物理第十九章原子核知识点总结与测试
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第1节原子核的组成1.物质发射射线的性质称为放射性。
放射性元素自发地发出射线的现象,叫做天然放射现象。
2.α射线是高速氦核流,β射线是高速电子流,γ射线是光子流。
3.原子核由质子和中子组成。
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子,1932年查德威克证实了中子的存在。
4.1896年,法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象,揭开了人们研究原子核结构的序幕。
一、天然放射现象1.1896年,法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。
2.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。
3.原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于83的元素,有的也能放出射线。
4.玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素,命名为钋(Po)和镭(Ra)。
二、三种射线1.α射线:实际上就是氦原子核,速度可达到光速的110,其电离能力强,穿透能力较差,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
2.β射线:是高速电子流,它速度很大,可达光速的99%,它的穿透能力较强,电离能力较弱,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
3.γ射线:呈电中性,是能量很高的电磁波,波长很短,在10-10 m以下,它的电离作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。
三、原子核的组成1.质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。
2.中子的发现(1)卢瑟福预言:原子核内可能还存在另一种粒子,它的质量与质子相同,但是不带电,他把这种粒子叫做中子。
(2)查德威克用α粒子轰击铍(49Be)原子核获得了中子。
3.原子核的组成原子核由质子、中子组成,它们统称为核子。
4.原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数,等于原子序数。
5.原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。
6.原子核的符号表示A 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。
7 核聚变8 粒子和宇宙疱丁巧解牛知识·巧学一、核聚变1.定义:轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变。
例如H21+H31→He42+n12。
聚变发生的条件(1)要使轻核聚变,就必须使轻核接近核力发生作用的距离10—15m,但是原子核是带正电的,要使它们接近10-15m就必须克服电荷间很大的斥力作用,这就要求原子核具有足够的动能.要使原子核具有足够大的动能,就要给核加热,使物质达到几百万摄氏度的高温.(2)在高温下,原子已完全电离,形成物质第四态——等离子态,等离子体的密度及维持时间达到一定值时,才能实现聚变.3。
轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量,由于温度较高,所以聚变也称为热核反应.联想发散原子弹爆炸时,能产生这样的高温,然后引起轻核的聚变,氢弹就是根据这一原理制成的.太阳等许多恒星内部都进行着剧烈的核聚变,温度高达107K以上,向外释放大量的能量,地球只接收了其中的二十亿分之一左右。
4。
聚变与裂变的比较(1)能用于热核反应的原料极其丰富,裂变的原料比较稀缺.(2)同样情况下聚变放出的能量比裂变大.(3)热核反应后的遗留物对环境污染小,这一点裂变无法相比。
二、受控热核反应1.热核反应的优点(与裂变相比)(1)产生的能量大;(2)反应后生成的放射性物质易处理;(3)热核反应的燃料在地球上储量丰富.2。
实现核聚变的难点地球上没有任何容器能够经受如此高的温度,为解决这个难题,目前有3种方法对等离子体进行约束,即引力约束、磁约束和惯性约束。
3。
热核反应的两种方式爆炸式热核反应;受控式热核反应,目前正处于探索、试验阶段。
三、“基本粒子”不基本1。
19世纪末,许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子.2.从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子,它们不是由质子、中子、电子组成。
3。
科学家进一步发现质子、中子等本身也是复合粒子,且还有着复杂的结构。
