2017-2018學(xué)年同步備課套餐之物理教科版選修3-5講義：第3章 原子核 1

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1原子核的組成與核力學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道原子核的組成，學(xué)會(huì)正確書寫原子核的符號(hào)。2.了解質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)過程.3。掌握核反應(yīng)方程的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)書寫核反應(yīng)方程一、原子核的組成知識(shí)梳理1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年,盧瑟福用鐳放射出的粒子轟擊氮原子核，從氮核中打出了一種新的粒子，測(cè)定了它的電荷和質(zhì)量，確定它是氫原子核，叫做質(zhì)子，用p或h表示，其質(zhì)量為mp1.671027_kg.2中子的發(fā)現(xiàn)（1)盧瑟福的預(yù)言:原子核內(nèi)可能還有一種不帶電的粒子，名字叫中子(2)查德威克的發(fā)現(xiàn)：用實(shí)驗(yàn)證明了中子的存在,用n表示，中子的質(zhì)量非常接近質(zhì)子的質(zhì)量3原子核的組成（1）核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常

2、微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)(2)電荷數(shù)（z）：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)(3）質(zhì)量數(shù)（a）:原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等,所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)4同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素例如：氫有三種同位素，分別是h、h、h.即學(xué)即用判斷下列說法的正誤（1)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分,統(tǒng)稱為核子（）(2)原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù),也就是這種元素的原子

3、序數(shù)（）（3）同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)（)（4)原子核內(nèi)的核子數(shù)與它的核電荷數(shù)不可能相等（)二、核力導(dǎo)學(xué)探究1試估算兩個(gè)質(zhì)子之間的萬有引力和庫侖力的大小假設(shè)質(zhì)子間的距離為0.81015 m，質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1 836倍，已知電子質(zhì)量約為9.11028 g，引力常量為g6.71011 m3kg1s2，靜電力常量k9.0109 nm2c2，基本電荷e1。61019 c萬有引力能將核子聚集在一起嗎？答案兩個(gè)質(zhì)子間的萬有引力f萬31034 n,庫侖力f庫360 n，所以,萬有引力不能將核子聚集在一起2在較輕的原子核(如he、o、c、n)中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)大致相等，在較重的原子核(如u、th）中中子

4、數(shù)大于質(zhì)子數(shù),而且越重的原子核，兩者相差越多試從核力的特點(diǎn)對(duì)上述現(xiàn)象做出解釋,并說明原子核能無限地增大嗎？答案(1)由于核力是短程力，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了這時(shí)，不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子,中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，故較重的原子核內(nèi)中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)(2）穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多,由于核力作用范圍有限，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間距離會(huì)大到其間根本沒有核力作用，這時(shí)即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的，所以原子核不能無限地增大知識(shí)梳理1核力（1）核力：

5、核子之間的相互作用力,稱為核力，也稱強(qiáng)力(2)核力的特征在核的線度內(nèi),核力比庫侖力大得多；核力是短程力，當(dāng)兩核子中心相距大于核子本身線度時(shí),核力幾乎完全消失；核力與電荷無關(guān),質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子以及中子與中子之間的核力是相等的2原子核中質(zhì)子和中子的比例由于核力是短程力，自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的原子核，兩者相差越多即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1）原子核中的質(zhì)子是靠自身的萬有引力聚在一起的()(2)在原子核的線度內(nèi)，核力比庫侖力大得多（）（3)核力與電荷有關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子之間的核力是不相等的(）（4)只要原子核中的質(zhì)子數(shù)與中

6、子數(shù)相等，原子核就可以無限地增大（)三、核反應(yīng)知識(shí)梳理1核反應(yīng)：用一定能量的粒子轟擊原子核，改變了核的結(jié)構(gòu)，我們把這樣的過程叫做核反應(yīng)2核反應(yīng)的實(shí)質(zhì):以基本粒子(粒子、質(zhì)子、中子等)為“炮彈”去轟擊原子核(靶核x），從而促使原子核發(fā)生變化，生成了新原子核(y),并放出某種粒子3常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)有:a盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：nheohb查德威克發(fā)現(xiàn)中子：behecnc居里夫婦人工制造同位素:healnpp具有放射性：psi01e.4遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒即學(xué)即用判斷下列說法的正誤（1）在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒()（2)核反應(yīng)過程是不可逆的，核反應(yīng)方程中只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向

