第1节原子核的组成与核力

1、第三章原子核第1节 原子核的组成与核力学习目标核心提炼1知道质子、中子的发现。2个发现一一质 子、中子的发现2个概念核子、核力2知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。3.会写核反应方程。4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力。H頑自主棉理.61 /' j字握斬知:一、原子核的组成1 .组成：质子和中子（统称为核子）0（1）1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮核发现了质子。1932年，查德威克用a粒子轰击铍核发现了中子。2. 原子核的表示方法厂航干核的威雄数A =质子数2：卜中子数W :丄元素符号匚核电荷数=原子核的质子数.即元素的原子序数3. 同位素原子序数相同而中子数不同的原子

2、核，互称为同位素。例如：氢有三种同位素，分别是1H、1H、3H。思考判断（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。（）同位素具有不同的化学性质。（）（4）原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等。（） 答案X Vx X二、核力1. 定义：核子之间的相互作用力，称为核力，也称强力。2. 核力的特征(1) 在核的线度内，核力比库仑力大得多；(2) 核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失；(3) 核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等 的。思考判断(1) 原子

3、核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。()(2) 在原子核的线度内，核力比库仑力大得多。()(3) 核力与电荷有关，质子与质子、质子与中子之间的核力是不相等的。()(4) 只要原子核中的质子数与中子数相等，原子核就可以无限地增大。()答案x Vx x三、核反应1. 核反应：用一定能量的粒子轰击原子核，改变了核的结构，我们把这样的过程 叫做核反应。2. 核反应的实质：以基本粒子(o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)，并放出某种粒子。3. 常见的人工转变的核反应有(1) 卢瑟福发现质子：9N + 2He>纟0+ 1H查德威

4、克发现中子：9Be+ 2He> 1eC + on居里夫妇人工制造同位素：4He+ 27AI > 0n+ 35p30P 具有放射性：15p> 10Si+ + 1e。4. 遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。思考判断(1) 在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。()(2) 核反应过程是不可逆的，核反应方程中只能用单向箭头表示反应方向(3) 只要符合质量数守恒，电荷数守恒能写出的核反应方程，都是实际存在的()答案(1)2V (3) X*亶互合柞捉克轅心突破要点n原子核的组成要点归纳1原子核(符号AX)大小：很小，半径为101510一14 m质子：电荷量e=+ 1.6 x 10 19 C

5、甘丄、组 质量 mp= 1.672 623 1x 10_27 kg原子核 一成中子：电何量e= 0质量 1.674 928 6X 10_27 kg同位素：质子数相同、中子数不同的原子核2. 基本关系核电荷数二质子数(Z)二元素的原子序数二核外电子数，质量数(A)二核子数二质子 数+中子数。3. 对核子数、电荷数、质量数的理解(1) 核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，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，叫作原子核的电荷数。(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

6、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，这个整数叫作 原子核的质量数。特别提醒原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数。因此，质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的。如质子和中子的质量数相同均为 1，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一。精典示例例1据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素，其中一种有 176个中子，而另一种有 177个中子，则：(1) 该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子

7、数各为多少？(2) 该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？(3) 若用 X 表示 1 1 7号元素的元素符号， 该元素的两种同位素用原子核符号如何表 示？审题指导 解答本题应注意以下三点：(1) 原子核的质子数与原子序数相等。(2) 原子呈中性，核外电子数等于核内质子数。(3) 原子核的质量数等于质子数与中子数之和。解析 (1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数。故 117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也为 117。(2) 原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为 176的原子核的质量数为117+ 176

8、= 293,中子数为177的原子核的质量数为117+ 177= 294。(3) 元素符号一般用 ZAX 表示，其中 A 表示质量数， Z 表示核电荷数， 由前两问可得 该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为 176的原子核的符号为稈汉，中子数为 177 的原子核的符号为 129174X。答案 (1)均为 117 均为 117 (2)293 294 (3)121937X针对训练1在a粒子轰击金箔的散射实验中，a粒子可以表示为4He, 4He中的 4 和 2 分别表示 ()A. 4 为核子数， 2为中子数B. 4 为质子数和中子数之和， 2 为质子数C. 4为核外电子数，2为中子数D. 4为中子

9、数，2为质子数解析根据AX所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核 电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。原子核的质量数就是核 内质子数和中子数之和，即为核内的核子数。 42He 符号的左下角表示的是质子数 或核外电子数，即为2, 4He符号左上角表示的是核子数，即为4,故选项B正确 答案 B翌点核力及原子核中质子和中子的比例要点归纳1核力的性质(1) 核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。核力是短程力。约在10_15 m数量级时起作用，距离大于0.8X10-15 m时为引 力，距离小于0.8X 10_15 m时为斥力。距离为10X10-15 m时核

10、力几乎消失。核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所 有核子发生作用。(4) 核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。2.原子核中质子与中子的比例关系(1) 较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但较重的原子核中子数大于质子数， 越重的原子核，两者相差越多。(2) 形成原因 若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大， 核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。 若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所 以有助于维系原

11、子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核 子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一 定是不稳定的。特别提醒(1)核力是短程力，只有相邻核子间才存在核力(2) 稳定的重原子核里，中子数要比质子数多，由于核力具有饱和性，导致原子核大小也受到限制。精典示例例2关于核力的说法正确的是()A. 核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B. 核力就是电磁力C. 核力是短程力，作用范围在1.5X10-15 m之内D. 核力与电荷有关解析 核力是短程力，超过1.5X10-15 m。核力急剧下降几乎消失

12、，故选项 C正 确；核力与万有引力、电磁力不同，故选项A、B 错误；核力与电荷无关。故选项D错误。答案 C例 3 对核子结合成原子核的下列说法正确的是 ()A. 原子核内的核子间均存在核力B. 原子核内的质子间均存在核力和库仑力C. 稳定原子核的质子数总是与中子数相等D. 对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维持原子核稳定的作用 思路点拨： 解答本题应把握以下两点：(1) 轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数。(2) 由于核力是短程力，原子核的大小有一定的限制。质子越多的原子核，需要更 多的中子来维持核的稳定。解析 核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知选项

13、A、 B 错误；核力 只作用于相邻的核子间，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数 的增多来抵消库仑力的作用，故选项 C 错误， D 正确。答案 D针对训练 2 关于质子和中子的说法，正确的是 ()A. 原子核中质子数和中子数一定相等B. 稳定的重原子核里，质子数比中子数多C. 原子核都是非常稳定的D. 对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果 继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的解析 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核， 中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。因此正确答案选 D 答案 D对核反应方程的认识耍点要点归纳

14、1. 常见的几个核反应方程134N + 2He-13O+牯(发现质子) 4Be + 2He *C+ On(发现中子)23AI + 2He15P+ onsoo31+1e(发现正电子)2. 写核反应方程时应注意的问题(1) 核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头 表示反应方向。(2) 核反应方程应以实验事实为基础，不能凭空杜撰。(3) 核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量 的变化。精典示例例4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。+ 4He 9n + () 4Be+ () 16iC+ c)n(3) 10 + ()

15、22Mg + 1H(4) C/N + 4He187O+ ()(5) 13Na+ ()21Na+ 1H解析(1)10B + 4He13N + On(2) 9Be+ 4HeWc + c)n此核反应使查德威克首次发现了中子。(3) 23AI + On12Mg +1H(4) 134N + 2He187O+ 1h此核反应使卢瑟福首次发现了质子。(5) 23Na + 1H 11Na+ 1h答案见解析总结提升书写核反应方程四条重要原则(1) 质量数守恒和电荷数守恒；(2) 中间用箭头，不能写成等号；(3) 能量守恒(中学阶段不做要求)；(4) 核反应必须是实验中能够发生的。针对训练3以下是物理学史上3个著名

16、的核反应方程x+ 3Li > 2y y+ 1#N > x+ 1sOy+9Be > z + 12cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A. a粒子 B.质子 C.中子 D.电子解析 把前两个方程化简，消去x,即1/n+ 3Li >y+ *0,可见y是2He，结合第 三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子On。因此选项C正确。答案 C課旳达标圳媒MS曲心1. (原子核的组成及同位素)下列说法正确的是()A. 质子和中子的质量不等，但质量数相等B. 质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C. 同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不

17、同D. 中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和解析 质子和中子的质量不同，但质量数相同，选项 A正确；质子和中子构成原 子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和，选项 B错误；同一种元素 的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，选项 C错误；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量之和，选项D错误答案 A2. (原子核的组成及同位素)(多选)氢有三种同位素，分别是氕(1H)、氘(2H)、氚(3H),则( )A. 它们的质子数相等B. 若为中性原子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 氕、氘、氚的核子数分别为 1、 2、 3

18、，质子数和中性原子状态核外电子数 均相同，都是 1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，选项A、 B正确， C 错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，选项 D 正确。答案 ABD3. (对核力的理解 )下列对核力的认识，正确的是 ()A. 核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多B. 核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间只有库仑斥力C. 核力是核子间相互吸引的力，是短程力D. 核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性解析 在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时， 核力将不足以平衡库仑力，选项 A 错误；相邻核子间都存在核力作用，具有饱和

