e （负电）穿透本领大(能穿透几毫米厚的铝板)，电离作用较弱,速度为9c10γ射线高能光子 (中性)穿透本领很大（能穿透几厘米厚的铅板），电离作用很小3 计算公式：N ＝N 0错误!错误!或m ＝m 0错误!错误!，其中n ＝tτ，τ为半衰期．在核电站泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是______和______(填入正确选项前的字母）.131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是______和______．A ．X 1→137， 56Ba ＋错误!n B ．X 2→错误!Xe ＋错误!e C ．X 3→137 56Ba ＋错误!eD ．X 4→错误!Xe ＋错误!p[解析] 根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒可知，X2为错误!I，X3为错误!Cs，中子数等于质量数减去核电荷数，分别为131－53＝78和137－55＝82。
3-5第4章从原子到夸克章末综合检测
(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1. 以下实验能说明原子核内有复杂结构的是()A．光电效应实验B．原子发光产生明线光谱C．α粒子散射实验D．天然放射性现象解析：选D.光电效应实验是光子说的实验依据；原子发光产生明线光谱，说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射性现象中放射出的粒子是从原子核中放出的，说明原子核内有复杂结构．2. 下列说法中正确的是()A．玛丽·居里首先提出了原子的核式结构学说B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D．爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说解析：选CD.玛丽·居里首先发现了原子核的放射现象，而不是提出原子的核式结构学说，故A错；卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，电子是汤姆生发现的，故B 错；据物理史实可知C、D正确．3.下列说法正确的是()A．质子和中子的质量不等，但质量数相等B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电量之和解析：选A.质子和中子的质量不同，但质量数相同，A正确．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数之和，B错误．同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错误．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子的总电荷量之和，D错误．4.“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并且放出一个中微子的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在．一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下面的说法中正确的是()A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中微子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能解析：选AB.由题意知母核的质量数等于子核的质量数，A正确；母核中的一个质子变成一个中子生成子核，则电荷数减少1个，B 正确；子核的动量与中微子动量大小相等，方向相反，C 错；设子核的质量为M ，中微子的质量为m ，子核放出中微子后速度为v 1，中微子速度为v 2，由动量守恒定律得，0＝M v 1－m v 2，子核动能E 1＝12M v 21，中微子动能E 2＝12m v 22＝12M 2m v 21，因M >m ，显然E 1<E 2，故D 错． 5.关于γ射线的产生和性质，下列说法中正确的是( )A ．γ射线是原子内层电子受激发后产生的，在磁场中它不偏转B ．γ射线是由处于激发状态的原子核放射出的光子，它在磁场中不发生偏转C ．γ射线的电离本领和穿透本领都很强D ．γ射线的电离本领最弱，穿透本领最强解析：选BD.放射性原子核在发生α衰变或β衰变过程中，产生的某些新原子核由于具有过多的能量(此时新核处于激发态)，而辐射出的光子流即γ射线，它具有很强的穿透本领，但电离本领比α射线和β射线的电离本领都弱．因γ射线本身不带电荷，所以γ射线进入磁场中后不会发生偏转．6.地球的年龄有多大？一直是科学家探究的问题，其中一种方法是利用天然放射性元素的衰变规律探测．通过对古老岩石中铀和铅含量的测定(设铀核衰变后全部变成铅核)，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期的一半．铀238的相对含量随时间变化的关系如图所示，由此可判断出( )A ．铀238的半衰期为90亿年B ．地球的年龄大于45亿年C ．被测定的岩石在90亿年后的铀铅粒子数比例约为1∶4D ．被测定的岩石在90亿年后的铀铅粒子数比例约1∶3解析：选BD.设岩石形成初期时的铀含量为100%，则从图中可以看出，衰减一半所需时间为45亿年，则铀238的半衰期是45亿年；而现在地球上古老岩石中铀含量近似为最初的一半，可知岩石的年龄大约是45亿年，地球的年龄应比45亿年更大一些；从岩石形成到经过90亿年将有34的铀原子核发生衰变成为铅，余下的铀原子核为最初的14，所以90亿年后的铀铅粒子数比例约为1∶3，所以选B 、D.7.在下列核反应方程中，X 代表质子的方程是( )A.2713Al ＋42He →3015P ＋XB.14 7N ＋42He →17 8O ＋XC.21H ＋γ→10n ＋XD.31H ＋X →42He ＋10n答案：BC8.放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到广泛应用的原因是( )A ．它衰变释放的核能少，容易控制B ．它衰变缓慢，应用效果好C ．它的射线有电离作用和贯穿本领，以及对生物组织有物理、化学效应D ．它可作为示踪原子答案：CD9.在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则( )A ．措施①可减缓放射性元素衰变B ．措施②可减缓放射性元素衰变C ．措施③可减缓放射性元素衰变D ．上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析：选D.放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A 、B 、C 错误，D 正确．10.如图甲所示为国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志．