2022年高中物理第章原子核原子核的组成与核力教师用书教科版选修- .pdf

1 1原子核的组成与核力学 习 目 标知 识 脉 络1. 掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念( 重点) 2知道核力的概念及特征( 重点 ) 3知道核反应的定义，会正确书写核反应方程 .原 子 核 的 组 成 先填空 1质子的发现 ( 如图 3-1-1 所示 ) 图 3-1-12中子的发现 ( 如图 3-1-2 所示 ) 图 3-1-23原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子4原子核的符号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 5同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素例如，氢有三种同位素，11H 、21H、31H. 再判断 1原子核的核子数等于质子数( )2质量数就是原子核的质量( )3在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素( ) 后思考 同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？【提示】相同因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同1原子核的组成原子核是由质子、中子构成的，质子带正电， 中子不带电不同的原子核内质子和中子的个数并不相同2原子核的符号和数量关系(1) 符号：AZX. (2) 基本关系：核电荷数质子数(Z) 元素的原子序数核外电子数质量数(A) 核子数质子数中子数3同位素原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素1 粒子可以表示为42He，42He中的 4 为_，2 为_【解析】根据42He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 2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4. 【答案】质子数与中子数之和( 或质量数 ) 质子数2下列说法正确的是( ) 【导学号： 11010033】A.nmX与nm -1Y互为同位素名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 B.nmX与n-1mY互为同位素C.nmX与n-2m-2Y中子数相同D.235 92U核内有 92 个质子， 235 个中子E.235 92U核内有 92 个质子， 143 个中子【解析】A选项中， X核与 Y核的质子数不同，不能互为同位素；B选项中nmX核与n-1mY核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C选项中nmX核内中子数为nm，n-2m-2Y核内中子数为 (n2) (m2) nm，所以中子数相同；235 92U 核内有 143 个中子，而不是235 个中子【答案】BCE 3已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226. 试问：(1) 镭核中有几个质子？几个中子？(2) 镭核所带电荷量是多少？(3) 若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？(4)228 88Ra是镭的一种同位素，让226 88Ra和228 88Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨迹半径之比是多少？【解析】因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和由此可得：(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) 镭核所带电荷量QZe881.6 1019C1.411017 C. (3) 镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，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的向心力为洛伦兹力，故有Bqvmv2r，rmvqB.两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r226r228226228113114. 【答案】(1)88 138 (2)1.41 1017 C (3)88 (4)113 114原子核的“数”与“量”辨析1核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量2原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 核 力 先填空 1核力原子核内核子之间的相互作用力2核力的特征(1) 核力是强力，在原子核内，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3原子核的稳定性质子数越多的原子核，就需要有更多的中子来维持核的稳定，在大而稳定的原子核中，中子的数量多于质子 再判断 1原子核内的质子间均存在核力和库仑力( )2稳定原子核的质子数总是与中子数相等( )3对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用( ) 后思考 原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？【提示】组成原子核的相邻的核子间存在核力1原子核中核子比例关系：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原子核，两者相差越多2形成原因及原子核的稳定性(1) 原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了这时，不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性(2) 核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多由于核力的作用范围是有限的， 核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用， 这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的所以，原子核的大小也受到限制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 4关于核力，下列说法中正确的是( ) 【导学号： 11010034】A原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用B核力既可能是引力，又可能是斥力C核力对核子做正功，原子核要释放核能D原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用E原子核内相距较远的两个核子间没有核力作用，不一定有库仑力作用【解析】核力有时表现为引力，有时表现为斥力，但不是说核力既可能是引力，又可能是斥力， 故 B错误；核力是短程力， 只有在 2.0 1015m左右的范围内起作用，故 A正确，D错误；核子结合成原子核时，核力对核子做正功，原子核释放一定的能量，故C正确；原子核内两核子相距较远时没有核力作用，核内质子与中子间不会有库仑力作用，E正确【答案】ACE 5核子结合成原子核的下列说法中，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当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间势能一定减小D质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用E原子核内的相邻核子间的核力与核子是否带电无关【解析】由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，与核子是否带电无关，由此知 A、B错误， E正确；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8 1015 m 时，核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于 0.8 10 15m ，故 C正确；质子数较多的原子核由于只有相邻的核子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确【答案】CDE . . . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 核 反 应 先填空 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2核反应方程用原子核符号描述核反应过程的式子3核反应规律在核反应中，质量数和电荷数守恒 再判断 1卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程( )2核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写( ) 后思考 书写核反应方程时为什么不能用等号连接？【提示】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，只能用单箭头表示反应方向1核反应的条件用 粒子、质子、中子，甚至用 光子轰击原子核使原子核发生转变2核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变3原子核人工转变的三大发现(1)1919 年卢瑟福发现质子的核反应：14 7N42He 17 8O11H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应：94Be42He 12 6C10n (3)1934 年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al 42He 3015P10n；3015P3014Si 01e. 4人工转变核反应与衰变的比较(1) 不同点：原子核的人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理和化学条件的影响名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 (2) 相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒6以下是物理学史上3 个著名的核反应方程x73Li 2yy14 7Nx17 8O y94Bez12 6C x、y和z是 3 种不同的粒子，下列说法正确的是( ) Ax为 粒子Bx为质子Cy为 粒子Dy为电子Ez为中子【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可以确定x为质子11H，y为42He 即 粒子，z为中子10n. 【答案】BCE 7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、中子和正电子的(1)10 5B42He 13 7N ( ) (2)94Be( )12 6C10n (3)2713Al ( ) 2712Mg11H (4)14 7N42He 17 8O ( ) (5)2311Na( ) 2411Na11H (6)2713Al 42He 10n( ) ；3015P3014Si ( ) 【解析】(1)10 5B42He 13 7N10n (2)94Be42He 12 6C10n 由此核反应使查德威克首次发现了中子(3)2713Al 10n2712Mg 11H (4)14 7N42He 17 8O 11H 此核反应使卢瑟福首次发现了质子(5)2311Na21H2411Na 11H (6)2713Al 42He 10n3015P；3015P3014Si 01e( 正电子 ) 此核反应使约里奥居里夫妇首次发现了正电子【答案】见解析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 书写核反应方程的四条重要原则(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 ( 中学阶段不作要求) ；(4) 核反应必须是实验中能够发生的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -