2020届高三物理一轮复习 原子核的组成、核力和核能(2)导学案

第4课时原子结构与原子核【考纲解读】1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．【知识要点】考点一原子结构与α粒子散射实验1．α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的在核外绕核旋转．考点二玻尔理论的理解与计算1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.考点三 原子核的衰变 1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋ 0－1e2．三种射线的成分和性质3.(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原⎝⎛⎭⎫12t τ，m 余＝m 原⎝⎛⎭⎫12t τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．考点四 核反应类型及核反应方程注意：(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向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒． 考点五 核力与核能的计算 1．应用质能方程解题的流程图书写核反应方程→计算质量亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算，计算时Δm 的单位是“kg ”，c 的单位是“m/s ”，ΔE 的单位是“J ”． (2)根据ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV 的能量，所以计算时Δm 的单位是“u ”，ΔE 的单位是“MeV ”．2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算． 【典型例题】例1.卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验，获得了重要发现：关于α粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是( ) A ．证明了质子的存在B ．证明了原子核是由质子和中子组成的C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动例2.氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量为e ，电子质量为m ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为E n ＝E 1n 2，式中n ＝2、3、4、5……(1)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，处于基态的氢原子核外电子运动的等效电流多大？(用K ，e ，r 1，m 表示)(2)若氢原子处于n ＝2的定态，求该氢原子的电离能．例3.(1)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥－居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．例4．铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.()(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(235 92U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9u、91.897 3 u、1.008 7 u、1 u相当于931 MeV)(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)【拓展训练】1．[α粒子散射现象分析]在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．[能级跃迁的理解]用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的3条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则()A．ν0＜ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν33．[对原子核衰变的理解]2014年5月10日南京发生放射铱－192丢失事件，铱－192化学符号是Ir，原子序数是77，半衰期为74天，铱－192通过β衰变放出γ射线，γ射线可以穿透10～100 mm厚钢板．设衰变产生的新核用X表示，写出铱－192的衰变方程________；若现有1 g铱－192经过148天有________g铱－192发生衰变．4.[核反应方程的书写]原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621H→k42He ＋d11H＋210n＋43.15 MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝35.[核能的计算]已知氦原子的质量为M He u，电子的质量为m e u，质子的质量为m p u，中子的质量为m n u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A．[2(m p＋m n)－M He]×931.5 MeVB．[2(m p＋m n＋m e)－M He]×931.5 MeVC．[2(m p＋m n＋m e)－M He]·c2 JD．[2(m p＋m n)－M He]·c2 J6．(2014·新课标Ⅰ·35(1))关于天然放射性，下列说法正确的是________．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。

