第十三单元原子和宇宙

1、第十三单元原子和宇宙学习内容与要求编号基础型课程拓展型课程学习水平13.1.1原子的核式结构A13.1.2物质的放射性A13.1.3原子核的组成A13.1.4重核的裂变链式反应A13.1.5核能的应用核电站A13.1.6我国核工业发展A13.1.7宇宙的基本结构A13.1.8天体的演化A13.2.1放射性兀素的衰变B13.2.2原子核的人工转变B专题1原子天然放射性原子1 . 1897年英国物理学家汤姆生发现 ，说明原子是 。2 .英国物理学家做了用放射性元素放出的a粒子轰击金箔的实验。a粒子散射实验结果： a粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，a粒子发生了较大的偏转， a粒子的偏转超过了 90

2、有的甚 至几乎达到180象是被金箔弹了回来。3 .为了解释实验结果，卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说：在原子的中心有 一个很小的核，叫做 ，原子的全部 和几乎全部 都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转。原子的半径大约是 10-10m，原子核的半径约为原子半径的万分之一到十万分之一，即m。a粒子散射实验【典型例题】1如图所示为a粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法不正确的是（）（A ）相同时间内放在 A位置时观察到屏上的闪光次 数最多（B ）相同时间内放在 B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多

3、（C）放在C、D位置时屏上观察不到闪光（D）放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2. 【2013福建咼考】在卢瑟福a粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动， 下列各图画出的是其中两个a粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（）I；3. 【1997年全国咼考】在卢瑟福的o粒子散射实验中，有少数 0粒子发生大角度偏转，其 原因是（）（A ）原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上（B ）正电荷在原子中是均匀分布的（C）原子中存在着带负电的电子（D）原子只能处于一系列不连续的能量状态中4. 【2006年上海高考】卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（）（A ）原子的核

4、式结构模型（B）原子核内有中子存在（C）电子是原子的组成部分（D）原子核是由质子和中子组成的11原子核原子核的符号I兀素符号电荷薄质了数 或建子洋数）238 l T（J0iF924；中子L貓个）（92个威子）1 放射性元素的衰变(天然放射性)1896年，发现了天然放射现象，揭示了原子核。原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变衰变过程遵循质量数守恒、电荷数守恒 的规律。a衰变放射性元素放出 a粒子的衰变叫做 a衰变，例如：238. .2344 .92 U f 9oTh + 2He。a衰变的规律是新核 质量数减少4,电荷数减少2，新核在 元素周期表中的位置向前移两位。* a衰变的

5、本质是原子核中的2个质子和2个中子转变为1个a粒子，即：1142 iH + 2 onf 2HeB衰变放射性元素放出 B粒子的衰变叫做 B衰变，例如：23423409oTh f 91 Pa+ -1e。B衰变的规律是新核的 质量数不变，电荷数增加1，新核在元素周期表中的位置向后 移位。* B衰变的本质是原子核中的1个中子转变为1个质子和一个电子，即：1 1 0on f 1H + -1e丫辐射放射性元素的原子核在发生 时它就会辐射出 丫光子。因此，a衰变或B衰变时产生的新核有的具有过多的能量，这 丫射线是伴随a射线B射线产生的。a、B丫射线的本质和性质由下表列出名称本质带电量静止质量速度性质a射线氦

6、核流+ 2e-27*6.64 X 10 kg (4u)” 1 约10c贯穿能力较差，电离能力强B射线电子流1e-31*9.1 X 10 kg*接近C贯穿能力较强，电离 能力次之丫射线光子流00C贯穿能力最强，电离 能力最弱【典型例题】5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(A) a射线，B射线，丫射线(C) 丫射线，a射线，B射线(B ) 丫射线，B射线，a射线(D) B射线，a射线，丫射线6.【2002年上海高考，多选】图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是()(A)a为 谢线、b为谢线(B) a为 謝线、b

7、为谢线(C) b为谢线、c为a射线(D) b为谢线、c为谢线7研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置 的金属板A、B分别与电源的两极 a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则()(A) a为电源正极，到达(B) a为电源正极，到达(C) a为电源负极，至U达(D) a为电源负极，至U达A板的为a射线A板的为B射线A板的为a射线A板的为B射线8.【2011上海高考】天然放射性元素放出的三种射线的穿透能 力实验结果如图所示，由此可推知()(A )来自于原子核外的电子(B) 的电离作用最强，是一种电磁波(C) 的电离作用较强，是一种电磁波(D) 的电离作用最弱，属于原子核

8、内释放的光子电源金属板三种射线纸铅9.【2003上海】铀裂变的产物之一氟90 ( 36Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90 ( 9040Zr)，这些衰变是()(A) 1次a衰变，6次滾变 (B) 4次滾变(C) 2次a衰变(D) 2次a衰变，2次滾变10.【2016上海高考】放射性元素 A经过2次a衰变和1次B衰变后生成一新元素 B , 则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()(A) 1 位(B) 2 位(C) 3 位(D) 4 位2 .半衰期半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是 由核内部本身 的因素决定 的，而跟原子所处

