高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第4课时原子核课件

第第4课时原子核课时原子核基基础过关关1.原子核的组成原子核的组成(1)质子子的的发现：1919年年，卢瑟瑟福福用用_轰击氮氮原原子子核核发现了了质子，子，质子是子是_的的组成部分。成部分。(2)中中子子的的发现：卢瑟瑟福福猜猜想想原原子子核核内内存存在在着着一一种种质量量与与质子子_，但但_的的粒粒子子，称称为中中子子。查德德威威克克利利用用云云室室进行行实验验证了了_的存在，中子是原子核的的存在，中子是原子核的组成部分。成部分。(3)原原子子核核的的组成成：原原子子核核由由_组成成，质子子和和中中子子统称称为_。考点一放射性元素的衰变考点一放射性元素的衰变(/c)粒子粒子原子核原子核相同相同不不带电中子中子质子和中子子和中子核子核子质子数子数中子数中子数同一位置同一位置2.天然放射现象天然放射现象(1)天然放射天然放射现象象元元素素_地地放放出出射射线的的现象象，首首先先由由贝克克勒勒尔尔发现。天天然然放放射射现象的象的发现，说明明_具有复具有复杂的的结构。构。(2)放射性和放射性元素放射性和放射性元素物物质发射射某某种种看看不不见的的射射线的的性性质叫叫_。具具有有放放射射性性的的元元素叫素叫_元素。元素。(3)三三种种射射线：放放射射性性元元素素放放射射出出的的射射线共共有有三三种种，分分别是是_、_、_。自自发原子核原子核放射性放射性放射性放射性射射线射射线射射线(4)放射性同位素的放射性同位素的应用与防用与防护放放射射性性同同位位素素：有有_放放射射性性同同位位素素和和_放放射射性性同同位位素素两两类，放射性同位素的化学性，放射性同位素的化学性质相同。相同。应用：消除静用：消除静电、工、工业探探伤、作、作_等。等。防防护：防止放射性：防止放射性对人体人体组织的的伤害。害。天然天然人工人工示踪原子示踪原子原子核原子核原子核原子核半数半数物理物理化学状化学状态答案答案C2.(多选多选)关于天然放射性，下列关于天然放射性，下列说法中正确的是法中正确的是()A.所有元素都可能所有元素都可能发生衰生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与放射性元素与别的元素形成化合物的元素形成化合物时仍具有放射性仍具有放射性D.、和和三种射三种射线中，中，射射线的穿透能力最的穿透能力最强强E.一个原子核在一次衰一个原子核在一次衰变中可同中可同时放出放出、和和三种射三种射线解解析析原原子子序序数数大大于于或或等等于于83的的元元素素，都都能能发发生生衰衰变变，而而原原子子序序数数小小于于83的的部部分分元元素素也也能能发发生生衰衰变变，故故A选选项项错错误误；放放射射性性元元素素的的衰衰变变是是原原子子核核内内部部结结构构的的变变化化，与与核核外外电电子子的的得得失失及及环环境境温温度度无无关关，故故B、C选选项项正正确确；在在、三三种种射射线线中中，、为为带带电电粒粒子子，穿穿透透本本领领较较弱弱，射射线线不不带带电电，具具有有较较强强的的穿穿透透本本领领，故故D选选项正确；一个原子核不能同时发生项正确；一个原子核不能同时发生和和衰变，故衰变，故E选项错误。选项错误。答案答案BCD要点突破要点突破要点衰变与半衰期要点衰变与半衰期1.衰变和衰变和衰变的比较衰变的比较【例例题题】在在轧制制钢板板时需需要要动态地地监测钢板板厚厚度度，其其检测装装置置由由放放射射源源、探探测器器等等构构成成，如如图所所示示。该装装置置中中探探测器器接接收收到到的的是是()A.X射射线 B.射射线 C.线射射 D.射射线解解析析放放射射源源发发出出的的只只有有、三三种种射射线线，故故选选项项A错错误误；在在、三三种种射射线线中中，只只有有射射线线能能穿穿过过钢钢板板，故故选选项项B、C错错误误，D正确。正确。答案答案D精精练题组1.(多多选选)氢有有三三种种同同位位素素，分分别是是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则()A.它它们的的质子数相等子数相等B.它它们的核外的核外电子数相等子数相等C.它它们的核子数相等的核子数相等D.