第2讲核反应、核能教材知识梳理一、原子核与衰变1．原子核的组成：原子核是由________和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的________．2．天然放射现象(1)天然放射现象元素________地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明________具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫________．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是________、β射线、γ射线．(4)放射性同位素：有________放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种________的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X―→A－4Z－2Y＋________；β衰变：A Z X―→A Z＋1Y＋________．(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的________、________状态无关．二、核力与核能1．核力核子间的作用力．核力是________力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．2．核能(1)结合能：核子结合为原子核时________的能量或原子核分解为核子时________的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能．(2)比结合能：①定义：原子核的结合能与________之比，称作比结合能，也叫平均结合能．②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核________．3．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________．三、裂变与聚变1．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)链式反应条件：裂变物质的体积________临界体积．(3)典型的裂变方程：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋________10n.(4)裂变的应用：原子弹、核反应堆．2．轻核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程．(2)条件：使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫________．(3)典型的聚变方程：21H＋31H―→________＋10n.(4)聚变的应用：氢弹．答案：一、1.质子质子数2．(1)自发原子核(2)放射性(3)α射线(4)天然3．(1)原子核(2)42He 0－1e (3)物理化学二、1.短程2．(1)释放吸收(2)①核子数②越稳定3．mc2Δmc2三、1.(2)大于或等于(3)10 2.(2)热核反应(3)42He【思维辨析】(1)天然放射现象说明原子是可分的．( )(2)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的．( )(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个．( )(4)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量．( )答案：(1)(×)[解析] 天然放射现象说明原子核是可分的．(2)(×)(3)(×)(4)(×)【思维拓展】核能的计算是原子物理的重点知识和高考的热点问题，都有哪些方法求核反应中的能量呢？答案：1．根据质能方程ΔE＝Δmc2，注意：这里质量单位要用 kg，能量单位用J.2．利用原子质量单位u和电子伏特计算，1 u＝1.656×10－27 kg，1 eV＝1.6×10－19 J，1 u相当于931.5 MeV.3．根据能量守恒定律和动量守恒定律计算核能．[物理学史]1896年法国物理学家贝可勒尔用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性1897年英国物理学家汤姆孙从阴极射线的研究中证实了电子的存在．1898年居里夫妇证明含有铀元素的化合物都具有放射性，并由此发现了“镭”1911年卢瑟福公开α粒子散射实验结论，建立原子核式结构模型．1919年卢瑟福首次实现人工核反应，用α粒子轰击氮核结果打出了质子．1932年英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍的核反应过程中发现了“中子”．考点互动探究考点一核反应方程1.核反应的四种类型2.关于核反应的三点说明(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向箭头表示反应方向，不能用等号连接． (2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒(而不是质量守恒)，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能．下列核反应方程中，属于衰变的是( ) A. 147N ＋42He ―→178O ＋11H B. 23892U ―→23490Th ＋42He C. 21H ＋31H ―→42He ＋10nD. 23592U ＋10n ―→13654Xe ＋9038Sr ＋1010n答案：B [解析] 选项B 属于衰变，选项A 属于人工转变，选项C 属于轻核聚变，选项D 属于重核裂变，所以选项B 正确．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A ．γ射线是高速运动的电子流B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D. 21083Bi 的半衰期是5天，100克21083Bi 经过10天后还剩下50克答案：B [解析] γ射线是光子流，选项A 错误；氢原子从高能级跃迁到低能级，辐射光子，电子轨道半径减小，速度增大，B 正确；太阳辐射能量主要来源于核聚变，选项C 错误；100 g 的21083Bi 经10天后剩下的质量为100×122g ＝25 g ，选项D 错误．考点二 对天然放射现象的理解1.α衰变、β衰变的比较2.三种射线的比较说明：γ射线是伴随着α衰变或β衰变产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数，其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)而辐射出光子．(多选)14C 发生放射性衰变成为14N ，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C 与12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )A ．该古木的年代距今约5700年 B. 12C 、13C 、14C 具有相同的中子数 C. 14C 衰变为14N 的过程中放出β射线D ．增加样品测量环境的压强对14C 的衰变无影响答案：ACD [解析] 由半衰期公式N ＝N 012t T 得t ＝5700年.12C 、13C 、14C 质子数相同，质量数不同，说明中子数不同.14C 衰变成14N 过程放出电子，所以属于β衰变．半衰期与环境压强无关．A 、C 、D 正确，B 错误．实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图12­31­1所示，则轨迹1为________的轨迹，轨迹2是________的轨迹，磁场方向为________．图12­31­1答案：电子 新核 垂直于纸面向里[解析] 带电粒子在磁场中只受洛伦兹力做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，即qvB ＝m v 2R，则半径R ＝mv qB.β衰变过程动量守恒，而e <q 新，则R e >R 新，所以轨迹1为电子的轨迹，轨迹2是新核的轨迹．又由左手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里．考点三 核能的计算1.对质能方程的理解(1)质能方程E ＝mc 2给出了物体的能量和质量之间的关系，质量为m 的物体具有的总能量为mc 2，质量和能量不能互相转化．(2)“质量与能量间存在着简单的正比关系”，即物体的质量(这里指动质量)越大，能量越多，反之物体的质量越小，能量也越少；当物体放出能量时，满足ΔE ＝Δmc 2.2．求核能的三种方法：(1)根据ΔE ＝Δmc 2计算．若Δm 的单位是kg ，计算时，c 的单位是m/s ，ΔE 的单位是J ；若Δm 的单位是原子质量单位u ，利用1 u 相当于931.5 MeV ，用ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 进行计算，ΔE 的单位是 MeV ，1 MeV ＝1.6×10－13J.(2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数．(3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p 2＝2mE k 的应用． [温馨提示] 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．] 取质子的质量m p ＝1.672 6×10－27kg ，中子的质量m n ＝1.674 9×10－27kg ，α粒子的质量m α＝6.646 7×10－27kg ，光速c ＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)[解析] 组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm ＝(2m p ＋2m n )－m α 结合能ΔE ＝Δmc 2代入数据得ΔE ＝4.3×10－12J.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(m p ＝1.007 3 u ，m α＝4.001 5 u ，m e ＝0.000 55 u ，太阳的质量为2×1030kg)(1)这一核反应能释放出多少能量？(2)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026J ，则太阳每秒减小的质量为多少？ (3)若太阳质量减小万分之三时热核反应不能继续进行，则太阳还能存在多少年？ 答案：(1)24.78 MeV (2)4.2×109kg (3)4.4×109年 [解析] (1)太阳内部的核反应方程为411H ―→42He ＋201e 这一核反应的质量亏损Δm ＝4m p －m α－2m e ＝0.026 6 u 释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝0.026 6×931.5 MeV ≈24.78 MeV. (2)由ΔE ＝Δmc 2得，太阳每秒减少的质量 Δm ＝ΔE c 2＝ 3.8×1026（3.0×108）2 kg ≈4.2×109kg.(3)太阳的质量为2×1030 kg ，太阳还能存在的时间 t ＝ΔM Δm ＝2×1030×3×10－44.2×109s ≈1.4×1017 s ＝4.4×109年． 考点四 核反应中的动量守恒问题1.核反应过程遵循能量守恒定律：在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能；有光子辐射的情况下，核反应中释放的核能将转化为生成的新核和新粒子的动能及光子的能量．一般认为核反应放出的能量与反应前原子核的动能之和等于反应后原子核的总动能．2．核反应过程遵循动量守恒定律：即反应前原子核的总动量等于反应后原子核的总动量． 3．解决核反应与动量及能量守恒定律综合的问题时，首先应用质能方程求出核反应释放出的核能，其次根据动量守恒定律和能量守恒定律列出相应的方程，最后联立求解．[2015·海南卷] 运动的原子核AZ X 放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X 、Y 和α粒子的质量分别是M 、m 1和m 2，真空中的光速为c ，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．[解析] 设运动的原子核AZ Χ的速度为v 1，放出的α 粒子速度为v 2，由质量亏损可得 12m 2v 22－12Mv 21＝(M －m 1－m 2)c 2 由动量守恒定律得Mv 1＝m 2v 2联立以上两式得E k ＝12m 2v 22＝M （M －m 1－m 2）c 2M －m 2.海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为21H ＋21H ―→32He ＋10n ，其中氘核的质量为2.013 0 u ，氦核的质量为3.015 0 u ，中子的质量为1.008 7 u ．(1 u 相当于931.5 MeV)(1)求核反应中释放的核能．(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV 进行对心碰撞并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．答案：(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV [解析] (1)核反应中的质量亏损为Δm ＝2m H －m He －m n由ΔE ＝Δmc 2可知释放的核能ΔE ＝(2m H －m He －m n )c 2＝2.14 MeV.(2)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应后系统的总动量为零，即m He v He －m n v n ＝0；反应前后系统的总能量守恒，即12m He v 2He ＋12m n v 2n ＝ΔE ＋2E kH ，又因为m He ∶m n ＝3∶1，所以v He ∶v n ＝1∶3，由以上各式代入已知数据得E kHe ＝0.71 MeV ，E kn ＝2.13 MeV.【教师备用习题】1．[2015·江苏卷] 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料.23592U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和8936Kr 两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．[答案] 3 大于[解析] 该核反应方程为23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n ；只有当铀块足够大时，裂变产生的中子才有足够的概率打中某个铀核，使链式反应不断进行下去．2．[2015·重庆卷改编] 图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．则可判断径迹为a 、b 的粒子带________(选填“正”或“负”)电，径迹为c 、d 的粒子带________(选填“正”或“负”)电；所以a 、b 为________(选填“α”或“β”)粒子的径迹，c 、d 为________(选填“α”或“β”)粒子的径迹．[答案] 正 负 α β[解析] 题目中告知“磁感应强度方向垂直于纸面向里”，根据左手定则推知，径迹为a、b的粒子带正电，径迹为c、d的粒子带负电，又α粒子带正电，β粒子带负电．。