2201原子的核式结构原子核知识点1原子的核式结构模型1.(2001,上海)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高速旋转[解析] 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是:在原子中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.[答案] ACD[点拨] 熟记卢瑟福核式结构内容,容易出错的“原子的几乎全部质量”,而不是所有质量,因为电子也有很小的质量.2.(2002,广西)如图22—l—3是卢瑟福发现原子核式结构的实验装置简图.请回答下列问题:(1)实验中用了什么放射线?答:(2)实验为什么要在真空中进行?答:(3)当放射线击中靶子时会发生什么情况?答:绝大多数射线粒子,少数射线粒子,极少数射线粒子·[解析] 本题考查了α粒子散射实验的原理和实验结果.[答案](1)α射线(2)避免α粒子与空气分子相碰.(3)穿过金箔后仍沿原来的方向前进发生了较大的偏转发生大角度的散射3.在α粒子散射实验中,我们并没有考虑到α粒子跟电子碰撞,这是因为( )A.电子体积非常小,以致于α粒子碰不到它B.电子质量远比α粒子小,所以它对α粒子运动的影响极具微小C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零.[解析]α粒子的质量是电子质量的7300倍,它们之间发生相互作用时,动量的改变相等,因此,α粒子与电子碰撞就象飞行的子弹碰到一粒尘埃,电子对α粒子的作用是微不足道的,可以忽略.所以正确选项为B.[答案] B[点拨] 分析问题应抓住主要矛盾,忽略次要矛盾.4.α粒子散射实验中,当α粒子最接近原子核时,α粒子( )A.动能最小B.势能最小C.与金原子组成的系统的能量最小D.所受原子核的斥力最大[解析] α粒子接近原子核时,要克服库仑斥力做功,动能减少,电势能增加,两者相距最近时,动能最小,电势能最大,总能量守恒,根据库仑定律,距离最近时,斥力最大.[答案] AD[点拨] 利用库仑斥力做功正负来判断电势能的减增,从而判断动能改变的情况.5.英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔,为了解释实验结果,提出了原子的核式结构学说.如图22—l—2所示,O表示金属原子核的位置,曲线a b和c d表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹,能正确反映实验结果的图是( )[解析] 由于α粒子和金原子核均带正电荷,相互排斥,所以D 是正确的.[答案] D[点拨] 根据实验结果建立物理模型,是物理学的基本研究方法之一,卢瑟福对原子模型的研究,就是采用这一基本物理方法。
第十九章单元测试题一、选择题1.为了探究宇宙起源,“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中寻找“反物质”。
所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。
“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反。
由此可知反氢原子是( )A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子构成2.科学家们并不比常人有太多的身体差异,只是他们善于观察,勤于思考,有更好的发现问题、探究问题的毅力。
下列规律或定律与对应的科学家叙述正确的是( ) A.亚里士多德与自由落体规律B.开普勒与万有引力定律C.爱因斯坦与质能方程、相对论D.牛顿与能量守恒定律3.关于天然放射现象,下列说法正确的是( )A.任何原子核都能自发地放出射线,称为天然放射现象B.放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线4.据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦教离奇身亡,英国警方调查认Po),若该元素发生α衰变,半衰期是为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(21084138天,衰变方程为210 84Po→X+42He+γ,则下列说法中正确的是( )A.X原子核含有有206个核子,有122个中子B. 100 g的210 84Po经276天,已衰变的质量为75 gC.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D.原子核内的核子间存在相互作用的核力5.放射性同位素电池是一种新型电池,它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用,射线的动能被吸收后转变为内能,再通过换能器转化为电能的一种装置。
选修3-5知识点 第十九章原子核19.1原子核的组成 一、天然放射现象1、 物质发射射线的性质称为放射性,它可以穿透黑纸使照相底片感光2、 具有放射性的元素称为放射性元素。
3、 放射性的元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。
、射线到底是什么1、三种射线分别叫做带正电荷a 射线、带负电荷B 射线和不带电丫射线。
a 射线的穿透能力最弱,丫射线的穿透能力最强。
a 射线是咼速粒子流,粒子带正电,电荷量是电子的2倍,质量是氢原子的4倍,电子质量的7300倍,实际上就是氦原子核中子n :不带电,质量与质子相等。
核子:质子和中子组成的原子核。
① 核电荷数Z= 质子数=原子序数二荷外电子数② 质量数A=核子数=质子数+中子数 例如:23592U ――铀原子核:有92个质子,143个中子。
质量数为235。
5、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。
