2019_2020学年高中物理第3章原子核与放射性第1节原子核结构教学案鲁科版.docx

第1节原子核结构1.了解质子和中子的发现过程(重点难点)2.知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念3了解核反应的概念，会书写核反应方程(重点)一、质子和中子的发现质子的发现(1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子(2)结论：质子是原子核的组成部分中子的发现卢瑟福依据什么猜想原子核中存在着中子？提示：元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或更少一些二、原子核的组成原子核组成由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号X表示X表示元素符号，A表示质量数，Z表示核电荷数基本关系：核电荷数质子数原子序数质量数质子数中子数核子数同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素H、H、H.核反应方程(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子(2)意义：能够用人工方法改变原子核(3)书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后核电荷数和质量数都守恒(4)卢瑟福发现质子的核反应方程：HeNOH查德威克证实中子存在的核反应方程：BeHeCn(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子()(2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数()(3)同位素具有不同的化学性质()提示：(1)(2)(3)质子和中子的发现质子的发现：1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子，后来人们又从其他原子核中打出了质子，故确定质子是原子核的组成部分中子的发现(1)1920年卢瑟福预言：原子核内可能还存在质量跟质子相近的不带电的中性粒子，并将其称为中子(2)1930年德国物理学家博特和他的学生贝克利用粒子轰击铍时发现了一种穿透力极强的射线，1932年约里奥居里夫妇对这种射线进行了研究，并发现如果用这种射线轰击石碏，能从石蜡中打出质子由于旧观念的影响，他们都把这种射线认为是 射线，而实际上是中子流(3)查德威克的发现：1932年，查德威克对这种射线进行了研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，这种粒子正是卢瑟福猜想的中子，从而确定中子也是原子核的组成部分如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是()A充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上能见到粒子引起的闪烁B充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁C充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁D充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到粒子引起的闪烁思路点拨 从实验目的出发，结合选项，看是否能达到实验目的解析实验目的是观察粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，恰使粒子不能透过，但质子仍能透过，故选D.答案D如图为查德威克实验示意图由天然放射性元素Po放出的射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道()AA为中子，B为质子BA为质子，B为中子CA为 射线，B为中子DA为中子，B为 射线解析：选A.不可见射线(即粒子流)A轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子，故A正确原子核的组成及核反应方程原子核(符号X)基本关系核电荷数质子数原子序数质量数质子数中子数核子数核反应、核反应方程(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头方向表示反应方向，不能用等号连接(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据核电荷数守恒和质量数守恒凭空杜撰生成物(3)书写核反应方程时，应先将已知的原子核和未知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置，然后再根据质量数守恒和核电荷数守恒确定未知的原子核或未知粒子的质量数和核电荷数，最后根据其核电荷数确定是哪种元素或粒子，在适当位置填上它们的符号本题中用大写字母代表原子核E经衰变成为F，再经衰变成为G，再经衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：EFGH；另一系列衰变如下：PQRS.已知P是F的同位素，则()AQ是G的同位素，R是H的同位素BR是E的同位素，S是F的同位素CR是G的同位素，S是H的同位素DQ是E的同位素，R是F的同位素解析EFHe，FGe，GHHe；PQe，QRe，RSHe.同位素具有相同的质子数和不同的中子数，由核衰变方程式中各原子核的上下标可得到R是E的同位素，S是F和P的同位素，Q是G的同位素，所以B选项正确答案B解决此类题一般从核衰变方程入手，正确地写出核衰变方程是解决此类题的关键随堂检测 卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()A电子数与质子数相等B原子核的质量大约是质子质量的整数倍C原子核的核电荷数只是质量数的一半或更少一些D质子和中子的质量几乎相等解析：选C.卢瑟福预言中子的存在的依据是原子核的质量大约是质子质量的整数倍，而核电荷数却是原子核质量数的一半或更少一些，C正确关于以下各个核反应方程，说法正确的是()A.NHeOH是卢瑟福发现质子的核反应方程B.NaHNaH是卢瑟福发现质子的核反应方程C.BeHeCn是卢瑟福预言存在中子的核反应方程D.BHeNn是查德威克发现中子的核反应方程解析：选A.卢瑟福发现质子的核反应方程为NHeOH，查德威克发现中子的核反应方程为BeHeCn.所以A正确，B、C、D错误(多选)He可以作为核聚变材料下列关于He的叙述正确的是()A.He和H互为同位素B.He原子核内中子数为1C.He原子核外电子数为2D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子解析：选BC.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不正确；He核内中子数为1，B正确；He原子核外电子数为2，C正确；He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，D不正确两个同位素原子核的符号分别是X和Y，那么()AMNBABCMANBDMNAB解析：选B.