12.4原子核一、知识梳理1.天然放射现象（1）天然放射现象： （2）三种射线的本质：2.原子核衰变（1）定义： （2）分类： （3）半衰期: （4）放射性同位素及应用：3.核反应（1）定义： （2）原子核的人工转变：4.核力核能（1）核力： （2）核能： （3）质能方程5.裂变聚变（1）重核的裂变: (2)轻核的聚变：二、典例分析例1.某些放射性元素如237 93Np 的半衰期很短，在自然界很难被发现，可以在实验室使用人工的方法发现．已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，下列正确的( )A.209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变C ．衰变过程中共有4个中子转变为质子D ．若209 83Bi 继续衰变成新核210 83Bi ，需放出一个α粒子例 2.核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池可以让手机不充电使用5000年．燃料中钚(238 94Pu)是一种人造同位素，可通过下列反应合成：①用氘核(21H)轰击铀(238 92U)生成镎(238 93Np)和两个相同的粒子X ，核反应方程是： 238 92U ＋21H→238 93Np ＋2X ；②镎(238 93Np)放出一个粒子Y 后转变成钚(238 94Pu)，核反应方程是238 93Np→238 94Pu ＋Y. 则X 粒子的符号为__________；Y 粒子的符号为__________．例3.一个中子和一个质子能结合成一个氘核，请写出该核反应方程式：________________________________________________________；已知中子的质量是m n ，质子的质量是m p ，氘核的质量是m D ，光在真空的速度为c ，氘核的结合能的表达式为____________________________________________．例4.在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个12 6C 核，已知12 6C 核的质量为1.99302×10－26kg ，α粒子的质量为6.64672×10－27kg ，真空中光速c ＝3×108m/s ，这个核反应方程是________________ ，这个反应中释放的核能为___________(保留一位有效数字)． 例5.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(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能三、随堂演练1．下列说法正确的是( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关2．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U＋10n→14456B a＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有( )A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响3．一个23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A．6次 B．10次 C．22次 C．32次4．一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→X＋n式中p代表质子，n 代表中子，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________．5．放射性元素21084Po衰变为20682Pb，此衰变过程的核反应方程是________________；用此衰变过程中发出的射线轰击199F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是________________．6.历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能为8.9MeV的He.(1MeV＝1.6×10－13J)①上述核反应的方程为______________________．②质量亏损为___________kg。

高三物理一轮复习全套教案完整版一、教学内容1. 力学：牛顿运动定律、曲线运动、万有引力、动量守恒。

2. 电磁学：电场、磁场、电磁感应、交流电。

3. 光学：光的传播、光的反射、光的折射、光的波动。

4. 热学：内能、热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论。

5. 原子物理：原子结构、原子光谱、量子力学初步、核物理。

二、教学目标1. 理解和掌握物理基本概念、基本定律，形成完整的知识体系。

2. 培养学生的科学思维、问题解决能力和创新意识。

3. 提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，为高考做好充分准备。

三、教学难点与重点教学难点：电磁学、光学、量子力学初步。

教学重点：力学、热学、原子物理。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体设备、实验器材、模型。

2. 学具：笔记本、教材、练习册。

五、教学过程1. 引入：通过生活实例、实验现象、问题探讨等方式引入新课。

2. 知识回顾：对上节课的内容进行回顾，巩固基础知识。

3. 新课讲解：详细讲解各章节知识点，结合例题进行分析。

4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。

6. 答疑解惑：解答学生在学习过程中遇到的问题。

7. 课后作业：布置课后作业，加强学生对知识点的掌握。

六、板书设计1. 知识点。

2. 重点、难点提示。

3. 例题及解题步骤。

4. 课堂小结。

七、作业设计1. 作业题目：（1）力学：计算题、选择题、填空题。

（2）电磁学：计算题、选择题、填空题。

（3）光学：选择题、填空题。

（4）热学：计算题、选择题、填空题。

（5）原子物理：选择题、填空题。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：（1）推荐相关书籍、文章，拓展学生知识面。

