粵教版物理選修3-5第四章《原子核》全套學案

1、2014-2015學年度第二學期學案物理學案4.1 走進原子核【知識要點】1原子核的組成 原子核是由質子、中子構成的，質子帶正電，中子不帶電不同的原子核內質子和中子的個數(shù)并不相同 (1)原子核中的三個整數(shù) 核子數(shù)：質子和中子質量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù) 電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質子電荷的整數(shù)倍，通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù) 質量數(shù)(A)：原子核的質量等于核內質子和中子的質量的總和，而質子與中子質量幾乎相等，所以原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍，這個整數(shù)叫做原子核的質量數(shù) （2）原子核中的兩個等式 核電荷數(shù)=質子數(shù)(Z

2、)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù)質量數(shù)(A)=核子數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)（3）原子核的數(shù)學符號： 例如：氦原子核：. 氦原子核有 個質子 中子 質量數(shù) 核電荷數(shù) 核子數(shù)【問題探究】提問：原子核的電荷數(shù)是不是電荷量？原子荷的質量數(shù)是不是質量？答案：不是，原子核所帶的電荷量總是質子電荷的整數(shù)倍，那這個倍數(shù)就叫做原子核的電荷數(shù)。原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍，那這個倍數(shù)叫做原子核的質量數(shù)。1、（雙選）關于X，下列說法正確的是 ( )A它表示一個原子 B它表示一個原子核C它表示原子核中有個12質子 D它表示原子核中有個12核子2、（雙選）某種元素的原子核符號為X，則 ( )A原子核的質子數(shù)為Z，中

3、子數(shù)為A-Z B原子核的質子數(shù)為Z，核子數(shù)為AC原子核的質子數(shù)為A，中子數(shù)為Z D原子核的質子數(shù)為A，中子數(shù)為A-Z3、粒子可表示為He，則下列說法錯誤的是 ( )A粒子有4個質子 B粒子有2個中子C粒子的質量數(shù)為4 D粒子實際就是He原子核4、已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質量數(shù)是226，求：（1）鐳原子核中有幾個質子，幾個中子？（2）鐳核所帶的電量為多少？（3）若鐳原子呈中性時，它核外有幾個電子？2014-2015學年度第二學期學案物理學案4.2 核衰變與核反應方程【知識要點】1.衰變：原子核放出粒子或粒子后，變成另一種新的_，這種變化叫做原子核的衰變衰變的類型：原子核的自發(fā)衰變有兩種，一

4、種是_衰變，一種是_衰變而射線是伴隨著衰變或衰變時產(chǎn)生的2三種射線的比較射線種類實質速度貫穿本領電離本領射線_He可達到光速的差，不能穿透一層紙強射線_可達到光速的99%較強，容易穿透黑紙，能穿透_厚的鋁板較弱射線_光速強，能穿透_厚的鉛板很弱3核反應方程常見的核反應分為衰變、人工轉變、裂變、聚變等幾種類型。 無論寫哪種類型的核反應方程都應注意以下幾點：(1)必須遵守電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒的規(guī)律。 (2)核反應方程中的箭頭()表示核反應進行的方向。不能把箭頭寫成等號。（3）核反應后產(chǎn)生新原子核，所以元素符號要相應改變。1）.衰變：衰變的實質是其元素的原子核同時放出由兩個質子和兩個中子組成的粒子

5、(即氦核)，每發(fā)生一次衰變，新元素與原元素比較，荷電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4. 例如鈾原子核的衰變方程:2）.衰變：衰變的實質是其元素的原子核內的一個中子變成質子時放射出一個電子。 每發(fā)生一次衰變，新元素與原元素比較，核電荷數(shù)增加1，質量數(shù)不變。例如Th234（釷）衰變的核反應方程式：3）.衰變：衰變是伴隨著衰變和衰變同時發(fā)生的，衰變不改變原子核的電荷數(shù)和質量數(shù)。 4）.其他核反應方程式：發(fā)現(xiàn)質子的方程：(盧瑟福)發(fā)現(xiàn)中子的方程：(查德威克)4半衰期：放射性元素的原子核有_發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期放射性元素的半衰期與物質所處的物理狀態(tài)及化學狀態(tài)無關。它是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的