新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出图乙所示的四条径迹，则( )A ．磁场的方向一定垂直于纸面向里B ．甲核放出的是α 粒子，乙核放出的是β粒子C ．a 为α 粒子的径迹，b 为β粒子的径迹D ．b 为α 粒子的径迹，c 为β粒子的径迹解析：选BD.衰变过程中满足动量守恒，粒子与新核的动量大小相等，方向相反，据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α 衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变．又因为R ＝m v qB知半径与电荷量成反比，可知答案为B 、D. 二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分．把答案填在题中的横线上)11. 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，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．解析：三种射线中α射线穿透力最弱，不能穿透铝箔，β是高速电子流，带负电，在磁场中能发生偏转，而γ是一种电磁波，在磁场中不发生偏转．所以射线a 为γ射线，射线b 为β射线．答案：γ β12. 2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________．A ．X 1→137 56Ba ＋10nB ．X 2→131 54Xe ＋0－1eC ．X 3→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4→131 54Xe ＋11p解析：根据衰变过程电荷数守恒、质量数守恒，可知X 1是138 56Ba ，X 2是131 53I ，X 3是137 55Cs ，X 4是132 55Cs ，所以能分别反映131 53I 和137 55Cs 的衰变过程的是BC.131 53I 原子核中的中子数是131－53＝78，137 55Cs 原子核中的中子数是137－55＝82.答案：B C 78 82三、计算题(本题共4小题，共44分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α衰变和β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并大量放出射线，从而危害人体健康．原来静止的氡核222 86Rn 发生一次α衰变生成新核钋Po.已知放出的α粒子速度为v .(1)写出衰变方程；(2)求衰变生成的钋核的速度．解析：(1)衰变方程222 86Rn →218 84Po ＋42He.(4分)(2)放出的α粒子速度方向为正方向，设钋核和α粒子的质量分别为M 、m .由动量守恒定律得M v 1＋m v ＝0，(2分)解得v 1＝－m M v ＝－4218v ＝－2v 109(2分) 方向与α粒子速度方向相反．(2分)答案：(1)见解析 (2)2v 109方向与α粒子速度方向相反 14. (10分)1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍(94Be)时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来，用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度v H 和被打出的氮核的最大速度v N 之比近似等于15∶2.若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以认为静止，碰撞过程中没有机械能的损失．已知氢核的质量M H 与氮核的质量M N 之比等于1∶14.(1)写出α射线轰击铍核的核反应方程．(2)上述的三个特点中，哪个特点可以说明该射线是不带电的？哪个特点可以说明它不是γ射线？解析：(1)94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n.(4分)(2)由①可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电．(3分) 由②可知，因为该射线速度远小于光速，所以它不是γ射线．(3分)答案：(1)94Be ＋42He ―→12 6C ＋10n(2)见解析15. (12分)为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？解析：设放射性同位素原有质量为m 0，10天后的剩余质量为m ，水库存水量Q m 3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得10Q 8×107＝m m 0，(3分)由半衰期公式得：m ＝m 0(12)t T ，(3分) 由以上两式联立代入数据得：10Q 8×107＝(12)102，(3分) 解得水库存水量为Q ＝2.5×105 m 3.(3分)答案：2.5×105 m 316. (12分)一个静止的氮核14 7N 俘获一个速度为2.3×107 m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核，设B 、C 速度方向与中子速度方向相同，B 的质量是中子的11倍，速度是106 m/s ，B 、C 在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比R B ∶R C ＝11∶30.(注：涉及动量问题时，亏损质量可忽略不计)求：(1)C 核的速度大小；(2)根据计算判断C 核是什么；(3)写出核反应方程式．解析：(1)m n v n ＝m B v B ＋m C v C (2分)v C ＝m n v n －m B v B m C ＝（1×2.3×107－11×106）m n （14＋1－11）m n＝3×106m/s.(1分)(2)由q v B ＝m v 2R(2分) R ＝m v qB即R B ＝m B v B q B B(1分) R C ＝m C v C q C B R B R C ＝m B v B ·q C m C v C ·q B(2分) 即1130＝11×1064×3×106·q C q Bq C q B ＝25因为q C ＋q B ＝7，所以q C ＝2(1分)又m C ＝4，所以C 核是42He.(3)核反应方程式：14 7N ＋10n →11 5B ＋42He.(3分)答案：(1)3×106m/s (2)见解析(3)14 7N ＋10n →11 5B ＋42He。
2013年高中物理 第5章 本章优化总结精品课件 沪科版选修3-5
例1 从图5－1所示图像可得铁原子核的平均 结合能最大，试从裂变与聚合的角度分析这 一信息的含义．
图5－1
【精讲精析】 从题图中可以看出，铁原子 核的平均结合能最大，也就是核子结合成铁 原子核或铁附近的原子核时，每个核子平均 放出的能量大，因此可知两个比铁轻的原子 核结合时，或比铁重的重核分裂时，都要放 出热量． 【答案】 见精讲精析
子的动能各为多大？
【精讲精析】
聚变的核反应方程
2
2 1
H→32He＋10n，核反应过程中的质量亏损
为 Δm＝2mD－(mHe＋mn)＝0.0035 u
释放的核能为 ΔE＝0.0035×931.5 MeV
＝3.26 MeV.
对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核
动能相同，其动量等值反向，因此反应
前后系统的动量为 0，即 0＝mHevHe＋ mnvn，反应前后总能量守恒，得
如：31H＋21H→42He＋10n
例3 在下列四个核反应中，X 表示中 子的是哪些？ 在以下核反应中哪些属于原子核的人工 转变？ A.147N＋42He―→178O＋X B.2173Al＋42He→3105P＋X C.21H＋31H→42He＋X
D.23952U＋X→9380Sr＋13564Xe＋10X
2．人工核反应 如：(1)147N＋42He→178O＋11H (2)2113Na＋42He→2162Mg＋11H (3)3104Si＋11H→3105P＋10n 3．裂变 重核在一定条件下可以分裂为中等质量
的原子核． 如：23952U＋10n→14546Ba＋8396Kr＋310n 4．聚变 两个轻核结合为质量较大的核．
2．结合能 (1)结合能：原子核是核子结合在一起构成 的．可设想核子结合成原子核时，核力把相 距较远的核子紧紧地吸引在一起构成的．其 间“势能”必然减少而放出能量，反之，要 把它们分开，也需要能量．这就是原子核的 结合能．
高中物理第4章从原子核到夸克4_1原子核结构探秘教师用书沪科版选修35
原子核结构探秘学习目标知识脉络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)质子和中子的发现[先填空]1.质子的发觉(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觉了质子.(2)结论：质子是原子核的组成部份.2.中子的发觉(1)卢瑟福的猜想卢瑟福发觉质子后，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)中子的发觉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，发觉这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子.[再判定]1.卢瑟福在α粒子散射实验中发觉了质子.(×)2.玻尔在实验中发觉了中子.(×)[后试探]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】卢瑟福把这种粒子别离引进电场和磁场，依照该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确信它确实是氢原子核，又叫质子.[核心点击]1.质子的发觉(1)实验背景电子的发觉令人们熟悉到，原子再也不是组成物质的大体单位，进一步研究发觉，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全数正电荷和几乎全数的质量.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411所示)图411T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器.(3)实验进程容器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，适被选取铝箔的厚度，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能够观看到S是不是有闪光.(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，能够观看到S上有闪光.(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观看到荧光屏上有闪光，闪光必然是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引发的.(6)新粒子性质研究①把这种粒子引进电磁场中，依照它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确信它确实是氢原子核，又叫质子.用符号表示为11H或11P.②人们用一样的方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份.2.中子的发觉(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、不受电场和磁场阻碍的射线.(2)1932年，约里奥·居里夫妇发觉若是用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图412所示.图412(3)1932年，查德威克进一步研究这种射线时发觉，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份.1.卢瑟福发觉质子后，猜想到原子核中还有中子的存在，其判定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】卢瑟福发觉原子核的核电荷数与质子的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此猜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413所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示用意，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413【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子确实是氢核，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】中子质子年卢瑟福通过如图414所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发觉了质子.图中A为放射源发出的________粒子，B为________气.图414【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.【答案】α氮(1)卢瑟福通过原子核的人工转变发觉了质子并预言了中子的存在.(2)查德威克第一从实验中发觉了中子，证明了卢瑟福的预言.(3)在卢瑟福发觉质子的实验装置中，穿过铝箔抵达荧光屏的不可能是放射源放出的α粒子.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：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)两个大体关系：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、不同中子数的原子核，互称为同位素.如氢的三种同位素11H、21H、31H.3.核反映与核反映方程(1)核反映：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的进程.(2)核反映方程：用原子核符号描述核反映进程的式子.(3)核反映规律：在核反映中，质量数和核电荷数守恒.[再判定]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.核反映方程只要知足质量数、电荷数守恒能够随意写.(×)[后试探]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，依照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2.对核子数、电荷数、质量数的明白得(1)核子数：质子和中子质量不同超级微小，二者统称为核子，因此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，通经常使用那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，因此原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那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量，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，因此有相同的化学性质，但它们的中子数能够不同，因此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.已知228 88Ra是226 88Ra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，核子数别离为228和226，中子数别离为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，因此它们的化学性质也相同.故正确答案为A、C、E.【答案】ACE5.完成下列各核反映方程，并指出哪个核反映是第一次发觉质子、中子的( )B＋42He→13 7N＋( )Be＋( )→12 6C＋10nAl＋( )→2712Mg＋11HN＋42He→17 8O＋( )U→234 90Th＋( )Na＋( )→2411Na＋11H【解析】B＋42He→13 7N＋10nBe＋42He→12 6C＋10n此核反映使查德威克第一次发觉了中子Al＋10n→2712Mg＋11HN＋42He→17 8O＋11H此核反映使卢瑟福第一次发觉了质子U→234 90Th＋42HeNa＋21H→2411Na＋11H【答案】观点析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××10－19 C＝×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)×10－17 C (3)88写核反映方程的三点提示(1)遵循的原则：反映前后电荷数守恒，质量数守恒.(2)核反映方程中的箭头“―→”表示核反映进行的方向，不能把箭头写成等号.(3)写核反映方程必需要有实验依据，决不能毫无依照地编造.。
根据3-5原子核衰变知识点总结
根据3-5原子核衰变知识点总结
1. 原子核衰变是指原子核内部发生变化，从而转变成不同的核种或同一核种的不同状态的过程。
2. 3-5原子核衰变是指原子核中的质子或中子发生变化，导致原子核的质量数和原子序数发生改变的衰变过程。
3. 3-5原子核衰变主要包括α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
3.1 α衰变：在α衰变中，原子核内的一个α粒子（即两个质子和两个中子组成的氦核）从原子核中发射出来。
这导致原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
3.2 β衰变：在β衰变中，原子核中的一个中子变成一个质子，并释放出一个高速电子（β粒子）或一个正电子（正β粒子）。
这导致原子核的质量数不变，原子序数增加1或减少1。
3.3 γ衰变：在γ衰变中，原子核由于能级的变化而释放出一束γ射线。
γ衰变不改变原子核的质量数和原子序数，仅发生能级的变化。
4. 3-5原子核衰变具有一定的规律性和确定性，可以通过核反应方程式来表示。
5. 原子核衰变是放射性变化的重要形式，对核能的利用和放射性测定具有重要意义。
总结：3-5原子核衰变是指包括α衰变、β衰变和γ衰变在内的一系列衰变过程。
这些衰变过程在原子核内部发生，导致原子核的质量数和原子序数发生改变。
这些衰变过程具有规律性和确定性，可以通过核反应方程式来表示。
原子核衰变是放射性变化的重要形式，对核能的利用和放射性测定具有重要意义。
2020-2021高中物理 第四章 原子核章末小结 粤教版选修3-5
2015-2016高中物理第四章原子核章末小结粤教版选修3—51．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构(B)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射线的发现解析：从原子核里放出射线，说明原子核有复杂结构．2．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(B）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射线解析：本题考查三种射线的性质．三种射线的穿透能力γ射线最强、α射线最弱，故本题选B。
3．（2014·新课标全国卷Ⅰ)(多选）关于天然放射性，下列说法正确的是（BCD）A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：本题考查了原子核的衰变．原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于83的元素有的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A错误;放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关,B、C正确；三种射线α、β、γ穿透能力依次增强，D 正确；原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生，但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变，E错误．4．（多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有（AC)解析：该题考查核反应的基本知识（主要考查衰变与其他的核反应的区别），只要学生认真看课本即可．5．（2015·深圳高二检测）最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，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经过6次α衰变后的产物是，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(B）A．112、265 B．112、277C．124、259 D．124、265解析:每经一次α衰变,质量数减少4，电荷数即原子序数减少2，故A＝253＋6×4＝277，Z＝100＋6×2＝112.故B选项正确．6．从铅罐的放射源放出的射线通过磁场区域被分成三束，如图所示,由此可判定(A)A．射线由三部分组成,带电情况不同B．射线由三部分组成，它们的质量不同C．射线由三部分组成，它们的速度不同D．射线由三部分组成，它们的能量不同解析:由于射线进入磁场分成三束，说明磁场对它们的作用力不同,而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用，由此可知它们的带电情况不同,故A项正确;而磁场的作用力与它们的质量、速度、能量没有直接关系，B、C、D三项错误．7．（2014·北京卷) 质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。
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第4章
从原子核到夸克
2.静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以
及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：
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第4章
从原子核到夸克
例1 在匀强磁场中，一个原来静止的原子 核，由于天然衰变放出一个粒子而得到相内切 的两条圆形轨迹，两圆半径之比为44∶1，则 该放射性元素的原子序数为多少？
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第4章
τ 余 原 τ 余 原 － － ＋ －
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第4章
从原子核到夸克
专题归纳整合
α衰变和β衰变在磁场中轨迹 的分析
1.在解决原子核的衰变问题时应把握以下三点： (1)衰变过程中，质量数、电荷数守恒． (2)衰变过程中动量守恒． (3)带电粒子在垂直磁场方向做匀速圆周运动时， 洛伦兹力提供向心力．
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第4章
从原子核到夸克
【答案】
43 关于原子核在磁场中衰变形
【规律总结】
成的反冲运动问题，如果两条圆形轨迹相内 切，则一定是β衰变；如果两条圆形轨迹相
外切，则一定是α衰变．
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从原子核到夸克
关于核反应方程
1.几个重要的核反应方程
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第4章
从原子核到夸克
2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质
从原子核到夸克
【精讲精析】 原子核放出一个粒子后，新核将受 到一个反向冲量，根据动量守恒定律，新核和粒子 的动量大小相等，方向相反；设匀强磁场方向垂直 纸面向里，如图所示，因为两圆轨迹内切，由左手 定则可知，粒子一定带负电，即为β 衰变，衰变方 mv2 mv A A 0 程为Z X→Z＋1Y＋－1e，由 qvB＝ 得 R＝ ，可 R qB 知在 mv 相同时，R 与 q 成反比，设新核转动半径 R 1 q2 e 为 R1，粒子转动半径为 R2，则 ＝ ＝ R2 q1 （Z＋1）e 1 1 1 ＝ ，即 ＝ ，解得 Z＝43. 44 Z＋1 Z＋1
α α β α β β
例2
)
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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
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从原子核到夸克
4 y y 0 【精讲精析】 y E→y －4 F＋2He，－4 F→x－4 G＋－1e， x x 2 x 2 1 y－4 y－8 4 z z 0 z z －1G→x－3H＋2He； －2P→ x－1Q＋－1e， －1Q→xR＋ x x x 0 z －1e，xR － →z －4 S＋4He.同位素具有相同的质子数和不同的 x 2 2 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．
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 1 3 He 1H 0n 0 1e 0e 2H 1H 235U － 2 1 1 1 92 ′ 4.确定衰变次数的方法 A X→ A′ Y＋n 4 He＋ Z Z 2 m0 1e － 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.
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本章优化总结
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知识体系构建
组成质子 中子 原子核 A 符号：Z X N ＝N （1）t/ 2 半衰期 1 m ＝m （2）t/ 从原子核到夸克 原子核衰变 4 4 α 衰变：AX→A 2Y＋2He Z Z 方程 A A 0 β 衰变：ZY→Z 1Z＋ 1e 射线：α 、β 、γ 放射性 应用与防护 基本粒子与宇宙
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【答案】
B
【规律总结】
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．
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章末综合检测
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第4章
从原子核到夸克
特别提醒：核反应通常是不可逆的，方程中
只能用箭头符号“―→”来连接，并指示反应ห้องสมุดไป่ตู้的方向，而不能用“”连接核反应方程．
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― → F― → G― → H；另一系列衰变如下： P― → Q ― → ― ― ― ― ― R― →S.已知 P 是 F 的同位素，则( ―