9、的物理状态和化学状态 无关。m余=m原*式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性兀素的原子数和质量，t表示衰变时间,T表示半衰期。【典型例题】11 .【2002年上海高考】完成核反应方程:234902349i Pa+23490Th变为23491Pa的半衰期是12分钟，则64克23490Th经过60分钟还有克尚未衰变。c12. 【1990年上海高考】设某放射性同位素A的半衰期为T,另一种放射性同位素B的半衰期为T/2。在初始时刻，A的原子核数目为 N。，B的原子核数目为4N。，则()(A )经过时间T, A、B的原子核数目都等于 N0/2(B)

10、 经过时间2T, A、B的原子核数目都等于 N0/4(C) 经过时间3T, A、B的原子核数目都等于 N/8(D) 经过时间4T, A、B的原子核数目都等于N/16课时作业1原子天然放射性1. 【多选】下面有关物理史实及物理现象的说法中，正确的是()(A) 卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释a粒子散射现象(B) 麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在，并预言光是电磁波(C) 双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮(D) 用紫光照射某金属表面能产生光电效应，那么用红光照射该金属也可能发生光电效 应2. 如图为卢瑟福的 a粒子散射实验，、两条 线表示实验中a粒子运动的轨迹，则沿所示方向 射向原子核的a粒子

11、可能的运动轨迹为()(A )轨迹a( B)轨迹b(C)轨迹c( D)轨迹d3. 如图所示为卢瑟福a粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微 镜前相连的荧光屏可观察a粒子在各个角度的散射情况。(1)下列说法中正确的是()(A )在图中的 A、B两位置分别进行观察，相同 时间内观察到屏上的闪光次数一样多(B) 在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任 何闪光(C) 卢瑟福选用不同金属箔片作为a粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似(D ) a粒子发生散射的主要原因是a粒子撞击到金原子后产生的反弹(2)卢瑟福根据该实验的实验结果提出了 模型。放射源照相H底铅盒铝备帯电扱板诫匕

12、带电极板射线a4. 【2007年上海高考】一置于铅盒中的放射源发射出的aB和丫射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔 后的空间有一匀强电场。 进入电场后，射线变为a、b两束, 射线a沿原来方向行进，射线 b发生了偏转，如图所示则 图中的射线a为_射线，射线b为射线。5. 【2000年上海咼考】关于 a、氏y三种射线，下列说法中正确的是() (A ) o射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强(B) 倒寸线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力(C) Y射线一般伴随着a或 3射线产生，它的穿透能力最强(D ) Y寸线是电磁波，它的穿透能力最弱6. 关于不同射线的性质，

13、下列说法中正确的是()(A )阴极射线是原子核发生衰变形成的电子流，它的本质是一种电磁波(B) a射线是原子核发生衰变时放射出的氦核，它的电离作用最弱(C) 3射线是原子的外层电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力(D) 丫射线是电磁波，它的传播速度等于光速种放射性物质，它能 虚线框内是竖直方向 ,MM是荧光屏，实0、P两点处有亮斑。到0点的是丫射线 至U 0点的是丫射线 至U P点的是3射线 至U P点的是a射线L和0“ PL?M?7. 【多选】图中 R是 放出a、3 丫三种射线， 的匀强电场，LL是纸板 验时发现在荧光屏上只有 下列说法正确的是()(A )电场方向竖直向下,(B) 电场

14、方向竖直向上,(C) 电场方向竖直向上，(D) 电场方向竖直向下,轧辗 口族射源P-iQ探测器&【2012上海高考】在轧制钢板时需要动态地监测钢 板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所 示。该装置中探测器接收到的是()(A ) X射线 (B) a射线(C) 3射线(D) 丫射线2382229.【2007年上海高考】92 U衰变为86 Ra要经过m次o衰变和n次 滾变，则m, n分别为（）(A) 2, 4( B) 4, 2(C) 4, 6( D) 16, 6 1O.【2008年重庆理综】放射性同位素钍 232经o B衰变会生成氡，其衰变方程为290Th22086Rn + x o+ y

15、B,其中（)(A)x= 1,y= 3(B)x= 2,y= 3(C)x= 3,y= 1(D)x= 3,y= 211最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AzX经过6次o衰变后的产物是2531ooFm。由此，可在判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（）（A）124, 259（ B） 124, 265（C） 112, 265（D） 112, 27712.【2012闸北二模，多选】某种原子核X经过o衰变后变为原子核 Y，再经过B衰变20、oB后变为原子核Z,即卩bX dY fZ ,下列关系中正确

16、的是（）(A) a= e+4(B) c= 1 + e(C) d+ 1 = f(D) b = f + 113. 【2008年天津高考】一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期 为3.8天，1g氡经过7.6天衰变氡的质量，以及 22286Rn衰变成的过程中放出的粒 子是（）（A） 0.25g,o粒子（B）0.75g,o粒子（C） 0.25g,B粒子（D）0.75g,B粒子14设某放射性元素 a的原子核数为N,半衰期为T,另一种放射性元素 b的原子核数为8N，半衰期为T/2,它们经历相同的时间衰变后，a和b两元素的原子核数相同，则这段时间t =。15.【2006年重庆高

17、考】14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素，若考古工作者探 测到某古木中14C的含量为原来的1/4，则该古树死亡时间距今大约（）（A ） 22920 年（B） 11460 年（C） 5730 年 （D） 2865 年16.如图，纵坐标表示某放射性物质中未衰变 的原子核数（N）与原来总原子核数（N。） 值，横坐标表示衰变的时间，则由图线可知该放射性物质的半衰期为 天，若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将 (填“变长”、“不变”或“变短”)专题2原子核的组成宇宙3 .原子核的人工转变用人工方法使原子核发生变化叫做原子核的人工转变。一般可利用天然放射性元素所放出的高速

18、粒子去轰击其他元素的原子核，使原子核发生变化。(1)质子的发现(a粒子轰击氮核)发现者： ;核反应方程：147N + 42He t+ 1iH实验装置示意图a粒子穿过充满氮气的云室轉气(2)中子的发现(a粒子轰击铍核)发现者： ;核反应方程式： 94Be+ 42He+ bn艇粒子实验示意图【典型例题】1. 【2005年上海高考，多选】卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方 程为42He+1 nt1 ?8O + 11H，下列说法中正确的是()(A )通过此实验发现了质子(B) 实验中利用了放射源放出的Y寸线(C) 实验中利用了放射源放出的o射线(D) 原子核在人工转变过程中，电荷数可能

19、不守恒2. 【2006年上海高考】1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现 。图中A为放射源发出的17粒子，B为气。完成该实验的下列核反应方程 +t 80 +3. 【2010徐汇二模】右图为a粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多 a粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长 的径迹和一条粗而短的径迹，则()(A )细而长的径迹是 a粒子(B )细而长的径迹是氧核(C)粗而短的径迹是氧核(D)粗而短的径迹是质子4. 【1988上海高考】如图所示为查德威克实验示意图，天然 放射性元素钋(Po)放出的a射线轰击铍核时产生粒子流A ,用粒子流A轰击石

20、腊时会打出粒子流 B，则()(A ) A是中子，B是质子(B) A是质子，B是中子5.【2001年全国高考，多选】在下列的四个方程中,235195 亠 138 92U + ont 38Sr+54Xe + 3x123823492U T 9Th + X3以下判断正确的是()(A) X1是中子(B) X2是质子2iH +2412XI、X2、X3和X4各代表某种粒子31X2 2He+ on427Mg + 2He t 13AI + X4(C) X3是0粒子(D) X4是氘核(C) A是丫射线，B是中子 (D) A是中子，B是丫射线6.【2006年全国高考】某原子核AzX吸收一个中子后，放出一个电子，分裂

21、为两个o粒子。 由此可知(A ) A = 7, Z = 3( B) A = 7, Z = 4(C) A = 8, Z = 3 ( D) A = 8, Z = 44 .原子核的组成原子核由 和 组成，它们统称为 。核子之间存在相互吸引的 。原子核的 数就等于它的质子数，也就是原子序数。中子数则是核的数和电荷数之差。具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素。例如氢原子的同位素“氘” 21H和“氚” 31H。5. 链式反应重核裂变时放出的 引起其他重核的裂变，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铀块的最小体积叫做它的 体积。o/Gy*【典型例题】7.【2012上海高考】某种元

22、素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()1fA X1 Ais.ay* zfkLLL0oNC? 2993np + 2X ;镎(Np238)放出一个粒子 Y后转变成钚(2394pu),核 反应方程是2;93np 294pu+y ,则x粒子的符号为, y粒子的符号为 。&【2015山东高考，多选】14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物 存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不变;生命活动结束后，14C 的比例持续减少。现通过测量得知， 某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。 下列说法正 确的是()( A )该古木的年代距今

23、约 5700 年( B) 12C、13C、14C 具有相同的中子数1414(C) 14C衰变为N的过程中放出B射线(D) 增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变9【2014全国， 多选】在人类对微观世界进行探索的过程中， 科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()(A )密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值(B )贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核(C) 居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋( Po)和镭(Ra)两种新元素(D) 卢瑟福通过a粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子(E) 汤姆孙发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的10【多选】用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405 次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。10 天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟 101 次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是()(A