7、（)（3)只要符合質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒能寫出的核反應(yīng)方程，都是實(shí)際存在的(）一、原子核的組成1原子核(符號(hào)x)2基本關(guān)系核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)，質(zhì)量數(shù)(a）核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)3同位素(1)定義：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置（2)化學(xué)性質(zhì)的決定因素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，也決定了電子在核外分布的情況，進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì)(3）氫的同位素：氕(h)，氘(h），氚(h）例1已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226。試問：(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)鐳核所帶電荷量是多少?(保留三位有效數(shù)字）(3)呈電中

8、性的鐳原子，核外有幾個(gè)電子？答案(1)88138(2）1。411017 c（3）88解析（1）鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88,中子數(shù)n等于原子核的質(zhì)量數(shù)a與質(zhì)子數(shù)z之差，即naz22688138。（2）鐳核所帶電荷量qze881.61019 c1.411017 c。(3）核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。針對(duì)訓(xùn)練1在粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)中，粒子可以表示為he，he中的4和2分別表示（)a4為核子數(shù)，2為中子數(shù)b4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)c4為核外電子數(shù),2為中子數(shù)d4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)答案b解析根據(jù)x所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的核

9、電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù).he符號(hào)的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2，he符號(hào)左上角表示的是核子數(shù),即為4，故選項(xiàng)b正確二、核力及原子核中質(zhì)子和中子的比例例2下列關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是()a原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等b穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多c原子核都是非常穩(wěn)定的d對(duì)于較重的原子核,由于核力的作用范圍是有限的，如果繼續(xù)增大原子核,形成的核也一定是不穩(wěn)定的答案d解析自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多三、對(duì)

10、核反應(yīng)方程的認(rèn)識(shí)1用原子核的符號(hào)來表示核反應(yīng)過程的式子稱為核反應(yīng)方程一般用下列通式表示itiri表示為入射粒子，t為靶原子核，r為生成的原子核,i為出射粒子2寫核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意的問題（1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方向不能用等號(hào)連接,只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向(2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰（3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化例3完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子的（1）bhen()(2）be()cn（3)al（)mgh(4）nheo(）（5）uth（）(6）na（)nah(7)alhen（）；psi

11、(）答案見解析解析（1)bhenn（2)behecn此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子（3）alnmgh（4）nheoh此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子(5)uthhe(6)nahnah(7)alhenp(磷30放射性同位素)psi 01e（正電子)書寫核反應(yīng)方程四條重要原則(1）質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2）中間用箭頭，不能寫成等號(hào);（3）能量守恒（中學(xué)階段不作要求)；(4)核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)中能夠發(fā)生的針對(duì)訓(xùn)練21993年，中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素pt，制取過程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶be產(chǎn)生快中子;(2）用快中子轟擊汞hg，反應(yīng)過程可能有兩種：生成pt，放出氦原

12、子核;生成pt，同時(shí)放出質(zhì)子、中子寫出制取過程中涉及到的核反應(yīng)方程答案見解析解析根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，確定新生核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫出核反應(yīng)方程，如下：(1）behbn(2)hgnpthehgnpt2hn1以下說法正確的是(）a.th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234b。be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9,鈹核的中子數(shù)為4c同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)d同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)答案d解析釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以a錯(cuò);鈹核的質(zhì)量數(shù)為9,中子數(shù)為5,所以b錯(cuò)；同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，即質(zhì)量數(shù)不同,c錯(cuò)，d對(duì)2（多選

13、）下列說法正確的是（）a核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發(fā)生b核力可能是引力,也可能是斥力核力把核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核，但又不會(huì)融合在一起c相鄰的質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都有核力d核力是一種弱相互作用力，在其作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多答案abc解析核力作用的范圍在1015 m區(qū)域內(nèi)，只在鄰近核子間發(fā)生，是短程力,a對(duì);核力可能表現(xiàn)為引力，也可能表現(xiàn)為斥力，b對(duì)；核力是質(zhì)子、中子之間的強(qiáng)相互作用力，c對(duì);核力是一種強(qiáng)相互作用力，d錯(cuò)3（多選）鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：alhexn.下列判斷正確的是(）a.n是質(zhì)子b。n是中子cx是si的同位素dx是p的同

