粤教版物理选修3-5第四章《原子核》全套学案

1、2014-2015学年度第二学期学案物理学案4.1 走进原子核【知识要点】1原子核的组成 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 (1)原子核中的三个整数 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 电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数 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 核电荷数=质子数(Z

2、)=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）原子核的数学符号： 例如：氦原子核：. 氦原子核有 个质子 中子 质量数 核电荷数 核子数【问题探究】提问：原子核的电荷数是不是电荷量？原子荷的质量数是不是质量？答案：不是，原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，那这个倍数就叫做原子核的电荷数。原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，那这个倍数叫做原子核的质量数。1、（双选）关于X，下列说法正确的是 ( )A它表示一个原子 B它表示一个原子核C它表示原子核中有个12质子 D它表示原子核中有个12核子2、（双选）某种元素的原子核符号为X，则 ( )A原子核的质子数为Z，中

3、子数为A-Z B原子核的质子数为Z，核子数为AC原子核的质子数为A，中子数为Z D原子核的质子数为A，中子数为A-Z3、粒子可表示为He，则下列说法错误的是 ( )A粒子有4个质子 B粒子有2个中子C粒子的质量数为4 D粒子实际就是He原子核4、已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，求：（1）镭原子核中有几个质子，几个中子？（2）镭核所带的电量为多少？（3）若镭原子呈中性时，它核外有几个电子？2014-2015学年度第二学期学案物理学案4.2 核衰变与核反应方程【知识要点】1.衰变：原子核放出粒子或粒子后，变成另一种新的_，这种变化叫做原子核的衰变衰变的类型：原子核的自发衰变有两种，一

4、种是_衰变，一种是_衰变而射线是伴随着衰变或衰变时产生的2三种射线的比较射线种类实质速度贯穿本领电离本领射线_He可达到光速的差，不能穿透一层纸强射线_可达到光速的99%较强，容易穿透黑纸，能穿透_厚的铝板较弱射线_光速强，能穿透_厚的铅板很弱3核反应方程常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型。 无论写哪种类型的核反应方程都应注意以下几点：(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒的规律。 (2)核反应方程中的箭头()表示核反应进行的方向。不能把箭头写成等号。（3）核反应后产生新原子核，所以元素符号要相应改变。1）.衰变：衰变的实质是其元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子

5、(即氦核)，每发生一次衰变，新元素与原元素比较，荷电荷数减少2，质量数减少4. 例如铀原子核的衰变方程:2）.衰变：衰变的实质是其元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子。 每发生一次衰变，新元素与原元素比较，核电荷数增加1，质量数不变。例如Th234（钍）衰变的核反应方程式：3）.衰变：衰变是伴随着衰变和衰变同时发生的，衰变不改变原子核的电荷数和质量数。 4）.其他核反应方程式：发现质子的方程：(卢瑟福)发现中子的方程：(查德威克)4半衰期：放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期放射性元素的半衰期与物质所处的物理状态及化学状态无关。它是一个统计规律，只对大量的

6、原子核才适用，仅与原子核的内部因素有关。它描述放射性元素衰变快慢。半衰期计算公式：N=N0()nm=m0()n 式中：N、m为衰变后剩余的原子数量和质量，N0、m0为衰变前原子数量和质量，n为半衰期个数【习题巩固】1：一个放射性原子核，发生一次衰变，则它的( )A质子数减少一个，中子数不变B质子数增加一个，中子数不变C质子数增加一个，中子数减少一个D质子数减少一个，中子数增加一个2：下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )A同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长B把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变C放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规

7、律，只对大量的原子核适用 D氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个3放射性元素发生衰变时所释放的电子是( )A原子最外层电子 B原子的最内层电子C原子核内的中子变化为质子时产生的电子 D原子核内的质子变化为中子时产生的电子4若放射性元素A的半衰期为4天，放射性元素B的半衰期为5天，则相同质量的放射性元素A和B经过20天，剩下的两元素质量的比mAmB为( ) A3031 B3130C12 D215如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外已知放射源放出的射线有、三种射线，下列判断正确的是( )A甲是射线，乙是射线，丙是射线B甲是射

