高中物理 第4章 从原子核到夸克 4.1 原子核结构探秘导学案 沪科版选修3-5.doc

学案1原子核结构探秘学习目标定位 1.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.2.了解质子和中子的发现过程.3.掌握核反应方程的特点，会书写核反应方程1原子的中心有一个原子核，核外有电子，原子核所带正电的电荷量和核外电子所带负电的电荷量相等2原子核直径的数量级为1015 m，原子直径的数量级为1010_m.3质子的发现从1917年起，卢瑟福就开始进行射线轰击氮原子核的实验，并从氮原子核中打出了氢核，这就是质子，质子是原子核的组成部分4中子的发现(1)卢瑟福的猜想1920年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的(2)查德威克的发现1932年，查德威克对粒子轰击铍的实验进行研究，发现产生的射线是中性粒子流，质量跟质子质量差不多，查德威克将这种粒子称为中子中子也是原子核的组成部分5原子核的组成(1)原子核是由质子和中子组成的，它们统称为核子质子带一个单位的正电荷，质量数等于一个质量单位，中子不带电，质量也等于一个质量单位(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：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6同位素具有相同质子数和不同中子数的原子核7核反应方程(1)用原子核的符号来表示核反应前后各原子核变化情况的式子(2)规律：核反应遵守质量守恒定律和电荷守恒定律，即核反应方程两边的质量数和电荷数均是守恒的.一、原子核的组成要点提炼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(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？(4)ra是镭的一种同位素，让ra和ra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a与质子数z之差，即naz22688138.(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是z88，qze881.61019 c1.411017 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qvbm，r，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.答案(1)88138(2)881.411017 c(3)88(4)针对训练除天然元素外，还可以通过合成的方法获得新的人造元素，如1996年德国的达姆施特重离子研究所就合成了一种新的人造元素，它是由zn撞入一个pb的原子核，并立即释放出一个中子后而合成的，则该新元素的()a原子序数为112 b核子数为278c原子序数为113 d中子数为165答案ad二、核反应方程要点提炼1原子核人工转变的两大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：7nhe8oh(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：behecn2核反应的条件：用粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核3核反应的实质：以基本粒子(粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核x)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(y)，并放出某一粒子延伸思考1核反应方程中间能用“”连接吗？答案不能核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用“”连接，只能用单向箭头，表示反应的方向2用基本粒子轰击任何原子核都能发生核反应吗？答案不是核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰例2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)bhen()；(2)be()cn；(3)al()mgh；(4)nheo()；(5)na()nah.答案(1)bhenn.(2)behecn；此核反应使查德威克首次发现了中子(3)alnmgh.(4)nheoh；此核反应使卢瑟福首次发现了质子(5)nahnah.例31993年，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78pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶be产生快中子；(2)用快中子轰击汞80hg，反应过程可能有两种：生成78pt，放出氦原子核；生成78pt，同时放出质子、中子写出上述核反应方程答案(1)behbn(2)80hgn78pthe80hgn78pt2hn原子核结构探秘1粒子轰击氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(o)在这个氧原子核中有()a8个正电子 b17个电子c9个中子 d8个质子答案cd解析核电荷数为8，即质子数为8，质量数为17，所以中子数为1789，答案为c、d.2在下列核反应方程中，x代表质子的方程是()a.alhepxb.nheoxc.hnxd.hxhen答案bc解析核反应过程中质量数、电荷数守恒题中所涉及的四个核反应方程分别是：alhepn，nheoh，hnh，hhhen.3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.he b.hec.he d.he答案b解析氦是2号元素，质量数为3的氦的同位素为he.4氢有三种同位素，分别是氕h，氘h、氚h，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它们的中子数相等答案ab解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，因为它们是同位素，所以它们的质子数和核外电子数相等，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相等，所以a、b选项正确.基础题1下列说法正确的是()a卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子b卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了电子c查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子d爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说答案cd2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12个质子d它表示原子核中有12个中子答案bcd解析x表示一个原子核，说明其电荷数为12(即12个质子)，质量数为24(中子数为241212)，故b、c、d正确3下列关于he的叙述正确的是()a.he与h互为同位素b.he原子核内中子数为2c.he原子核外电子数为2d.he代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子答案c解析he核内质子数为2，h核内质子数为1，两者质子数不等，不是同位素，a错误；he核内中子数为1，b错误，c正确；he代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，d错误4铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：alhexn.下列判断正确的是()a.n是质子b.n是中子cx是si的同位素dx是p的同位素答案bd解析由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，x是p，故选项c错误，选项d正确；n为中子，故选项a错误，选项b正确5以下说法正确的是()a.90th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234b.be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a项钍核的质量数为234，质子数为90，所以a错；b项的铍核的质子数为4，中子数为5，所以b错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而c错，d对6下列核反应或核衰变方程中，符号“x”表示中子的是()a.behecxb.nheoxc.hgnpt2hxd.unpx答案ac解析根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得7下面是四个核反应方程，x表示质子的是()a.psixb.uthxc.alnmgxd.alhepx答案c解析由质量数守恒和电荷数守恒，可得c中x的质量数为1，电荷数为1，所以c中x为质子能力题8在下列四个核反应方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子hx1hennheox2behecx3 mghealx4下列判断正确的是()ax1是质子 bx2是中子cx3是电子 dx4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h，a错；x2为h，b错；x3为n，c错；x4为h，d对9有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的k层电子中俘获电子，叫“k俘获”)，当发生这一过程时()a新原子是原来原子的同位素b新原子核比原来的原子核少一个质子c新原子核将带负电d新原子核比原来的原子核少一个中子答案b解析原子核从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子，带负电的电子与原子核中带正电的质子中和，原子核的电荷数减少1，中子数增加1，形成一个新原子新原子与原来的原子相比，质子数不同，原子序数不同，不是同位素，所以正确选项为b.10为了说明用粒子轰击氮打出质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用粒子轰击氮，在他拍摄的两万多张照片中，终于从四十多万条粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了()a粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少b氮气的密度很小，粒子与氮接触的机会很少c氮核很小，粒子接近氮核的机会很少d氮气和粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少答案c解析氮原子核很小，所以粒子接近原子核的机会很少，所以发生核反应的机会很少，即观察到粒子径迹分叉的机会少，所以c选项正确11用中子轰击氧原子核的核反应方程为8onnx，对式中x、a、b的判断正确的是()ax代表中子，a17，b1bx代表电子，a17，b1cx代表正电子，a17，b1dx代表质子，a17，b1答案c解析根据质量数、电荷数守恒可知a17，b8071，因x可表示为01e，为正电子，故c项正确，a、b、d三项均错误探究与拓展题121930年发现，在真空条件下用粒子(he)轰击铍核(be)时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子后来查德威克证实了这种粒子就是中子(1)写出粒子轰击铍核的核反应方程(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰，已知中子的质量为mn、