14、位素答案bd解析由核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知，x是p，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤,選項(xiàng)d正確；n是中子,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤,選項(xiàng)b正確一、選擇題（18題為單選題，912題為多選題)1下列關(guān)于he的敘述正確的是()a.he與h互為同位素b。he原子核內(nèi)中子數(shù)為2c。he原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2d.he代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和3個(gè)中子的氦原子核答案c解析he核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2,h核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為1.兩者質(zhì)子數(shù)不等，不是同位素,a錯(cuò)誤；he原子核內(nèi)中子數(shù)為1，b錯(cuò)誤;he代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子的氦原子核，核外電子數(shù)為2，故c正確，d錯(cuò)誤2人類探測(cè)月球時(shí)發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦,它可作為未來核

15、聚變的重要原料之一氦的該種同位素應(yīng)表示為（)a.heb.hec.he d.he答案b解析氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3,故應(yīng)表示為he，選項(xiàng)b正確3關(guān)于核力,下列說法中正確的是(）a核力是一種特殊的萬有引力b原子核內(nèi)任意兩個(gè)核子間都有核力作用c核力是原子核能穩(wěn)定存在的原因d在大于原子核的線度上，核力依然存在，只是較小而已答案c4用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為onnx,對(duì)式中x、a、b的判斷正確的是（)ax代表中子，a17,b1bx代表電子，a17，b1cx代表正電子，a17，b1dx代表質(zhì)子,a17，b1答案c解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知a17，b8071，所以x可表示為01e,為

16、正電子，故c項(xiàng)正確5若用x代表一個(gè)中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對(duì)u的原子來說（)ax92y92z235bx92y92z143cx143y143z92dx235y235z325答案b解析在u中，左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù)，則y92;中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x92；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù),z23592143,所以b選項(xiàng)正確6在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，x1、x2、x3和x4各代表某種粒子hx1hennheox2behecx3 mghealx4則以下判斷中正確的是()ax1是質(zhì)子 bx2是中子cx3是電子 dx4是質(zhì)子答案

17、d解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知,x1為h，a錯(cuò)；x2為h,b錯(cuò)；x3為n，c錯(cuò)；x4為h,d對(duì)7下列對(duì)核力的認(rèn)識(shí)正確的是()a任何物體之間均存在核力b核力廣泛存在于自然界中的核子之間c核力只存在于質(zhì)子之間d核力只發(fā)生在相距1015 m內(nèi)的核子之間答案d解析由核力的特點(diǎn)知道，只有相距1015 m內(nèi)的核子之間才存在核力，核力發(fā)生在質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子及中子與中子之間，由此知d正確，a、b、c錯(cuò)誤8下列說法正確的是（)a.x與y互為同位素b。x與y互為同位素c。x與y中子數(shù)相差2d.u核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子，235個(gè)中子答案b解析a選項(xiàng)中，x核與y核的質(zhì)子數(shù)不同，不是同位素b選項(xiàng)中，x核與y核質(zhì)

18、子數(shù)都為m，而質(zhì)量數(shù)不同，所以互為同位素c選項(xiàng)中，x核內(nèi)中子數(shù)為nm，y核內(nèi)中子數(shù)為（n2）（m2)nm，所以中子數(shù)相同d選項(xiàng)中，u核內(nèi)有143個(gè)中子9關(guān)于x，下列說法正確的是()a它表示一個(gè)原子b它表示一個(gè)原子核c它表示原子核中有12個(gè)質(zhì)子d它表示原子核中有12個(gè)中子答案bcd解析x表示一個(gè)原子核，且電荷數(shù)為12（即12個(gè)質(zhì)子),質(zhì)量數(shù)為24(中子數(shù)為241212）,故b、c、d正確10下面是四個(gè)核反應(yīng)方程，x表示質(zhì)子的是（）a.behecxb。nheoxc.alnmgxd。alhepx答案bc解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得b、c項(xiàng)中x的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，所以b、c項(xiàng)中x為質(zhì)子11

19、以下說法中正確的是（）a原子中含有帶負(fù)電的電子,所以原子帶負(fù)電b原子核中的中子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等c用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分d絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子答案cd解析原子中除了有帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的原子核，故a錯(cuò);原子核中的中子數(shù)不一定跟核外電子數(shù)相等,故b錯(cuò)；正是用粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故c正確；因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子,故d正確12一個(gè)質(zhì)子以1.0107 m/s的速度撞一個(gè)靜止