6、原子核才適用，僅與原子核的內部因素有關。它描述放射性元素衰變快慢。半衰期計算公式：N=N0()nm=m0()n 式中：N、m為衰變后剩余的原子數(shù)量和質量，N0、m0為衰變前原子數(shù)量和質量，n為半衰期個數(shù)【習題鞏固】1：一個放射性原子核，發(fā)生一次衰變，則它的( )A質子數(shù)減少一個，中子數(shù)不變B質子數(shù)增加一個，中子數(shù)不變C質子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個D質子數(shù)減少一個，中子數(shù)增加一個2：下列關于放射性元素的半衰期的幾種說法，正確的是( )A同種放射性元素，在化合物中的半衰期比單質中長B把放射性元素放在低溫處，可以減緩放射性元素的衰變C放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態(tài)無關，它是一個統(tǒng)計規(guī)

7、律，只對大量的原子核適用 D氡的半衰期是3.8天，若有4個氡原子核，則經(jīng)過7.6天后就只剩下一個3放射性元素發(fā)生衰變時所釋放的電子是( )A原子最外層電子 B原子的最內層電子C原子核內的中子變化為質子時產(chǎn)生的電子 D原子核內的質子變化為中子時產(chǎn)生的電子4若放射性元素A的半衰期為4天，放射性元素B的半衰期為5天，則相同質量的放射性元素A和B經(jīng)過20天，剩下的兩元素質量的比mAmB為( ) A3031 B3130C12 D215如圖所示，放射源放在鉛塊上的細孔中，鉛塊上方有勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向外已知放射源放出的射線有、三種射線，下列判斷正確的是( )A甲是射線，乙是射線，丙是射線B甲是射

8、線，乙是射線，丙是射線C甲是射線，乙是射線，丙是射線D甲是射線，乙是射線，丙是射線6放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會生成氡，其衰變方程為ThRnxy，其中( ) Ax1，y3 Bx2，y3 Cx3，y1 Dx3，y27.關于核反應的類型，下列表述是衰變的是： A BC D8.表示放射性元素碘131（）衰變的方程是A B C D9. 原子核經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍耍俳?jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?。放射性衰?#160;、和依次為A衰變、衰變和衰變 B衰變、衰變和衰變C衰變、衰變和衰變 D衰變、衰變和衰變10.原子核與氘核反應生成一個粒子和一個質子。由此可知AA=2，Z=1 B.

9、 A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=211放射性元素衰變時放出三種射線，按穿透能力由強到弱的排列順序是 Aa射線，b射線，g射線Bg射線，b射線，a射線，Cg射線，a射線，b射線Db射線，a射線，g射線12.在下列4個核反應方程中，x表示質子的是A. B. C. D.13某考古隊發(fā)現(xiàn)一古生物骸骨考古專家根據(jù)骸骨中C的含量推斷出了該生物死亡的年代，已知此骸骨中C的含量為活著的生物體中C的1/4，C的半衰期為5 730年，該生物死亡時距今約_年2014-2015學年度第二學期學案物理學案4.3 放射性同位素【知識要點】一、同位素 1原子核內的質子數(shù)決定了元素的化學性質，同種元

10、素的質子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學性質，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質不同具有相同質子數(shù)、不同中子數(shù)的原子互稱同位素例如氫的三種同位素：氕、氘、氚（ ）。 2放射性同位素 ：具有放射性的同位素叫放射性同位素 二、放射性同位素的應用放射性同位素的應用主要分為三類：1是利用射線的電離作用、穿透能力等特性，2是作為示蹤原子，3是利用其半衰期三、放射線的危害與防護放射線在我們的生活中無處不在在合理應用放射性的同時，又要警惕它的危害，進行必要的防護過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然產(chǎn)生破壞作用如下圖是世界通用的輻射警示標志【習題鞏固】1、（雙選）關于放射性同位素，下列

11、說法正確的是 ( )A放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣B放射性同位素衰變可以生成另一種新元素C放射性同位素只能是天然衰變時產(chǎn)生的，不能用人工方法測得D以上說法都不對2、（雙選）關于同位素，下列說法正確的是 ( )A原子序數(shù)等于核內質子數(shù)與核外電子數(shù)之差 B原子序數(shù)等于核內質子數(shù)與中子數(shù)之差C原子序數(shù)相同的元素，互為同位素 D核內質子數(shù)相同的元素，互為同位素3、（雙選）關于放射性同位素的應用，下列說法正確的是 ( )A作為示蹤原子是利用了放射性同位素貫穿能力很強的性質 B作為示蹤原子是利用了放射性同位素的射線可以被儀器探測到的特點C射線探傷是利用了射線貫穿能力很強的