2、 3、 4、B 射线是高速电子流。
丫射线是能量很高的电磁波。
5、 a 射线,B 射线都是咼速运动的粒子, 能量很高,丫射线是波长很短的光子,能 6、 量也很高。
三、原子核的组成1、 质子p :它是氢原子核,带正电,电量与电子相等。
1^=1.6726231x10^^3、4、 原子核中的两个等式:2、6、几种常用的原子核的表示19.2放射性元素的衰变一、原子核的衰变原子核放出a或B粒子,由于核电荷数变了,它在周期表中的位置就变了,变成另一种原子核。
我们把这种变化称为原子核的衰变。
-1、a衰变:原子核放出a粒子的衰变,以a射线形式释放a粒子。
①原子核衰变• 一一时电荷数和质量数都守恒即方程两边:上标相加左右相等,下标相加左右也相等。
②a衰变:原子核内少两个质子和两个中子2、B衰变:原子核放出B粒子的衰变,以B射线形式释放B粒子。
A Y+丁-产0①电子的质量数为0、电荷数为-1,可以把电子表示为0-i e②B衰变:原子核内的一个中子变成质子,同时放出一个电子。
积盾市安家阳光实验学校第5节核力与结合能「基础达标练」1.对核力的认识,下列说法正确的是( )A.任何物体之间均存在核力B.核力广泛存在于自然界中的核子之间C.核力只存在于质子之间D.核力只发生在相距1.5×10-15m的核子之间,大于0.8×10-15m为吸引力,而小于0.8×10-15 m为斥力解析:选D 由核力的特点知道,只有相距1.5×10-15 m以内的核子之间存在核力,核力发生在核子之间,由此知D正确,A、B、C错误.2.关于核力和结合能,下列说法正确的是( )A.强力是原子核内部的力,弱力是原子核外部的力B.强力和弱力都是短程力,其力程均在10-18米之内C.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性D.组成原子核的核子越多,它的结合能越低解析:选C 强力和弱力都是短程力,都是原子核内部的力,强力作用范围在1.5×10-15 m之内,弱力力程在10-18 m之内,A、B错;原子核的结合能于使其完全分解成自由核子所需的能量,而组成原子核的核子越多,它的结合能越高,D错误.3.下列物理学史描述正确的是( )A.玛丽·居里提出原子的核式结构学说B.卢瑟福通过α粒子散射发现了电子C.查德威克在原子核人工转变的中发现了质子D.爱因斯坦质能方程为核能的利用提供了理论依据解析:选D 卢瑟福提出原子的核式结构学说,选项A错误;汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子,选项B错误;查德威克在原子核人工转变的中发现了中子,选项C错误;爱因斯坦质能方程为核能的利用提供了理论依据,选项D正确.4.为爱因斯坦对物理学的巨大贡献,国将为“物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法中正确的是( )A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成反比B.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量,表明此过程出现了质量亏损C.根据ΔE=Δmc2不能计算核反的能量D.E=mc2中的E是发生核反过程中释放的核能解析:选B E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比,故A错误;一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量,根据爱因斯坦质能方程知,该过程有质量亏损,故B 正确;根据ΔE =Δmc 2可计算核反的能量,故C 错误;E =mc 2中的E 是物体蕴含的能量,不是核反中释放的核能,释放的核能为ΔE=Δmc 2,故D 错误.5.中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解,核反方程为γ+D→p+n ,若分解后中子、质子的动能可视为相,则中子的动能是( )A.12[(m D -m p -m n )c 2-E ] B.12[(m D +m n -m p )c 2+E ] C.12[(m D -m p -m n )c 2+E ] D.12[(m D +m n -m p )c 2-E ] 解析:选C 氘核分解为核子时,要吸收能量,质量增加,本题核反过程中γ射线的能量E 对质量的增加和中子与质子动能,即E =Δmc 2+2E k =(m p +m n -m D )c 2+2E k ,得E k =12[E -(m p +m n -m D )c 2]=12[(m D -m p -m n )c 2+E ],故选C.6.铀原子核发生衰变时衰变方程为 92238U→ 90234Th +X ,其中 92238U 、 90234Th 、X 的质量分别为m 1、m 2、m 3,光在真空中的传播速度为c ,则( )A .X 是电子B .m 1=m 2+m 3C .衰变时释放的能量为(m 1-m 2-m 3)c 2D .若提高温度, 92238U 半衰期将会变小解析:选C 根据电荷数守恒、质量数守恒知,X 原子核中的电荷数为2,质量数为4,是氦核,故A 错误;依据质量亏损,则m 1>m 2+m 3,故B 错误;根据爱因斯坦质能方程得,释放的能量ΔE =(m 1-m 2-m 3)c 2,故C 正确;半衰期的大小与温度无关,故D 错误.7.在能源需求剧增的社会,核能作为一种能源被各国竞相利用.核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,钚的一种同位素23994Pu 的半衰期为24 100年,其衰变方程为 94239Pu→X+24He +γ,下列有关说法中正确的是( )A .X 原子核中含有92个中子B .钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力C .20克的 94239Pu 经过48 200年后,还有10克未衰变 D .钚核衰变前的质量大于衰变后X 、He 核的质量之和解析:选D 根据质量数守恒和电荷数守恒得钚衰变方程为 94239Pu→ 92235X +24He +γ,故X 的电荷数为92,质量数为235,中子数为143,故A 错误;钚衰变发出的γ射线是波长很短的光子,不带电,具有很强的穿透能力,故B 错误;根据半衰期公式:m =m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ=20×⎝ ⎛⎭⎪⎫1248 20024 100=20×⎝ ⎛⎭⎪⎫122=5 g ,故C 错误;由于衰变时释放巨大能量,根据E =mc 2,衰变过程总质量减小,故D 正确.8.4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He),同时释放出正电子(01e).已知氢核的质量为m p ,氦核的质量为m α,正电子的质量为m e ,真空中光速为c .计算每次核反中的质量亏损及氦核的比结合能.解析:质量亏损Δm =4m p -m α-2m e ,根据爱因斯坦质能方程可知,氦核的比结合能为E 0=Δmc24=4m p -m α-2m e c24.答案:4m p -m α-2m e 4m p -m α-2m e c24「能力提升练」9.已知氘核(12H)的比结合能为1.1 MeV ,氦核(23He)的比结合能为2.57 MeV ,两个氘核结合成一个氦核的反方程为12H +12H→23He +01n ,此核反( )A .放出3.31 MeV 能量B .放出5.51 MeV 能量C .放出5.88 MeV 能量D .吸收1.83 MeV 能量 解析:选A 12H +12H→23He +01n ; 聚变反前两个12H 的总结合能为E 1=1.1×4 MeV=4.4 MeV反后生成的氦核的结合能为E 2=2.57×3 MeV=7.71 MeV所以反释放的核能ΔE =E 2-E 1=(7.71-4.4)MeV =3.31 MeV ,故A 正确,B 、C 、D 错误.10.钴60是金属元素钴的放射性同位素之一,其半衰期为5.27年.它会通过β衰变放出能量高达315 keV 的高速电子而衰变为镍60,同时会放出两束γ射线,其能量分别为1.17 MeV 及1.33 MeV.钴60的用非常广泛,几乎遍及各行各业.在农业上,常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜;在工业上,常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制;在医学上,常用于癌和肿瘤的放射治疗.关于钴60下列说法正确的是( )A .衰变方程为2760Co→2860Ni + 0-1eB .利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流C .钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收D .钴60衰变过程中不会有质量亏损解析:选A 根据电荷数守恒、质量数守恒,知钴60发生β衰变的衰变方程为2760Co→2860Ni +-10e ,故A 正确;钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线,故B 错误;钴60半衰期太长,且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大,不能作为药品的示踪原子,故C 错误;所有衰变都会有质量亏损,故D 错误.11.(多选)下列说法中正确的是( )A .黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关B .钍的半衰期为24天,1 g 钍( 90234Th)经过120天后还剩0.2 g 钍C .放射性同位素 90234Th 经α、β衰变会生成 86220Rn 其中经过了3次α衰变和2次β衰变D .比结合能越大,原子核中核子结合的越牢固,原子核越稳解析:选CD 一般物体辐射电磁波的情况与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关;但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关,故A 错误;钍的半衰期为24天,1 g 钍( 90234Th)经过120天后,经历5个半衰期,1 g 钍经过120天后还剩m =m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫125=0.031 25 g ,故B错误; 90234Th 衰变成 86220Rn ,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故C 正确;比结合能越大,原子核越稳,越牢固,故D 正确.12.