它它们的化学性的化学性质相同相同解解析析氕氕、氘氘、氚氚的的核核子子数数分分别别为为1、2、3，质质子子数数和和核核外外电电子子数数均均相相同同，都都是是1，中中子子数数等等于于核核子子数数减减去去质质子子数数，故故中中子子数数各各不不相相同同，A、B两两项项正正确确；同同位位素素化化学学性性质质相相同同，只只是是物物理理性性质质不同，不同，D正确。正确。答案答案ABD2.人人类探探测月月球球时发现，在在月月球球的的土土壤壤中中含含有有较丰丰富富的的质量量数数为3的的氦氦，它它可可作作为未未来来核核聚聚变的的重重要要原原料料之之一一，氦氦的的该种种同同位位素素应表示表示为()解解析析氦氦的的同同位位素素质质子子数数一一定定相相同同，质质量量数数为为3，故故应应表表示示为为He，因此，因此B正确。正确。答案答案B3.下列有关半衰期的下列有关半衰期的说法正确的是法正确的是()A.放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期越越短短，表表明明有有半半数数原原子子核核发生生衰衰变所所需需的的时间越短，衰越短，衰变速度越快速度越快B.放放射射性性元元素素的的样品品不不断断衰衰变，随随着着剩剩下下未未衰衰变的的原原子子核核的的减减少，元素的半衰期也少，元素的半衰期也变短短C.把把放放射射性性元元素素放放在在密密封封的的容容器器中中，可可以以减减慢慢放放射射性性元元素素的的衰衰变速度速度D.降降低低温温度度或或增增大大压强强，让该元元素素与与其其他他物物质形形成成化化合合物物，均均可减小衰可减小衰变速度速度解解析析放放射射性性元元素素的的半半衰衰期期是是指指放放射射性性元元素素的的原原子子核核半半数数发发生生衰衰变变所所需需的的时时间间，它它反反映映着着放放射射性性元元素素衰衰变变速速度度的的快快慢慢，若若衰衰变变越越快快，半半衰衰期期越越短短；某某种种元元素素的的半半衰衰期期长长短短由由其其本本身身因因素素决决定定，与与它所处的物理状态或化学状态无关，故它所处的物理状态或化学状态无关，故A正确，正确，B、C、D错误。错误。答案答案A4.(多选多选)对天然放射天然放射现象，下列象，下列说法正确的是法正确的是()A.粒子粒子带正正电，所以，所以射射线一定是从原子核中射出的一定是从原子核中射出的B.粒子粒子带负电，所以，所以射射线有可能是核外有可能是核外电子子C.粒子是光子，所以粒子是光子，所以射射线有可能是原子有可能是原子发光光产生的生的D.射射线、射射线、射射线都是从原子核内部都是从原子核内部释放出来的放出来的解解析析粒粒子子是是由由原原子子核核中中2个个质质子子与与2个个中中子子相相结结合合产产生生的的，是是氦氦核核，因因原原子子核核外外只只有有带带负负电电的的电电子子，所所以以A是是正正确确的的；粒粒子子是是电电子子流流，是是核核内内一一个个中中子子转转化化成成一一个个电电子子和和质质子子，电电子子是是从从核核中中射射出出的的，所所以以B选选项项不不对对；是是光光子子，是是原原子子核核从从高高能能态态跃跃迁迁到到低低能能态态时时辐辐射射出出来来的的，C不不对对，选选项项D是是正正确确的的；天天然然放放射射现现象象中中放放射射出出来来的的三三种种射射线线都都是是原原子子核核内内部部发发生生衰衰变变时时释释放放出出来来的的，故故本本题题正确答案为正确答案为A、D。答案答案AD解解析析由由质质量量数数守守恒恒和和电电荷荷数数守守恒恒得得：2382224m，92862mn，联立解得：，联立解得：m4，n2。答案答案B基基础过关关1.探测方法探测方法(1)组成成射射线的的粒粒子子会会使使气气体体或或液液体体_，以以这些些离离子子为核核心心，过饱和的蒸气会和的蒸气会产生生_，过热液体会液体会产生生_。(2)射射线能使照相乳胶能使照相乳胶_。(3)射射线能使能使荧光物光物质产生生_。考点二核力与结合能考点二核力与结合能(/c)电离离雾滴滴气泡气泡感光感光荧光光2.探测仪器探测仪器(1)威威耳耳逊云云室室：原原理理：粒粒子子在在云云室室内内气气体体中中飞过，使使沿沿途途的的气气体体分分子子_，过饱和和酒酒精精蒸蒸气气就就会会以以这些些离离子子为核核心心凝凝结成成_，于是，于是显示出射示出射线的径迹。的径迹。