（2）布置研究性学习任务，培养学生的探究能力。

（3）组织物理竞赛、讲座等活动，激发学生学习兴趣。

重点和难点解析1. 教学内容的章节和详细内容；2. 教学目标的具体制定；3. 教学难点与重点的划分；4. 教学过程中的新课讲解和随堂练习；5. 作业设计中的题目和答案；6. 课后反思及拓展延伸的实施。

高三物理一轮复习《核反应 核能》导学案（学生用）【学习目标】1. 知道什么是核反应，知道原子核的人工转变是核反应的一种形式，能够正确地写出核反应方程。

2. 理解质量亏损的概念，并能作有关计算。

知道爱因斯坦质能方程的物理意义。

能根据质能方程计算核反应中释放的核能。

【学习重点、难点】1.核反应中的人工转变及核反应方程2.核能的概念.爱因斯坦的质能方程.计算核能.【使用方法】通读教材P66-68，进行知识梳理，再认真独立完成导学案，并将自己的疑问记下来。

【课前预习案】一、核反应1.核反应：在核物理学中，原子核在 的轰击下产生 的过程。

原子核的人工转变是核反应的一种。

2.发现质子（卢瑟福）：⑴方程：He N 42147+→（2）意义：① 产生了氧的同位素② 第一次实现了原子核的人工转变③ 发现了（3）发现中子（查德威克）用α粒子轰击铍原子核： →+He Be 4294（4）核反应的规律：在核反应中， 和 守恒二、质能方程1.核能： 中发出的能量。

2.质量亏损：组成原子核的 的质量与原子核的质量之差。

3.质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量（E ）和质量（m ）之间存在着密切的联系，它们之间的关系是2mc E =，式中c 为真空中的光速。

4.核反应过程释放的核能： =∆E【课内探究案】探究一 对原子核人工转变的理解1．完成下列核反应方程，其中属于衰变的是_________属于人工转变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是__________。

A ． H_____He N 1142147+→+ B ．_____Si P 30143015+→ C ．_____Sr Xe n U 9038136541023592++→+ D ．n _____H H 103121+→+探究二 对核反应方程式的理解2. （07合肥市教学质量检测一）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。

高三物理一轮复习《原子的核式结构原子核》导学案（学生用）【学习目标】1.了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；2.知道α粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容3．知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

【学习重点、难点】1.引导学生对α粒子散射实验的结果分析，得出原子的核式结构；2. 知道原子核的组成【使用方法】通读教材P61-63，进行知识梳理，再认真独立完成导学案，并将自己的疑问记下来。

【课前预习案】1．________发现电子，电子带____电，而原子呈电____性，电子是____的组成部分。

2．α粒子散射实验结果及原因：①________数α粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。

②少数α粒子发生_______偏转→原子内部有“核”存在。

③极少数α粒子被_______ 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。

3.卢瑟福原子模型（核式结构模型）：在原子的中心有一个很小的核，叫做__________，原子的全部____电荷和几乎全部_____都集中在原子核里，带_____电的电子在核外的空间运动，原子的核式结构学说可完满解释α粒子散射实验。

4.原子和原子核的大小：原子的直径数量级为____m，原子核的直径数量级为10-15m。

5.原子核的组成：（1）质子的发现：用α粒子轰击______核获得质子。

（2）原子核的组成：原子核由核子（___子和___子）组成。

（3）原子核的质子数（Z）=原子核的______数=______序数。

（4）原子核的质量数（A）=______数 + ____数。

X表示原子核，X：_____符号；A：核的_______数；（5）原子核的符号表示：AZZ：核_____数6.同位素（1）定义：具有相同_______数而_____数不同的原子，称同位素。