核反方程 715N +11H→ 612C +X +ΔE 中, 715N 的质量为m 1,11H 的质量为m 2, 612C 的质量为m 3,X 的质量为m 4,光在真空中的速度为c ,则下列判断正确的是( )A .X 是23He ,ΔE =(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2B .X 是24He ,ΔE =(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2C .X 是23He ,ΔE =(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D .X 是24He ,ΔE =(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2解析:选B 根据核反方程中质量数和电荷数守恒有X 的质量数m =15+1-12=4,核电荷数z =7+1-6=2,所以X 为氦核(24He).该反过程中质量亏损为Δm =m 1+m 2-m 3-m 4,所以释放的核能为ΔE =(m 1+m 2-m 3-m 4)c 2,故A 、C 、D 错误,B 正确.13.三个α粒子结合成一个碳126C ,已知碳原子的质量为12.000 0 u ,氦原子的质量为4.002 6 u .(1 u =1.66×10-27kg)(1)写出核反的方程;(2)这个核反放出的能量是多少焦? (3)这个能量合多少兆电子伏? 解析:(1)324He→ 612C +ΔE .(2)Δm =3×4.002 6 u-12.000 0 u =0.007 8 uΔm =0.007 8×1.66×10-27kg =1.294 8×10-29kgΔE =Δmc 2≈1.165×10-12J.(3)ΔE =1.165×10-121.6×10-19 eV≈7.28×106eV =7.28 MeV.答案:(1)324He→ 612C +ΔE (2)1.165×10-12 J(3)7.28 MeV14.一个静止的铀核 92232U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 90228Th(原子质量为228.028 7 u).(已知1原子质量单位1 u =1.67×10-27kg,1 u 相当于931.5 MeV 的能量)(1)写出铀核的衰变反方程;(2)算出该衰变反中释放出的核能;(3)若释放的核能转化为核的动能,则α粒子的动能为多少? 解析:(1) 92232U→ 90228Th +24He.(2)质量亏损:Δm =m U -m α-m Th =0.005 9 u ΔE =0.005 9×931 MeV=5.5 MeV.(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相p Th +(-p α)=0 p Th =p α E kTh =p 2Th2m ThE kα=p 2α2m αE kTh +E kα=ΔE所以钍核获得的动能E kTh =m αm α+m Th ·ΔE =44+228×5.5 MeV=0.09 MeV解得E kα=5.5 MeV -0.09 MeV =5.41 MeV.答案:(1) 92232U→ 90228Th +24He (2)5.5 MeV (3)5.41 MeV。
疱丁巧解牛知识·巧学一、天然放射现象1.放射性铀和含铀的矿物质都能够发出看不见的射线,这种射线可以使包在黑纸箱里的照相底片感光.物体放射出射线的性质叫做放射性.深化升华射线是从原子核内部发出的,说明原子核不是最小结构,原子核可以再分。
2。
放射性元素具有放射性的元素叫做放射性元素.放射性并不是少数几种元素才有的.研究发现,原子序数大于或等于83的所有元素,都能自发地放出射线,原子序数小于83的元素,有的也具有放射性,元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象,现在用人工的方法也可以制造放射性同位素。
记忆要诀原子序数大于等于83的所有元素都有放射性。
原子序数小于83的元素,有的也具有放射性。
3。
天然放射性元素:能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素。
虽然具有天然放射性元素的种类很多,但它们在地球上的含量很少.4。
天然放射现象发现的意义:原子核具有复杂的结构,实际上人们认识到原子核具有复杂结构就是从天然放射性开始的.联想发散原子核内部的消息,最早来自天然放射现象.人们从破解天然放射现象入手,一步步揭开了原子核的秘密.如果一种元素具有放射性,那么不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响,也就是说,放射性与元素存在的状态无关,放射性仅与原子核有关.因此,原子核不是组成物质的最小微粒,也存在着一定结构.二、射线到底是什么1.研究方法:让放射线通过电场或磁场来研究其性质。
把样品放在铅块的窄孔底上,在孔的对面放着照相底片,在没有磁场时,发现在底片上正对孔的位置感光了.若在铅块和底片之间放一对磁极,使磁场方向跟射线方向垂直,结果在底片上有三个地方感光了,说明在磁场作用下,射线分为三束,表明这些射线中有的带电,有的不带电,由三种粒子组成,如图19-1-1.图19-1-12.各种射线的本质和特性(1)α射线:卢瑟福经研究发现,α射线粒子带两个单位正电荷,质量数为4,即α粒子是氦核,其速度是光速的1/10,有较大的动能.特性:贯穿本领小,但电离作用强,能使沿途中的空气电离。
物理第十九章原子核知识点总结与测试
一、知识点总结
(一)基本知识
1.概念
(1)放射性:物质发射射线的性质.