电离离雾滴滴直而粗直而粗弯曲弯曲(2)气气泡泡室室：气气泡泡室室的的原原理理同同云云室室的的原原理理类似似，所所不不同同的的是是气气泡泡室里装的是室里装的是_，如液，如液态氢。粒子通粒子通过_液体液体时，在它的周，在它的周围产生生_而形成粒子的径迹。而形成粒子的径迹。(3)盖革盖革米勒米勒计数器：数器：优点：点：GM计数器非常数器非常_，使用方便。，使用方便。缺点：只能用来缺点：只能用来_，不能区分，不能区分_。液体液体过热气泡气泡灵敏灵敏计数数射射线的种的种类3.放射性同位素的应用与防护放射性同位素的应用与防护(1)应用用射射线：应用用射射线可可以以测厚厚度度、医医疗方方面面的的_、照射种子培育照射种子培育优良品种等。良品种等。(2)示示踪踪原原子子：有有关关生生物物大大分分子子的的结构构及及其其功功能能的的研研究究，要要借借助助于于_。(3)辐射射与与安安全全：人人类一一直直生生活活在在放放射射性性的的环境境中中，_的的射射线对人人体体组织有有破破坏坏作作用用。要要防防止止_对水水源源、空空气气、用具等的用具等的污染。染。放射治放射治疗示踪原子示踪原子过量量放射性物放射性物质4.核力核力(1)定定义：原子核内部，核子原子核内部，核子间所特有的相互作用力。所特有的相互作用力。(2)特点：特点：核力是核力是强强相互作用的一种表相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范核力是短程力，作用范围在在1.51015m之内；之内；每个核子只跟它的相每个核子只跟它的相邻核子核子间才有核力作用。才有核力作用。5.结合能结合能核核子子结合合为原原子子核核时_的的能能量量或或原原子子核核分分解解为核核子子时_的能量，叫做原子核的的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。合能，亦称核能。6.质能方程、质量亏损质能方程、质量亏损爱因因斯斯坦坦质能能方方程程E_，原原子子核核的的质量量必必然然比比组成成它它的的核核子子的的质量量和和要要小小m，这就就是是质量量亏亏损。由由质量量亏亏损可可求求出出释放放的的核能核能E_。释放放吸收吸收mc2mc2【过关演练】【过关演练】1.质质子子、中中子子和和氘氘核核的的质质量量分分别别为为m1、m2和和m3，当当一一个个质质子子和和一一个个中中子子结结合合成成氘氘核核时时，释释放放的的能能量量是是(c表表示示真真空空中中的的光光速速)()A.(m1m2m1)c B.(m1m2m3)cC.(m1m2m3)c2 D.(m1m2m3)c2答案答案C2.图中中曲曲线a、b、c、d为气气泡泡室室中中某某放放射射物物发生生衰衰变放放出出的的部部分分粒粒子子的的径径迹迹，气气泡泡室室中中磁磁感感应强强度度方方向向垂垂直直于于纸面面向向里里。以以下下判断可能正确的是判断可能正确的是()A.a、b为粒子的径迹粒子的径迹B.a、b为粒子的径迹粒子的径迹C.c、d为粒子的径迹粒子的径迹D.c、d为粒子的径迹粒子的径迹解解析析粒粒子子不不带带电电，不不会会发发生生偏偏转转，故故B错错；由由左左手手定定则则可可判判定定，a、b粒粒子子带带正正电电，c、d粒粒子子带带负负电电，又又知知粒粒子子带带正正电电，粒子带负电，故粒子带负电，故A、C均错，均错，D正确。正确。答案答案D要点突破要点突破要点一质能方程、质量亏损要点一质能方程、质量亏损1.质能能方方程程：一一定定的的能能量量和和一一定定的的质量量相相联系系，物物体体的的总能能量量和和它的它的质量成正比，即量成正比，即Emc2。方方程程的的含含义是是：物物体体具具有有的的能能量量与与它它的的质量量之之间存存在在简单的的正正比比关关系系，物物体体的的能能量量增增大大，质量量也也增增大大；物物体体的的能能量量减减少少，质量也减少。量也减少。2.质量量亏亏损：组成成原原子子核核的的核核子子质量量与与原原子子核核的的质量量之之差差。根根据据能能量量守守恒恒，原原子子核核的的质量量必必然然比比组成成它它的的核核子子的的质量量和和要要小小m，这就就是是质量量亏亏损，由由质量量亏亏损可可求求出出释放放的的核核能能Emc2。