（2）性质：原子核的_____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______的化学性质。

第2讲 原子核目标要求 1.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.2.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程．考点一 原子核的衰变及半衰期1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较名称 构成 符号电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 42He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 0－1e－e 11 837 u 较强 较强 γ射线 光子γ最弱最强4.原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)α衰变、β衰变衰变类型 α衰变β衰变衰变方程M Z X →M －4Z －2Y ＋42HeM Z X →M Z ＋1Y ＋0－1e衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H ＋210n →42He10n →11H ＋0－1e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的． 5．半衰期 (1)公式：N 余＝N 原1/212t T ⎛⎫⎪⎝⎭，m 余＝m 原1/212tT ⎛⎫ ⎪⎝⎭.(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)．6．放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等．(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害．1．三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．(√)2．β衰变中的电子来源于原子核外电子．(×)3．发生β衰变时，新核的电荷数不变．(×)4．如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩50个．(×) 考向1原子核的衰变例1(多选)天然放射性元素232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成208 82Pb(铅)．下列判断中正确的是()A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外D．钍核比铅核多24个中子答案AB解析由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数，x＝232－2084＝6，再结合电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数(设为y)，2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4，钍核中的中子数为232－90＝142，铅核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，β衰变所放出的电子来自原子核内，A、B正确．例2(多选)有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是()A ．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比B ．衰变形成的两个粒子带同种电荷C ．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D ．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q 1∶q 2＝r 1∶r 2 答案 BC解析 衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出，带同种电荷，所以衰变是α衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，有Bq v ＝m v 2r ，可得r ＝m vqB ，衰变过程遵循动量守恒定律，即m v 相同，所以电荷量与半径成反比，有q 1∶q 2＝r 2∶r 1，但无法求出质量，故A 、D 错误，B 、C 正确． 考向2 半衰期例3 (2021·全国乙卷·17)医学治疗中常用放射性核素113In 产生γ射线，而113In 是由半衰期相对较长的113Sn 衰变产生的．对于质量为m 0的113Sn ，经过时间t 后剩余的113Sn 质量为m ，其mm 0－t 图线如图所示．从图中可以得到13Sn 的半衰期为( )A ．67.3 dB ．101.0 dC ．115.1 dD ．124.9 d答案 C解析 由题图可知从m m 0＝23到m m 0＝13，113Sn 恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知113Sn 的半衰期为T 1/2＝182.4 d －67.3 d ＝115.1 d ，故选C.考点二 核反应及核反应类型1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→12 6C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋0＋1e约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变容易控制23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n23592U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变现阶段很难控制21H＋31H→42He＋10n2.核反应方程式的书写(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．例4下列说法正确的是()A.238 92U→234 90Th＋X中X为中子，核反应类型为β衰变B.21H＋31H→42He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变C.235 92U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋K，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变D.14 7N＋42He→17 8O＋Z，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变答案 C解析根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确；D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误．例5(多选)(2020·全国卷Ⅰ·19)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有() A.21H＋21H→10n＋X1B.21H＋31H→10n＋X2C.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X4答案BD解析21H＋21H→10n＋32He，A错．2H＋31H→10n＋42He，B对．1235U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，C错．921n＋63Li→31H＋42He，D对．考点三质量亏损及核能的计算核力和核能(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能．(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，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．(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.1．原子核的结合能越大，原子核越稳定．(×)2．核反应中，出现质量亏损，一定有核能产生．(√)核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．例6(2019·全国卷Ⅱ·15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H →42He ＋201e ＋2ν，已知11H 和42He 的质量分别为m p ＝1.007 8 u 和m α＝4.002 6 u,1 u ＝931 MeV/c 2，c 为光速．在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为( )A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV 答案 C解析 因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm ＝4×1.007 8 u －4.002 6 u ＝0.028 6 u ，释放的能量ΔE ＝0.028 6×931 MeV ≈26.6 MeV ，选项C 正确．例7 (多选)用中子(10n)轰击铀核(235 92U)产生裂变反应，会产生钡核(141 56Ba)和氪(9236Kr)并释放中子(10n)，达到某些条件时可发生链式反应，一个铀核(235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV ＝1.6×10－19J)．以下说法正确的是( )A.235 92U 裂变方程为235 92U →144 56Ba ＋8936Kr ＋210nB.235 92U 裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC.235 92U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D ．一个235 92U 裂变时，质量亏损约为3.6×10－28kg答案 BCD 解析235 92U 的裂变方程为235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310n ，方程两边的中子不能相约，故A 错误，B 正确；铀块需达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，故C 正确；一个铀核 (235 92U)裂变时，释放的能量约为200 MeV ，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损Δm ＝ΔEc 2＝200×106×1.6×10－199×1016kg ≈3.6×10－28 kg ，故D 正确． 例8 花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源．人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等．一静止的氡核222 86Rn 发生一次α衰变生成新核钋(Po)，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．已知m 氡＝222.086 6 u ，m α＝4.002 6 u ，m 钋＝218.076 6 u, 1 u 相当于931 MeV 的能量．(结果保留3位有效数字) (1)写出上述核反应方程； (2)求上述核反应放出的能量ΔE ； (3)求α粒子的动能E kα.答案 (1)222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)6.89 MeV (3)6.77 MeV解析 (1)根据质量数和电荷数守恒有222 86Rn →218 84Po ＋42He (2)质量亏损Δm＝222.086 6 u－4.002 6 u－218.076 6 u＝0.007 4 uΔE＝Δm×931 MeV解得ΔE＝0.007 4 u×931 MeV≈6.89 MeV(3)设α粒子、钋核的动能分别为E kα、E k钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得ΔE＝E kα＋E k钋由动量守恒定律得0＝pα＋p钋又E k＝p22m故E kα∶E k钋＝218∶4解得E kα≈6.77 MeV.课时精练1．(2021·湖南卷·1)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理．下列说法正确的是( ) A ．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽 B ．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C ．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D ．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害 答案 D解析 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的14未衰变，故A 错误；原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B 错误；放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C 错误；过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D 正确．2．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M 装置(HL －2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电．下列方程中，正确的核聚变反应方程是( )A.21H ＋31H →42He ＋10nB.238 92U →234 90Th ＋42HeC.235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nD.42He ＋2713Al →3015P ＋10n答案 A解析 A 项方程是核聚变，B 项方程为α衰变，C 项方程为重核裂变，D 项方程为人工核转变．故选A.3．(2021·河北卷·1)银河系中存在大量的铝同位素26Al ，26Al 核β衰变的衰变方程为2613Al →2612Mg ＋01e ，测得26Al 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( )A ．26Al 核的质量等于26Mg 核的质量B ．26Al 核的中子数大于26Mg 核的中子数C ．将铝同位素26Al 放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D ．银河系中现有的铝同位素26Al 将在144万年后全部衰变为26Mg答案 C解析26Al和26Mg的质量数均为26，相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；2613Al核的中子数为26－13＝13个，2612Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界环境无关，C正确；质量为m的26Al的半衰期为72万年，144万年为2个半衰期，剩余质量为126Mg，D错误．4m，不会全部衰变为4．(多选)(2021·浙江6月选考·14)对四个核反应方程(1)238 92U→234 90Th＋42He；(2)234 90Th→234 91Pa＋e；(3)14 7N＋42He→17 8O＋11H；(4)21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV.－1下列说法正确的是()A．(1)(2)式核反应没有释放能量B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一答案CD解析(1)是α衰变，(2)是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确．5．(2021·全国甲卷·17)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A．6 B．8 C．10 D．14答案 A解析由题图分析可知，核反应方程为238X→206 82Y＋a42He＋b0－1e，92经过a次α衰变，b次β衰变，由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A.6．(多选)铀核裂变的一种方程为235 92U＋X→9438Sr＋139 54Xe＋310n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X粒子是中子B．X粒子是质子C.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定D.235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，235 92U的质量数最大，结合能最大，最稳定答案AC解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，A正确，B错误；根据题图可知235 92U、9438Sr、139 54Xe相比，9438Sr的比结合能最大，最稳定，235 92U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误．7．(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核21H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He＋211H＋210n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为()A．40 kg B．100 kgC．400 kg D．1 000 kg答案 C解析根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝1.0×102222 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃6×43.15 MeV≈7.19×10烧的标准煤的质量为M＝1.15×1010kg≈396.6 kg，约为400 kg.2.9×1078．(多选)(2020·浙江7月选考·14)太阳辐射的总功率约为4×1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应．在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(21H)和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核(31H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(42He)，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6 MeV 的能量．下列说法正确的是( )A ．X 粒子是质子B ．X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2答案 BC解析 该聚变反应方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，X 为中子，故A 错误；该核反应中质量的减少量Δm 1＝17.6 MeV/c 2，由质能方程知，m 氘＋m 氚＝m 氦＋m X ＋Δm 1，代入数据知1 876.1 MeV/c 2＋2 809.5 MeV/c 2＝3 728.4 MeV/c 2＋m X ＋17.6 MeV/c 2，故m X ＝939.6 MeV/c 2，故B 正确；太阳每秒辐射能量ΔE ＝P Δt ＝4×1026 J ，由质能方程知Δm ＝ΔE c 2，故太阳每秒因为辐射损失的质量Δm ＝4×1026(3×108)2 kg ≈4.4×109 kg ，故C 正确；因为ΔE ＝4×1026 J ＝4×10261.6×10－19eV ＝2.5×1039 MeV ，则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm ＝ΔE c2＝2.5×1039 MeV/c 2，故D 错误． 9．A 、B 是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．图中a 、b 与c 、d 分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是( )A ．A 放出的是α粒子，B 放出的是β粒子B ．a 为α粒子运动轨迹，d 为β粒子运动轨迹C ．a 轨迹中的粒子比b 轨迹中的粒子动量小D ．磁场方向一定垂直纸面向外答案 A解析 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故B 放出的是β粒子，A 放出的是α粒子，故A 正确；根据带电粒子在磁场中的运动的半径r ＝m v qB，放出的粒子与反冲核的动量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b 为α粒子运动轨迹，c 为β粒子运动轨迹，故B 、C 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子运动的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D 错误．10．(2017·北京卷·23)在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量．(1)放射性原子核用A Z X 表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α衰变的核反应方程；(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小；(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M ，求衰变过程的质量亏损Δm .答案 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He (2)2πm qB q 2B 2πm (3)q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2解析 (1)A Z X →A －4Z －2Y ＋42He(2)洛伦兹力提供向心力，有q v αB ＝m v α2R所以v α＝qBR m ，T ＝2πR v α＝2πm qB环形电流大小I ＝q T ＝q 2B 2πm. (3)衰变过程动量守恒，有0＝p Y ＋p α所以p Y ＝－p α，“－”表示方向相反．因为p ＝m v ，E k ＝12m v 2 所以E k ＝p 22m即：E kY ∶E kα＝m ∶M由能量守恒得Δmc 2＝E kY ＋E kαΔm ＝E kαc 2⎝ ⎛⎭⎪⎫M ＋m M ，其中E kα＝12m v α2＝q 2B 2R 22m ， 所以Δm ＝q 2B 2R 2(M ＋m )2Mmc 2.。