(2)放射性元素:具有放射性的元素.元素的放射性与元素的存在状态、外界温度和
压强等无关.放射性元素发出的射线与核外电子无关,射线来自原子核.
(3)天然放射现象:放射性元素自发地发出射线的现象
2.放射性:原子序数大于或等于83的元素都具有放射性,原子序数小于83的元素
很少具有放射性.
3.三种射线:在射线经过的空间施加磁场,射线分成三束,其中两束在磁场中向不
同的方向偏转,说明这两束是带电粒子流,另一束在磁场中不偏转,说明这一束不带电,这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线,三种射线对比如下:。
4.用电场或磁场判断三种射线粒子的带电性质:让三种射线通过匀强电场,则γ射
线不偏转,说明不带电.α射线偏转方向和电场方向相同,带正电,β射线偏转方向和电场方向相反,带负电.让三种射线通过匀强磁场,则γ射线不偏转,说明不带电,α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质.
5.质子的发现:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。
6.中子的发现:查德威克用α粒子轰击铍(94Be)原子核获得了中子.
7.原子核由质子、中子组成,它们统称为核子.
8.原子核的电荷数(Z) 等于原子核质子数,等于原子序数.
9.原子核的质量数等于质子数与中子的总和。
10.原子核的符号表示: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 )
11. 同位素:具有相同的质子数而中子数不同的原子互称同位素. (二)研究放射性的意义
放射性元素能自发地发出射线,不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响.也就是说,放射性与元素存在的状态无关,放射性仅与原子核有关.因此,原子核不是组成物质的最小微粒,原子核也存在着一定结构.放射性元素来源于原子核内部。
(三)三种射线在磁场中的运动轨迹分析
把放射源放入由铅做成的容器中,射线只能从容器的小孔射
出,成为细细的一束.在射线经过的空间施加磁场,会使射线分成三束,射线在磁场中发生偏转,是因为受到洛伦兹力的作用,说明其中的两束射线是带电粒子流.根据左手定则,可以判断α射线带正电荷,β射线带负电荷,不偏转的是γ射线。
α粒子和β粒子在磁场中沿相反的方向做匀速圆周运动,且在同样的条件下,β粒子的轨道半径最小,α粒子半径大.如图19-1-1所示,轨道半径可表示为:R =mv Bq ∝mv
q
.
在同样条件下,β粒子与α粒子的轨道半径之比为R βR α=5
1 931.
加一偏转电场,也能判断三种射线的带电性质,如右图19-1-2所示.带电粒子在电场中要受电场力作用,带正电的α粒子向负极板偏转,带负电的β粒子向正极板偏转,不偏转的是γ射线.
在匀强电场中,α粒子和β粒子沿相反的方向做类平抛运动,且
在同样条件下,β粒子的偏移最大.根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀速直线运动,位移x 可表示为x =12at2=12qE m (y0v )2∝q mv2
.
(四)原子核的大小、组成和同位素 (1)
(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.
一、填空:1、一个铅原子质量数为207,原子序数为82,其核外电子有个?中子数是个
二、选择
1.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
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中子数相同
D.235 92 U核内有92个质子,235个中子
3、(2012·海口高二检测)人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从( )
A.发现电子开始的 B.发现质子开始的
C.进行α粒子散射实验开始的 D.发现天然放射现象开始的
4、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.它们的中子数相等
5、由原子核符号235 92 U,可知( )235 92 U
A.235 92 U原子核中有质子92个
B.235 92 U原子核中有电子92个
C.235 92 U原子核中有中子235个
D.235 92 U原子核中有中子143个
三、判断
(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到.( )
(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
()
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。
()
(4)α射线是由高速运动的氦核组成的,其运行速度接近光速.( )
(5)(2)β射线能穿透几毫米厚的铅板.( )
(6)(3)γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱.( )
(7)原子核的质量数等于原子数与中子数之和.( )
(8)(2)同位素的中子数相同质子数不同.( )
(9)(3)卢瑟福预言了中子的存在,查德威克通过实验发现了中子.( )
(10)
四、计算
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?
(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,它们运动的轨道半径之比是多少?
【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与质子数之差,即N =226-88=138.
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是 Z =88,Q =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.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,故有qvB =m v2r
,r =mv qB
, 两种同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同, 故r226r228=226228=113
114
.。