8、线，乙是射线，丙是射线C甲是射线，乙是射线，丙是射线D甲是射线，乙是射线，丙是射线6放射性同位素钍232经、衰变会生成氡，其衰变方程为ThRnxy，其中( ) Ax1，y3 Bx2，y3 Cx3，y1 Dx3，y27.关于核反应的类型，下列表述是衰变的是： A BC D8.表示放射性元素碘131（）衰变的方程是A B C D9. 原子核经放射性衰变变为原子核，继而经放射性衰变变为原子核，再经放射性衰变变为原子核。放射性衰变 、和依次为A衰变、衰变和衰变 B衰变、衰变和衰变C衰变、衰变和衰变 D衰变、衰变和衰变10.原子核与氘核反应生成一个粒子和一个质子。由此可知AA=2，Z=1 B.

9、 A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=211放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 Aa射线，b射线，g射线Bg射线，b射线，a射线，Cg射线，a射线，b射线Db射线，a射线，g射线12.在下列4个核反应方程中，x表示质子的是A. B. C. D.13某考古队发现一古生物骸骨考古专家根据骸骨中C的含量推断出了该生物死亡的年代，已知此骸骨中C的含量为活着的生物体中C的1/4，C的半衰期为5 730年，该生物死亡时距今约_年2014-2015学年度第二学期学案物理学案4.3 放射性同位素【知识要点】一、同位素 1原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元

10、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具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素例如氢的三种同位素：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、放射性同位素的应用放射性同位素的应用主要分为三类：1是利用射线的电离作用、穿透能力等特性，2是作为示踪原子，3是利用其半衰期三、放射线的危害与防护放射线在我们的生活中无处不在在合理应用放射性的同时，又要警惕它的危害，进行必要的防护过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然产生破坏作用如下图是世界通用的辐射警示标志【习题巩固】1、（双选）关于放射性同位素，下列

11、说法正确的是 ( )A放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样B放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得D以上说法都不对2、（双选）关于同位素，下列说法正确的是 ( )A原子序数等于核内质子数与核外电子数之差 B原子序数等于核内质子数与中子数之差C原子序数相同的元素，互为同位素 D核内质子数相同的元素，互为同位素3、（双选）关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是 ( )A作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质 B作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点C射线探伤是利用了射线贯穿能力很强的

12、性质 D射线探伤是利用了射线电离能力很强的性质4、（双选）下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是 ( )A利用钻60治疗肿瘤等疾病B射线探伤C利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况D把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况5、对放射性的应用，下列说法错误的是 ( )A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射B对放射性的肥料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理 C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置 D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的 6、1965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰

13、岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是 ( )A光谱分析 B同位素示踪原子C微机技术 D测定介电常数2014-2015学年度第二学期学案物理学案4.4 核力与结合能【知识要点】1核力：核子之间的作用力。 (1)核力与核子是否带电无关，质子与质子之间，质子与中子之间，中子与中子之间都可以有核力作用。 (2)核力是短程力，只在2×10-15m的极短距离内有核力作用，超过这个距离，核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径约为0.8×10-15m，所以每个核子只能跟它的相邻的核子间才有力的作用。 (3)核力是很强的力。2.原子核的结合能，克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能

14、量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量叫做原子核的结合能，简称核能。3平均结合能：原子核的结合能与其核子数之比，称做平均结合能 3平均结合能与原子核的稳定性 (1)平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定 (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等核子数的原子核，平均合能较大，表示这些原子核较稳定 (3)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能4.质量亏

15、损：组成原子核的各个核子的总质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损。 5.质能方程;爱因斯坦质能方程 E=mc2核能的计算：先求出质量亏损，再由质能方程E=mc2计算出对应放出(或吸收)的能量。 亏损1u质量相当于释放9315MeV能量，其中u为原子质量单位：1u=1660566×1027kg ，lMev= l06 ev， leV16×1019J1.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c22如图所示是原子核的核子