1 原子核的组成与核力[目标定位] 1.知道质子、中子的发现.2.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念.3.会写核反应方程.4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力.一、质子、中子的发现1．质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子．这个实验表明，可以用人工的方法改变原子核，把一种元素变成另一种元素．2．中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在．在实验中，他发现这种射线在磁场中不发生偏转，可见它是中性粒子流．他又测得这种射线的速度不到光速的十分之一，这样就排除了它是γ射线的可能．他还用这种射线轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核和氮核，通过测量被打出的氢核和氮核的速度，推算出这种射线的粒子的质量跟氢核的质量差不多，并把这种粒子叫做中子．二、原子核的组成1．原子核的组成：由质子和中子组成，因此它们统称为核子．2．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．3．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．4．原子核的符号：A Z X其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数．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，因而互称为同位素，例如氢的同位素11H、21H、31H.三、核力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)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，作用范围在10－15m之内．(3)核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等的．四、核反应方程1．核反应方程的定义：在核反应中，参与反应的原子核内的核子(质子和中子)将重新排列或发生转化．用原子核的符号来表示核反应过程的式子称为核反应方程．2．核反应遵从的规律：核反应遵从电荷数守恒和质量数守恒，即核反应方程两边的质量数和质子数均是守恒的．如卢瑟福发现质子的人工核反应方程可表示为：42He＋14 7N→17 8O＋11H.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、原子核的组成1．原子核中的三个整数(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)：原子核所带电荷总是质子所带电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，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，这个整数叫做原子核的质量数．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＝中性原子核外电子数．(2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．【例1】已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？答案(1)88 138 (2)88 1.41×10－17 C (3)88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)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z＝88，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.针对训练1 以下说法正确的是( )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解析钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；铍核的质量数为9，中子数为5，所以B错；同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，C错，D对．二、原子核中质子和中子的比例1．核子比例关系：较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．2．形成原因(1)若质子与中子成对地人工构建原子核，由于核力是短程力．当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．(2)若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．(3)由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．【例2】下列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．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的答案 D解析自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．因此正确答案选D.三、对核反应方程的认识1．常见的几个核反应方程：147N＋42He→178O＋11H(发现质子)94Be＋42He→126C＋10n(发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n3015P→3014Si＋＋1e(发现正电子)2．写核反应方程时应注意的问题(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向．(2)核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰．(3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化．【例3】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和中子的．(1)10 5B＋42He→13 7N＋( )(2)94Be＋( )→12 6C＋10n(3)2713Al＋( )→2712Mg＋11H(4)14 7N＋42He→17 8O＋( )(5)2311Na＋( )→2411Na＋11H答案见解析解析(1)10 5B＋42He→13 7N＋10n(2)94Be＋42He→12 6C＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子．(3)2713Al＋10n→2712Mg＋11H(4)14 7N＋42He→17 8O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子．(5)2311Na＋21H→2411Na＋11H借题发挥书写核反应方程四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒；(2)中间用箭头，不能写成等号；(3)能量守恒(中学阶段不做要求)；(4)核反应必须是实验中能够发生的．针对训练2 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.原子核的组成与同位素1．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234 90Th的原子来说( )A．x＝90 y＝90 z＝234B．x＝90 y＝90 z＝144C．x＝144 y＝144 z＝90D．x＝234 y＝234 z＝324答案 B解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选B项．2．下列说法正确的是( )A.n m X与n m－1Y互为同位素B.n m X与n－1m Y互为同位素C.n m X与n－2m－2Y中子数相差2D.235 92U核内有92个质子，235个中子答案 B解析A选项中，X核与Y核的质子数不同，不是同位素；B选项中，n m X核与n－1m Y核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素；C选项中，n m X核内中子数为n－m，n－2m－2Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；D选项中，235 92U核内有142个中子．3．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．核反应方程4．(多选)下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是( )A.94Be＋42He―→12 6C＋XB.14 7N＋42He―→17 8O＋XC.204 80Hg＋10n―→202 78Pt＋211H＋XD.239 92U―→239 93Np＋X答案AC解析根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得．5．一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：P＋2713Al―→X＋n式中P代表质子，n代表中子，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.(时间：60分钟)题组一原子核的组成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．2．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少一些D．质子和中子的质量几乎相等答案 C解析本题考查原子核结构的发现过程．3．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，B、C、D错．4．(多选)关于原子核210 83Bi，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可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，等于核外电子数，对于离子则质子数与电子数可不相等，故该核内有83个质子，核外不一定有83个电子，故A、B错误．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核核内有210个核子，其中有127个中子，故C、D正确．5．(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．题组二同位素6．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以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解析氦是2号元素，质量数为3的氦同位素为32He.7．(多选)228 88Ra是镭226 88Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有( )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答案AC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．由此可知这是镭的两种同位素，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，由于它们的核外电子数相同，因此它们的化学性质也相同．题组三核力8．(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．原子核内任意两个核子间都有核力作用C．核力是原子核能稳定存在的原因D．核力是一种短程强作用力答案CD9．下列关于核力的说法正确的是( )A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内D．核力与电荷有关答案 C解析核力是短程力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．题组四核反应方程10．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①31H＋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．11．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为16 8O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是( ) A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案 C解析根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D三项错误．12．(多选)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，则下列判断正确的是( )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答案AD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．13．放射性元素210 84Po衰变为206 82Pb，此衰变过程的核反应方程是________；用此衰变过程中发出的射线轰击199F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是________．答案210 84Po―→206 82Pb＋42He42He＋199F―→2210Ne＋11H解析根据衰变规律，此衰变过程的核反应方程是210 84Po―→206 82Pb＋42He.用α射线轰击19 9F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是：42He＋19 9F―→2210Ne＋11H高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2012届高三物理一轮复习导学案十八、原子和原子核（3）原子核的组成、核力和核能【目标】1、知道原子核的组成和核力的概念2、理解核能的概念，知道获得核能的两种途径【导入】一、原子核的组成：原子核由质子和中子（统称为核子）组成．原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数；原子核质量数A=质子数Z十中子数N。

