《原子物理》学习指导

原子物理学习指导上海师范大学附属中学 李树祥一、 学习要求：内容主题知识内容学习水平要求说明物质的微观结构原子的核式结构A物质的放射性A原子核的组成A重核的裂变链式反应A核能的应用核电站A我国核工业的发展A放射性元素的衰变B拓展原子核的人工转变B拓展二、知识梳理：1、粒子散射实验现象：用粒子轰击金箔时， 235 U + 1 n 90 Sr + 136 Xe+10 1 n 92 0 38 54 0 “绝大多数”粒子不发生偏转；“少数”粒子发生偏转；“极少数”粒子发生大角度偏转；“有的甚至于”被弹回。2、卢瑟福核式结构学说内容：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，而电子则绕原子核高速地旋转（原子核所带的正电荷数等于中性原子的核外电子数，电子绕核运动所需要的向心力由库仑引力提供）3、三种放射线的性质：射线种类本 质符号电 量质 量速 度穿透本领电离本领射线氦原子核+2e4uc/10最弱最强射线电子流-e接近c次之次之射线光子流00c最强最弱4、 放射性的应用（1） 利用放射性元素放出的射线；（2）放射性同位素作为示踪原子5、放射性元素的衰变：原子核由于放出某种射线而转变成新核的变化，叫做原子核的衰变。凡是原子序数大于83的所有天然存在的元素都会发生衰变。衰变的规律：遵守质量数和电荷数守恒（包含正负号）。（3）衰变的本质：虽然这三种射线都是从原子核中释放出来的，但不能认为粒子、粒子、粒子都是原子核的组成部分！衰变：原子核放出两个质子和两个中子，新核的序数减少2；衰变：核内的中子放出一个电子后转变为质子，新核的序数增加1。 射线是上述两种衰变的伴随产物，所以，不能说有“衰变”。6、半衰期：定义：原子核有半数发生衰变所用的时间。半衰期是由原子核内部的因素决定的，与原子核所处的物理状态（如压强和温度）和化学状态（如单质和化合物）都没有关系。（3）每种元素都有一定的半衰期，元素不同，半衰期也不同7、原子核的组成：原子核是由中子和质子组成的，质子和中子都叫做核子。核力：相邻核子之间存在的强大吸引力。同位素：具有相同的质子数和不同中子数的原子互称为同位素。8、写核反应方程的要点：用“”号而不用“=”号；方程两边质量数和电荷数要守恒；各种粒子要使用规范的符号：粒子粒子正电子质子中子写复杂衰变方程式时，由于粒子的质量数为零，因而都是首先根据质量数守恒来确定粒子的个数，最后根据电荷数守恒来确定粒子的个数。9、链式反应：重核裂变时放出的中子引起其他核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这就是链式反应。能够发生链式反应的最小体积是临界体积： 10、反应堆（1）用人工方法控制核裂变链式反应速度并获得核能的装置，叫做核反应堆。（2）反应堆主要由核燃料棒(铀棒)、减速剂、控制棒、防护层和冷却系统等构成11、各个时期的重要发现重 要 发 现发现人物意 义电 子 的 发 现汤姆生说明原子并不是组成物质的最小微粒。粒子散射实验卢瑟福证明了“原子核式结构”学说天然放射现象贝克勒耳（居里夫妇）认识到原子核具有复杂的结构和变化规律。原子核的人工转变发现质子（）卢瑟福证明了原子核是由质子和中子组成的。发现中子（）查德威克（卢瑟福预言）发现放射性同位素约里奥居里夫妇证明人工可以制造放射性同位素。图1(3)(1)(4)(2)三、典型例题1、粒子散射实验例1：粒子散射实验中，图12-1-1所示的粒子的运动轨迹中不可能能存在的是（ ） （A）（l）； （B）（2）； （C）（3）； （D）（4）。解析：粒子是氦原子核，带正电，金核也带正电，因而它们间的库仑力是斥力。所以图12-A-2中的轨迹（2）和（3）是不可能的，故应选（B）、（C）。2、物质的放射性例2、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）A放射性只有少数元素才有的B释放的粒子是原子核内的中子转变为质子时产生的C在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D常用的探测放射线的仪器有云室、验电器、多用电表等解析：放射性不是少数元素才有的，原子序数大于83的所有天然元素都具有放射性，原子序数小于83的元素中，有的也有放射性， A错误；粒子的产生的原因是核内的中子转化为一个质子和一个电子，B正确；根据三种射线的性质得C正确；云室是探测放射线的，验电器和多用电表都不能用来测放射性， D错误。3、原子核的组成例2：镭的原子序数为88，原子质量数为226，则镭中有_个质子，_个中子，镭核所带电量为_C。解析：元素的原子序数就等于原子核里的质子数，故质子数有88个；由于质量数等于质子数与中子数之和，故中子数等于138个；一个质子的带电量为1.6x10-19,故镭核带电量为88x1.6x10-19= 1.408x10-17C4、重核裂变例3、某元素的原子核放出一个粒子后所产生的新核与原来的核比较将：( )（A）质量数减少2，电荷数较少2；（B）质量数减少4，电荷数较少2；（C）质量数减少4，电荷数增加2；（D）质量数减少2，电荷数增加2。解析：由于粒子是由两个质子和两个中子组成的，它的核电荷数是2，质量数是4，所以原子核放出一个粒子后，质量数减少4，核电荷数减少2，答案选B5、衰变例5、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。