具有相同质子数不同中子数的同一元素互称同位素，所以AB.1993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Pt.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Hg，反应过程可能有两种：生成Pt，放出氦原子核；生成Pt，放出质子、中子写出上述核反应方程式解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程(1)BeHBn.(2)HgnPtHeHgnPt2Hn.答案：见解析课时作业一、单项选择题关于质子与中子，下列说法中错误的是()A原子核由质子和中子组成B质子和中子统称核子C卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在D卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在解析：选C.原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故A、B、D项叙述正确，C项错误所以选C.最近国外科技杂志报道，将Ni和Pb经核聚变并释放出一个中子后，生成第110号元素的一种同位素，该同位素的中子数是()A157B159C161D163解析：选B.根据质量数与电荷数守恒，写出核反应方程：NiPbYn，则Y的中子数为269110159.下列说法正确的是()A.Th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解析：选D.A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项铍核的质子数为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对粒子击中氮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()A9个质子B17个电子C8个中子D8个质子解析：选D.根据原子核的构成，核电荷数为8，即质子数为8，质量数为17，所以中子数为1789，正确选项为D.下面列出的是一些核反应方程：PSiX，BeHBY，HeHeLiZ，其中()AX是质子，Y是中子，Z是正电子BX是正电子，Y是质子，Z是中子CX是中子，Y是正电子，Z是质子DX是正电子，Y是中子，Z是质子解析：选D.由电荷数守恒和质量数守恒可知，核反应方程为：PSie，BeHBn，HeHeLiH.故选项D正确一种元素的两种同位素的原子核A和B，以相同的动能垂直于磁场的方向进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动则A、B的轨道半径应()A与核子数成正比B与核子数的平方根成正比C与质子数成正比D与质子数的平方根成正比解析：选B.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径R.同位素A、B的原子核的带电荷量相同， 质量m与核子数成正比，故半径与核子数的平方根成正比二、多项选择题7下列说法中正确的是()A原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等C用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析：选CD.原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错误；对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B错误；正是用粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故D正确8氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则下列说法中正确的是()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它们的化学性质相同解析：选ABD.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B选项正确，C选项错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D选项正确用粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中不正确的是()AA是粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹BB是粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹CC是粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹DB是粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析：选ABC.粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是粒子，所以B是粒子的径迹产生的新核质量大而电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核的径迹质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为A、B、C.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)则下面说法正确的是()AX核比Z核多两个质子BX核比Z核少一个中子CX核的质量数比Z核的质量数大4DX核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍解析：选AD.设X原子核的质量数为A，核电荷数为B.由质量数守恒和电荷数守恒可得XeY，YHHeZ.可见 X比 Z的质子数多2个，A对；X比Z的中子数多一个，B错；X比Z的质量数大3，C错；X与Z的总核电荷数为(2B2)，显然是Y的核电荷数(B1)的2倍，D对故正确答案为A、D.三、非选择题现在，科学家正在设法探寻“反物质”所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷量的符号相反，据此，反粒子的质量数为_，电荷数为_解析：粒子是氦核，它由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是“4”，但电荷数为“2”答案：42一个中子以1.9107 m/s的速度射中一个静止的氮核N，并发生核反应，生成甲、乙两种新核，它们的运动方向与中子原来的运动方向相同，测得甲核质量是中子质量的11倍，速度是1106 m/s，乙核垂直进入B