核核子子在在结合合成成原原子子核核时出出现质量量亏亏损m，其其能能量量也也要要相相应减减少少，即即Emc2；原原子子核核分分解解成成核核子子时要要吸吸收收一一定定的的能能量量，相相应的的质量增加量增加m，吸收的能量，吸收的能量为Emc2。3.质能方程的三个易错点：质能方程的三个易错点：(1)质量量亏亏损并并不不是是质量量消消失失，只只是是静静止止质量量变成成了了运运动的的质量；量；(2)质量量亏亏损也也不不是是核核子子个个数数的的减减少少，核核反反应中中核核子子个个数数是是不不变的；的；(3)质量量和和能能量量这两两个个量量并并不不可可以以相相互互转化化，只只是是这两两个个量量在数在数值上有上有联系。系。【例【例1】(多选多选)关于关于质能方程，下列哪些能方程，下列哪些说法是正确的法是正确的()A.质量减少，能量就会增加，在一定条件下量减少，能量就会增加，在一定条件下质量量转化化为能量能量B.物体物体获得一定的能量，它的得一定的能量，它的质量也相量也相应地增加一定地增加一定值C.物物体体一一定定有有质量量，但但不不一一定定有有能能量量，所所以以质能能方方程程仅是是某某种种特殊条件下的数量关系特殊条件下的数量关系D.某一定量的某一定量的质量量总是与一定量的能量相是与一定量的能量相联系的系的解解析析质质能能方方程程Emc2表表明明某某一一定定量量的的质质量量与与一一定定量量的的能能量量是是相相联联系系的的，当当物物体体获获得得一一定定的的能能量量，即即能能量量增增加加某某一一定定值值时时，它它的的质质量量也也相相应应增增加加一一定定值值，并并可可根根据据Emc2进进行行计计算算，故故B、D对。对。答案答案BD要点二核能的计算方法要点二核能的计算方法1.根根据据爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程列列式式计计算算：即即Emc2(m的的单单位位：kg)。2.根根据据1原原子子质质量量单单位位(u)相相当当于于931.5兆兆电电子子伏伏能能量量，则则Em931.5 MeV(m的单位：的单位：u，1 u1.660 61027 kg)。3.核核反反应应遵遵守守动动量量守守恒恒定定律律和和能能量量守守恒恒定定律律，因因此此我我们们可可以以结结合合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能。动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能。解析衰变后的质量亏损为解析衰变后的质量亏损为m(226.025 4222.017 54.002 6)u0.005 3 u。因因为为1 u相相当当于于931.5 MeV，因因此此释释放放的的能能量量为为E0.005 3931.5 MeV4.937 0 MeV4.937 0106 eV。答案答案4.937 0106 eV精精练题组1.用用粒粒子子照照射射充充氮氮的的云云室室，摄得得如如图所所示示的的照照片片，下下列列说法法中中正正确的是确的是()A.A是是粒子的径迹，粒子的径迹，B是是质子的径迹，子的径迹，C是新核的径迹是新核的径迹B.B是是粒子的径迹，粒子的径迹，A是是质子的径迹，子的径迹，C是新核的径迹是新核的径迹C.C是是粒子的径迹，粒子的径迹，A是是质子的径迹，子的径迹，B是新核的径迹是新核的径迹D.B是是粒子的径迹，粒子的径迹，C是是质子的径迹，子的径迹，A是新核的径迹是新核的径迹答案答案D答案答案BD3.医医学学界界通通过14C标记的的C60发现一一种种C60的的羧酸酸衍衍生生物物，在在特特定定条条件件下下可可以以通通过断断裂裂DNA抑抑制制艾艾滋滋病病病病毒毒的的繁繁殖殖，则14C的的用用途途是是()A.示踪原子示踪原子 B.电离作用离作用C.催化作用催化作用 D.贯穿作用穿作用解解析析用用14C标标记记C60来来查查明明元元素素的的行行踪踪，发发现现可可以以通通过过断断裂裂DNA抑抑制制艾艾滋滋病病病病毒毒的的繁繁殖殖，因因此此14C的的作作用用是是作作示示踪踪原原子子，故故选项选项A正确。正确。答案答案A4.(多选多选)以下以下说法中正确的是法中正确的是()A.每个核子只跟每个核子只跟邻近的核子近的核子发生核力作用生核力作用B.在原子核的尺度内，核力比在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多力大得多C.