16、平均质量与原子序数Z的关系图像下列说法中正确的是（ ）A若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量D若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能3.已知氮核的质量为14.00735u，氧核的质量为17.00454u，氦核的质量为4.00387u，质子的质量为1.00815u，则核反应NHe OH是_（填“释能”“吸能”）反应，能量变化了_。2014-2015学年度第二学期学案物理学案4.5 裂变与聚变【知识要点】一.核反应中有什么样的核反应可以释放出能量？(1)核子的平均质量(原子核的质量除以核子的个数)与原子

17、序数的关系：铁原子核中核子的平均质量最小，原子序数比铁大的核，原子序数越大，核子的平均质量越大；原子序数比铁小的核，原子序数越小，核子的平均质量也越大。 (2)如图：如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，或者原子序数很小的轻核D、E结合成一个原子序数大一些的F核，都会有质量亏损，都会放出巨大的核能。一、重核裂变 1定义：重核被中子轰击后，分裂成质量较小的核，释放出核能的反应。例举： 【注意：方程式中左右两边中子不能消掉】2链式反应：铀核裂变时放出几个中子，再引起其他铀核裂变而使裂变反应不断进行。3链式反应的条件 (1)中子的再生。要引起链式反应，必须使每一次核裂变所释放的中子

18、中至少有一个引起新的核裂变 (2)铀块的体积大于临界体积如果铀块太小，铀核裂变放出的中子会逸出铀块，从而中断或不引起链式反应，能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，如果铀235的体积超过临界体积，只要中子进入铀块，会立即引起铀核的链式反应 二、轻核聚变1定义：轻核结合成质量较大的核的反应过程称为聚变，伴随释放大量的核能。例举 HHHen 2聚变发生的条件：轻核聚变需要几百万摄氏度的高温 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 4聚变与裂变的比较 (1)能用于热核反应的原料极其丰富，如氘是聚变的一种材料，在覆盖地球表面的海水中是取之不尽的

19、；而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，如3个氘核聚变中平均每个核子释放的能量约为铀235裂变反应的4倍(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5：1）太阳内部和许多恒星内部，温度高达107K以上，热核反应在那里激烈地进行着。 2）氢弹是利用热核反应制造的一种大规律杀伤武器。 三、受控热核反应 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，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束；而裂变反应较易控制 【习题巩固】1、科学家发现在月球上含有丰富的（氦3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。关于

20、聚变下列表述正确的是（ ）A聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用聚变反应发电2、下列核反应中，表示核裂变的是（ ）A、 B、C、 D、3、写出下列核反应的类型： U ThHe _， HH Hen _， Th Pa+e _， _，Po PbHe _。4、下列核反应中属于轻核聚变的是 ( )AHH Hen BTh Pa+eCBe +He C+n DU Th+H5.、太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是（ ）A BC D6.、链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是（）A质子 B中子 C 粒

21、子 D粒子7、铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：则a+b可能是 A B C D8、铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应，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9、现已建成的核电站的能量来自于 A天然放射性元素衰变放出的能量 B人工放射性同位素放出的的能量C重核裂变放出的能量 D化学反应放出的能量10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A是核聚变反应 B. 是衰变C是核裂变反应D 是衰变11.关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有 A是衰变 B是衰变C是轻核聚变 D是重核裂变12中子比质子更容易击中原子核的原因是（ ） A中心体积较小 B中子速度较大 C中子能量较大 D中子不带电13.有三个核反应方程分别是:4®+2 ®+ +®+10 则它们的核反应类型分别是（ ） A裂变、裂变、衰变B衰变、衰变、人工转变C人工转变、裂变、裂变D聚变、衰变、裂变014-2015学年度第二学期学案物理学案4.6核能应用 【知识要点】一、 反应堆核反应堆是核电站的心脏它是人工控制链式反