19、性，选项B错误，D正确；核子间的距离小于0.8X 10-15 m时核力表现为斥力， 大于0.8X10-15 m时表现为吸引力，选项C错误。答案 D4. (原子核中质子与中子的比例的理解 )在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是 ()A. 中子数等于质子数B.中子数小于质子数C.中子数大于质子数D.无法确定解析 原子核越重，原子间库仑斥力就越大，而中子数多于质子数，因中子与其 他核子间没有库仑斥力， 但有相互吸引的核力， 所以才有助于维系原子核的稳定，故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。故正确答案为C。答案 C5. （核反应方程 ）一质子束入射到静止靶核 2

20、173Al 上，产生如下核反应：P+13AI X + n式中P代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核 X 的质子数为 ，中子数为 。解析 根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒，新核 X 的质子数为 1+ 130=14,质量数为1 + 27- 1 = 27,所以中子数二27- 14= 13。答案 14 13课堂小结1曲冲中卅懼现+的勺纽成 如成 HSiH提升L只有棚報樓子舸才有機力巩出I训练知能提升1. 下列对核力的认识正确的是（）A. 任何物体之间均存在核力B. 核力广泛存在于自然界中的核子之间C. 核力只存在于质子之间D. 核力只发生在相距1.5X1015 m内的核

21、子之间，大于0.8X 1015 m为吸引力, 而小于0.8X10 15 m为斥力解析 由核力的特点知道，只有相距1.5X 10-15 m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间，由此知选项D正确，A、B、C错误。答案 D2. 核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为（）A. 原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B. 核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C. 核子间存在着强大的核力D. 核子间存在着复杂的磁力解析 核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都有核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选项

22、C正确答案 C3. 下列关于2He的叙述正确的是（）A. 32He 与 31H 互为同位素B. 32He 原子核内中子数为 2C. 32He 原子核内质子数为 2D.23He 代表原子核内有 2 个质子和 3 个中子的氦原子核解析 32He 核内质子数为 2， 31H 核内质子数为 1。两者质子数不等，不是同位素， 选项A错误；3He原子核内中子数为 1选项B错误；3He代表原子核内有2个 质子和1个中子的氦原子核，核外电子数为 2,故选项C正确，D错误。答案 C4. 人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3 的氦，它可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 ()

23、A. 43HeB.23HeC. 42HeD.33He解析 氦的同位素质子数一定相同，质量数为 3，故应表示为2He，选项B正确。答案 B5. (多选)以下说法中正确的是 ()A. 原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B. 原子核中的中子数一定跟核外电子数相等C. 用a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原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析 原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，故选项 A错误；原 子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故选项B错误；

24、正是用a粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故选项 C 正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质 量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中 性粒子，故选项 D 正确。答案 CD6. (多选)一个质子以1.0X107 m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原 子核变成硅原子核。 已知铝原子核的质量是质子的 27 倍，硅原子核的质量是质子 的 28 倍，则下列说法正确的是 ()A. 核反应方程为13AI + 1h 14siB. 核反应方程为23AI + 0n24siC. 硅原子核速度的数量级为107 m/s,方向跟质子的初速度方向一致D. 硅原子核速度的数量级为10

25、5 m/s,方向跟质子的初速度方向一致解析 由核反应中电荷数和质量数守恒可知，选项 A 正确， B 错误；由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105 m/s,选项D正确，C错误。答案 AD7用中子轰击氧原子核的核反应方程式为1sO + Jn 7N + bX，对式中X、a、b的判 断正确的是 ()A. X代表中子，a= 17, b= 1B. X 代表电子，a= 17，b= 1C. X代表正电子，a= 17， b= 1D. X代表质子，a= 17，b= 1解析 根据质量数、电荷数守恒可知a= 17，b= 8+ 0 7= 1，所以X可表示为+°e，为正电子，故选项C正确。答案 C8.

26、若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23592U的原子来说()A. x= 92 y= 92 z= 235B. x=92 y=92 z=143C. x=143 y=143 z=92D. x= 235 y= 235 z= 325解析 在23592U中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y= 92;中性原子的核外电子数等于质子数，所以 x= 92;中子数等于质量数减去质子数，z= 23592= 143,所以B选项正确。答案 B9. 在下列四个核反应方程中，XI、X2、X3和X4各代表某种粒子 1h + X1> 4He + in 17N + 4He> *0 + X2 4Be+ 4He> *C + X3 ?4Mg + 2h e> 21 37Al + X4则下列判断中正确的是 ()A.Xi是质子 B.X2是中子C.X3是电子 D.X