二、核反应某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．三、核力：核子之间的引力．1、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．2、是一种强相互作用．3、是一种近程力（当两个核子间距r＜2×10-15m时才发生作用）．只有相邻的核子间才有核力作用．四、核能（原子核的结合能）1、核能．克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干个单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫原子核的结合能，简称核能．例如11H+ 1n→21H+△E （△E=2.22 MeV）2．核能的计算根据爱因斯坦的质能方程 E=mc2或△E=△m c2；其单位有两种选择方法：（1）m或△m用“kg”，c用“m／s，”则 E（或△E）的单位为“J”（2）m或△m用“u”（原子质量单位），则E（或△E）的单位用uc2，根据1u相当于931.5 MeV能量公式变为E＝m × 931.5 MeV或△E=△m ×931.5 MeV；E（或△E）的单位为“MeV”．3．获得核能的两种途径：（1）重核的裂变：重核分裂成两个（或两个以上）中等质量核时要释放能量，这种核反应叫裂变．铀核裂变的反应为：23592U+ 1n→13954Xe+9538Sr+ 21n +217MeV在一定条件下，如铀块大于临界体积时，裂变反应是链式反应，会放出大量能量．原子弹爆炸是激烈的裂变反应．秦山核电站和大亚湾核电站也是利用裂变反应．（2）轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核的变化．例如氘核和氚核聚合成氦核．21H＋31H→42He＋1n＋17.6MeV10-15 mm以下距离内，聚变称为热核反应．氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤性武器，太阳内部进行着激烈的热核反应。