核力不可能表核力不可能表现为斥力斥力D.原子核越大，它的原子核越大，它的结合能越大，原子核中核子合能越大，原子核中核子结合越牢固合越牢固解解析析核核力力是是短短程程力力，每每个个核核子子只只跟跟邻邻近近的的核核子子发发生生核核力力作作用用，核核力力在在大大于于0.81015 m时时表表现现为为引引力力，而而在在距距离离小小于于0.81015 m时时表表现现为为斥斥力力，所所以以A、B正正确确，C错错误误；原原子子核核越越大大，它它的的结结合合能能越越大大，但但平平均均结结合合能能不不一一定定大大，核核中中的的核核子结合也不一定牢固，子结合也不一定牢固，D错误。错误。答案答案AB答案答案(1)见解析见解析(2)5.034 MeV基基础过关关1.重核裂变重核裂变(1)定定义：质量量数数较大大的的原原子子核核受受到到高高能能粒粒子子的的轰击而而分分裂裂成成几几个个质量数量数较小的原子核的小的原子核的过程。程。(2)典型的裂典型的裂变反反应方程：方程：(3)链式式反反应：由由重重核核裂裂变产生生的的_使使裂裂变反反应一一代代接接一一代代继续下去的下去的过程。程。(4)临界界体体积和和临界界质量量：裂裂变物物质能能够发生生_的的最最小小体体积及其相及其相应的的质量。量。(5)裂裂变的的应用：用：_、核反、核反应堆。堆。(6)反反应堆构造：核燃料、减速堆构造：核燃料、减速剂、_、防、防护层。考点三核裂变、核聚变考点三核裂变、核聚变(/c)中子中子链式反式反应原子原子弹镉棒棒2.轻核聚变轻核聚变(1)定定义：两两轻核核结合合成成_的的核核的的反反应过程程。轻核核聚聚变反反应必必须在高温下在高温下进行，因此又叫行，因此又叫_。(2)典型的聚典型的聚变反反应方程：方程：质量量较大大热核反核反应4.粒子和宇宙粒子和宇宙(1)“基本粒子基本粒子”不基本不基本直到直到19世世纪末，人末，人们称光子、称光子、电子、子、_和和_是基本粒子。是基本粒子。(2)发现新粒子新粒子1932年年发现了了_，1937年年发现了了_，1947年年发现了了K介介子和子和介子及以后的超子等。介子及以后的超子等。(3)夸克模型夸克模型上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它夸克；它们带的的电荷量分荷量分别为元元电荷的荷的或或，每种夸克都有，每种夸克都有对应的的_。质子子中子中子正正电子子子子_反夸克反夸克答案答案AD解解析析一一个个氢氢原原子子从从n3能能级级跃跃迁迁可可能能辐辐射射一一种种频频率率的的光光子子(从从n3到到n1)或或两两种种频频率率的的光光子子(从从n3到到n2，然然后后从从n2到到n1)，故故A选选项项正正确确；太太阳阳辐辐射射能能量量主主要要是是轻轻核核聚聚变变，故故B选选项项正正确确；比比结结合合能能越越大大，原原子子核核越越稳稳定定，故故C选选项项错错误误；设设从从铀铀核核到到铅铅核核经经过过m次次衰衰变变和和n次次衰衰变变，则则2382064m，2mn9282，解得，解得m8次，次，n6次，即次，即8次次衰变和衰变和6次次衰变，故衰变，故D选项错误。选项错误。答案答案AB要点突破要点突破要点一核反应方程要点一核反应方程1.核反应的四种类型核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发衰变自发人工转变人工控制约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子重核裂变比较容易进行人工控制轻核聚变很难控制2.书写核反应方程时应注意书写核反应方程时应注意(1)必必须遵守遵守电荷数守恒、荷数守恒、质量数守恒量数守恒规律。律。(2)核核反反应方方程程中中的的箭箭头()表表示示核核反反应进行行的的方方向向，不不能能把把箭箭头写成等号。写成等号。答案答案B答案答案A解析选项解析选项A、C、D是衰变，选项是衰变，选项B是轻核聚变。是轻核聚变。答案答案B解析设解析设X的质子数为的质子数为m，质量数为，质量数为n。则有。则有42m6，9412n，所所以以m0，n1，即即X为为中中子子，故故A、B、C错错误误，D正确。正确。答案答案D答案答案AC答案答案AC