12、性質 D射線探傷是利用了射線電離能力很強的性質4、（雙選）下列應用中把放射性同位素作為示蹤原子的是 ( )A利用鉆60治療腫瘤等疾病B射線探傷C利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況D把含有放射性同位素的肥料施給農(nóng)作物用以檢測其吸收養(yǎng)分的情況5、對放射性的應用，下列說法錯誤的是 ( )A放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，所以人體可以經(jīng)常照射B對放射性的肥料，要裝入特制的容器并埋入深地層進行處理 C射線探傷儀中的放射源必須存放在特制容器里，而不能隨意放置 D對可能產(chǎn)生放射性污染的場所或物品進行檢測是很有必要的 6、1965年，我國科學家首次用人工合成的方法合成的牛胰島素與天然牛胰

13、島素是同一種物質，所使用的鑒別技術是 ( )A光譜分析 B同位素示蹤原子C微機技術 D測定介電常數(shù)2014-2015學年度第二學期學案物理學案4.4 核力與結合能【知識要點】1核力：核子之間的作用力。 (1)核力與核子是否帶電無關，質子與質子之間，質子與中子之間，中子與中子之間都可以有核力作用。 (2)核力是短程力，只在2×10-15m的極短距離內有核力作用，超過這個距離，核力就迅速減小到零，由于質子和中子的半徑約為0.8×10-15m，所以每個核子只能跟它的相鄰的核子間才有力的作用。 (3)核力是很強的力。2.原子核的結合能，克服核力做功，使原子核分解為單個核子時吸收的能

14、量，或若干單個核子在核力的作用下結合成原子核時放出的能量叫做原子核的結合能，簡稱核能。3平均結合能：原子核的結合能與其核子數(shù)之比，稱做平均結合能 3平均結合能與原子核的穩(wěn)定性 (1)平均結合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，平均結合能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定 (2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，平均結合能都比較小，中等核子數(shù)的原子核，平均合能較大，表示這些原子核較穩(wěn)定 (3)當平均結合能較小的原子核轉化成平均結合能較大的原子核時，就釋放核能，例如，一個核子數(shù)較大的重核分裂成兩個核子數(shù)小一些的核，或者兩個核子數(shù)很小的輕核結合成一個核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能4.質量虧

15、損：組成原子核的各個核子的總質量與原子核的質量之差叫核的質量虧損。 5.質能方程;愛因斯坦質能方程 E=mc2核能的計算：先求出質量虧損，再由質能方程E=mc2計算出對應放出(或吸收)的能量。 虧損1u質量相當于釋放9315MeV能量，其中u為原子質量單位：1u=1660566×1027kg ，lMev= l06 ev， leV16×1019J1.質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3.當一個質子和一個中子結合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c22如圖所示是原子核的核子

16、平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖像下列說法中正確的是（ ）A若D、E能結合成F，結合過程一定要釋放能量B若D、E能結合成F，結合過程一定要吸收能量C若A能分裂成B、C，分裂過程一定要釋放能量D若A能分裂成B、C，分裂過程一定要吸收能3.已知氮核的質量為14.00735u，氧核的質量為17.00454u，氦核的質量為4.00387u，質子的質量為1.00815u，則核反應NHe OH是_（填“釋能”“吸能”）反應，能量變化了_。2014-2015學年度第二學期學案物理學案4.5 裂變與聚變【知識要點】一.核反應中有什么樣的核反應可以釋放出能量？(1)核子的平均質量(原子核的質量除以核子的個數(shù))與原子

17、序數(shù)的關系：鐵原子核中核子的平均質量最小，原子序數(shù)比鐵大的核，原子序數(shù)越大，核子的平均質量越大；原子序數(shù)比鐵小的核，原子序數(shù)越小，核子的平均質量也越大。 (2)如圖：如果原子序數(shù)較大的重核A分裂成原子序數(shù)小一些的核B和C，或者原子序數(shù)很小的輕核D、E結合成一個原子序數(shù)大一些的F核，都會有質量虧損，都會放出巨大的核能。一、重核裂變 1定義：重核被中子轟擊后，分裂成質量較小的核，釋放出核能的反應。例舉： 【注意：方程式中左右兩邊中子不能消掉】2鏈式反應：鈾核裂變時放出幾個中子，再引起其他鈾核裂變而使裂變反應不斷進行。3鏈式反應的條件 (1)中子的再生。要引起鏈式反應，必須使每一次核裂變所釋放的中子

18、中至少有一個引起新的核裂變 (2)鈾塊的體積大于臨界體積如果鈾塊太小，鈾核裂變放出的中子會逸出鈾塊，從而中斷或不引起鏈式反應，能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫做它的臨界體積，如果鈾235的體積超過臨界體積，只要中子進入鈾塊，會立即引起鈾核的鏈式反應 二、輕核聚變1定義：輕核結合成質量較大的核的反應過程稱為聚變，伴隨釋放大量的核能。例舉 HHHen 2聚變發(fā)生的條件：輕核聚變需要幾百萬攝氏度的高溫 3輕核必須在很高的溫度下相遇才能發(fā)生聚合放出更大的能量由于溫度較高，所以聚變也稱為熱核反應 4聚變與裂變的比較 (1)能用于熱核反應的原料極其豐富，如氘是聚變的一種材料，在覆蓋地球表面的海水中是取之不盡的

19、；而裂變的原料比較稀缺 (2)同樣情況下聚變放出的能量比裂變大，如3個氘核聚變中平均每個核子釋放的能量約為鈾235裂變反應的4倍(3)熱核反應后的遺留物對環(huán)境污染小，這一點裂變無法相比5：1）太陽內部和許多恒星內部，溫度高達107K以上，熱核反應在那里激烈地進行著。 2）氫彈是利用熱核反應制造的一種大規(guī)律殺傷武器。 三、受控熱核反應 實現(xiàn)核聚變的難點：地球上沒有任何容器能夠經(jīng)受如此高的溫度為解決這個難題，科學家設想了兩種方案，即磁約束和慣性約束；而裂變反應較易控制 【習題鞏固】1、科學家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的（氦3）。它是一種高效、清潔、安全的核聚變燃料，其參與的一種核聚變反應的方程式為。關于

20、聚變下列表述正確的是（ ）A聚變反應不會釋放能量 B.聚變反應產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應沒有質量虧損 D.目前核電站都采用聚變反應發(fā)電2、下列核反應中，表示核裂變的是（ ）A、 B、C、 D、3、寫出下列核反應的類型： U ThHe _， HH Hen _， Th Pa+e _， _，Po PbHe _。4、下列核反應中屬于輕核聚變的是 ( )AHH Hen BTh Pa+eCBe +He C+n DU Th+H5.、太陽能是由于太陽內部高溫高壓條件下的熱核聚變反應形成的，其核反應方程是（ ）A BC D6.、鏈式反應中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進行下去的粒子是（）A質子 B中子 C 粒

21、子 D粒子7、鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應：則a+b可能是 A B C D8、鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應，下列說法正確的有A上述裂變反應中伴隨著中子放出B鈾塊體積對鏈式反應的發(fā)生無影響C鈾核的鏈式反應可人工控制D鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響9、現(xiàn)已建成的核電站的能量來自于 A天然放射性元素衰變放出的能量 B人工放射性同位素放出的的能量C重核裂變放出的能量 D化學反應放出的能量10能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應方程，表述正確的有A是核聚變反應 B. 是衰變C是核裂變反應D 是衰變11.關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有 A是衰變 B是衰變C是輕核聚變 D是重核裂變12中子比質子更容易擊中原子核的原因是（ ） A中心體積較小 B中子速度較大 C中子能量較大 D中子不帶電13.有三個核反應方程分別是:4®+2 ®+ +®+10 則它們的核反應類型分別是（ ） A裂變、裂變、衰變B衰變、衰變、人工轉變C人工轉變、裂變、裂變D聚變、衰變、裂變014-2015學年度第二學期學案物理學案4.6核能應用 【知識要點】一、 反應堆核反應堆是核電站的心臟它是人工控制鏈式反