1．原子核的组成与核力[学习目标] 1.掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念．(重点)2.知道核力的概念及特征．(重点)3.知道核反应的定义，会正确书写核反应方程．一、原子核的组成1．质子的发现(如图所示)2．中子的发现(如图所示)3．原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子．4．原子核的符号．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，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素：11H、21H、31H.二、核力1．核力原子核内核子之间的相互作用力．2．核力的特征(1)核力是强力，在原子核内，核力比库仑力大得多．(2)核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失．(3)核力与电荷无关，质子与质子，质子与中子，以及中子与中子之间的核力是相等的． 3．原子核的稳定性质子数越多的原子核，就需要有更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定的原子核中，中子的数量多于质子．三、核反应 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，质量数和电荷数守恒．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)原子核的核子数等于质子数．(×) (2)在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素． (√) (3)原子核内的质子间均存在核力和库仑力． (×) (4)稳定原子核的质子数总是与中子数相等．(×)(5)对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用．(√) (6)卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程． (√) (7)核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写． (×)2．(多选)下列说法正确的是( ) A ．n m X 与nm －1Y 互为同位素 B ．n m X 与n －1m Y 互为同位素 C ．n m X 与n －2m －2Y 中子数相同D ．23592U 核内有92个质子，235个中子BC [A 选项中，X 核与Y 核的质子数不同，不是互为同位素；B 选项中nm X 核与n －1m Y 核质子数都为m ，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C 选项中nm X 核内中子数为n －m ，n －2m －2Y 核内中子数为(n －2)－(m －2)＝n －m ，所以中子数相同；23592U 核内有143个中子，而不是235个中子．]3．(多选)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 8O y ＋94Be→z ＋126Cx 、y 和z 是3种不同的粒子，下列说法正确的是( )A ．x 为α粒子B ．x 为质子C．y为α粒子D．z为电子BC[根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子11H，y为42He即α粒子，z为中子10n.]1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．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(1)质子数相同，化学性质相同．(2)中子数不同，质量数不同．【例1】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？[思路点拨](1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有相等的关系．(2)原子核的质量数等于核子数．(3)带电粒子垂直进入匀强磁场，洛仑兹力提供向心力．[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≈1.41×10－17 C.(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为洛伦兹力，故有Bqv ＝m v 2r ，r ＝mvqB.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. [答案] (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88(4)113∶114原子核的“数”与“量”辨析(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．1．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是( )A ．核外有82个电子，核内有207个质子B ．核外有82个电子，核内有82个质子C ．核内有82个质子，207个中子D ．核内有125个核子B [在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个．根据质量数等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125.只有选项B 正确．]1重的原子核，中子数大于质子数．越重的原子核，两者相差越多．2．形成原因及原子核的稳定性(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性．(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．所以，原子核的大小也受到限制．【例2】(多选)核子结合成原子核的下列说法中，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为原子核时，其间势能一定减小D．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CD[由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知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，在此过程中核力必做正功，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；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，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．](1)核力是强力，只存在于相邻核子之间．(2)核力的存在与核子是否带电及电性无关．(3)原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关．2．(多选)关于核力，下列说法中正确的是( )A．原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用B．核力既可能是引力，又可能是斥力C．核力对核子做正功，原子核要释放核能D．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用AC[核力有时表现为引力，有时表现为斥力，但不是说核力既可能是引力，又可能是斥力，故B错误；核力是短程力，只有在2.0×10－15m左右的范围内起作用，故A正确，D错误；核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故C正确．]1用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变． 2．核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．3．原子核人工转变的三大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：14 7N ＋42He→17 8O ＋11H(2)1932年查德威克发现中子的核反应：94Be ＋42He→12 6C ＋10n(3)1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al ＋42He→3015P ＋10n ；3015P→3014Si ＋01e.【例3】 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20480Hg ，反应过程可能有两种：①生成20278Pt ，放出氦原子核；②生成20278Pt ，同时放出质子、中子．写出上述核反应方程．[解析] (1)94Be ＋11H→95B ＋10n (2)①20480Hg ＋10n→20278Pt ＋32He ②20480Hg ＋10n→20278Pt ＋211H ＋10n [答案] 见解析书写核反应方程的四条重要原则(1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)能量守恒(中学阶段不作要求)； (4)核反应必须是实验中能够发生的．3．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、中子和正电子的． (1)105B ＋42He→137N ＋( ) (2)94Be ＋( )→126C ＋10n (3)2713Al ＋( )→2712Mg ＋11H(4)147N ＋42He→178O ＋( )(5)2311Na ＋( )→2411Na ＋11H(6)2713Al ＋42He→10n ＋( )；3015P→3014Si ＋( ) [解析] (1)105B ＋42He→137N ＋10n (2)94Be ＋42He→126C ＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子． (3)2713Al ＋10n→2712Mg ＋11H (4)147N ＋42He→178O ＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子． (5)2311Na ＋21H→2411Na ＋11H (6)2713Al ＋42He→10n ＋3015P ；3015P→3014Si ＋ 0＋1e(正电子)此核反应使约里奥·居里夫妇首次发现了正电子． [答案] 见解析1．某种元素的原子核用AZ X 表示，下列说法中正确的是( ) A ．原子核的质子数为Z ，中子数为A B ．原子核的质子数为Z ，中子数为A －Z C ．原子核的质子数为A ，中子数为Z D ．原子核的质子数为A －Z ，中子数为ZB [根据原子核的符号的含义：A 表示质量数，Z 表示质子数，则中子数为A —Z ，所以B 正确．]2．对原子核的组成，下列说法正确的是( )A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．自然界中不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子D[由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确. ]3．下列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．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的D[自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．]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＋________[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)．[答案]见解析。