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第十三章波粒二象性原子结构原子核,(,加试,),第,2,讲原子核,第一页，编辑于星期六：二点 三十分。,考试标准,知识内容,必考要求,加试要求,说明,原子核的组成,a,1.,不要求识记反映三种放射线穿透能力的数据,2.,不要求知道威尔逊云室、气泡室的工作原理,3.,不要求知道盖革,米勒计数器的技术细节,4.,不要求了解比结合能概念以及比结合能曲线,放射性元素的衰变,c,探测射线的方法,a,放射性的应用与防护,a,核力与结合能,c,核裂变,c,核聚变,c,粒子和宇宙,a,第二页，编辑于星期六：二点 三十分。,知识内容,必考要求,加试要求,说明,原子核的组成,a,5,.,不要求了解核电站的工作流程,6.,不要求知道受控核聚变中的技术问题,7.,不要求识记新粒子以及各种夸克的名称,8.,不要求识记宇宙与恒星演化的细节,.,放射性元素的衰变,c,探测射线的方法,a,放射性的应用与防护,a,核力与结合能,c,核裂变,c,核聚变,c,粒子和宇宙,a,第三页，编辑于星期六：二点 三十分。,加试考点自清,课时训练,加试题型突破,内容索引,第四页，编辑于星期六：二点 三十分。,加试考点,自清,第五页，编辑于星期六：二点 三十分。,一、原子核的组成,1.,天然,放射现象,(1),天然放射现象,元素自发地放出射线的现象，首先,由,发现,天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构,考点逐项排查,1,答案,贝可勒尔,第六页，编辑于星期六：二点 三十分。,名称,构成,符号,电离能力,贯穿本领,射线,氦核,最强,最弱,射线,电子,较强,较强,射线,光子,最弱,最强,(2),三种射线,第七页，编辑于星期六：二点 三十分。,2.,原子核的组成,(1),原子核由质子,( ),和中子,( ),组成，质子和中子统称,为,质子,带正电，中子不带电,(2),基本关系,核电荷数,(,Z,),质子数元素的原子序数,质量数,(,A,),质子数中子数,(3)X,元素的原子核的符号,为,，,其中,A,表示,，,Z,表示核电荷数,(4),同位素：具有,相同,而,中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素,答案,核子,核外电子数,核子数,质量数,质子数,第八页，编辑于星期六：二点 三十分。,二、放射性元素的衰变,1.,原子核,的衰变,(1),原子核放出,粒子或,粒子,，变成,另一,种,的,变化称为原子核的衰变,(2),分类,衰变,：,_,衰变,：,_,当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生,衰变，有的发生,衰变，同时伴随着,辐射,答案,原子核,第九页，编辑于星期六：二点 三十分。,(3),两个典型的衰变方程,2.,半衰期,放射性元素衰变的快慢是由,核,自身,的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系,.,答案,内部,第十页，编辑于星期六：二点 三十分。,三、探测射线的方法,威尔逊云室，气泡室，盖革,米勒计数器,.,四、放射性的应用与防护,1.,应用射线：工业上可以测厚度、医疗方面,可以,、,照射种子来培育优良品种等,.,2.,示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要,借助于,.,3.,辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用,.,要,防止,对,水源、空气、用具等的污染,.,4.,裂变的应用：原子弹、核反应堆,.,答案,放射治疗,示踪原子,放射性物质,第十一页，编辑于星期六：二点 三十分。,五、核裂变,1.,典型的裂变反应方程：,2,.,链式反应,：由,重核裂变产生,的,使,裂变反应一代接一代继续下去的过程,.,3.,临界体积和临界质量：裂变物质能够,发生,的,最小体积及其相应的质量,.,4.,裂变的应用：原子弹核反应堆,.,答案,中子,链式反应,第十二页，编辑于星期六：二点 三十分。,六、核聚变,1.,典型的聚变反应方程,：,2.,人工转变：,(1),卢瑟福发现质子,：,_,.,(2),查德威克发现中子,：,_,.,答案,第十三页，编辑于星期六：二点 三十分。,加试题组专练,2,1.,与原子核内部变化有关的现象是,(,),A.,粒子散射,现象,B,.,光电效应现象,C.,电离,现象,D,.,天然放射现象,1,2,3,4,5,6,第十四页，编辑于星期六：二点 三十分。,2.(2016,衢州市调研,),医学界通过,14,C,标记的,C,60,发现了一种,C,60,的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂,DNA,抑制艾滋病病毒的繁殖，则,14,C,的用途是,(,),A.,示踪原子,B,.,电离作用,C.,催化作用,D,.,贯穿作用,1,2,3,4,5,6,第十五页，编辑于星期六：二点 三十分。,3.,表示放射性元素,碘,衰变的方程是,(,),1,2,3,4,5,6,第十六页，编辑于星期六：二点 三十分。,4.1932,年，英国物理学家查德威克用,射线轰击铍核,( ),时，产生了碳核,( ),和一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线，经过进一步证实，这种射线是,(,),A.,光子流,B,.,中子流,C.,电子流,D,.,质子流,1,2,3,4,5,6,第十七页，编辑于星期六：二点 三十分。,5.,太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少,.,太阳每秒钟辐射出的能量约为,4,10,26,J,，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近,(,),A.10,36,kg,B.10,18,kg,C.10,13,kg,D.10,9,kg,1,2,3,4,5,6,第十八页，编辑于星期六：二点 三十分。,6.,下列说法正确的是,(,),A.,重核裂变时放出能量，而轻核聚变时吸收能量,B.,轻核聚变必须在很高的温度下才能进行,C.,氢弹是利用轻核聚变制成的，因此它的威力比原子弹小,D.,人类制成了原子弹，从而实现了用人工方法控制链式反应的速度,，,和平,利用核能,返回,1,2,3,4,5,6,第十九页，编辑于星期六：二点 三十分。,加试题型突破,第二十页，编辑于星期六：二点 三十分。,命题点一原子核及核反应,解析,方法感悟,第二十一页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反应，所以选项,A,错误，选项,B,正确,.,而,链式反应在进行过程中，还需要铀矿达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，所以选项,C,正确,.,方法感悟,第二十二页，编辑于星期六：二点 三十分。,方法感悟,1.,核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头,“,”,连接并表示反应方向，不能用等号连接,.,2.,核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程,.,3.,核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化,.,4.,核反应遵循电荷数守恒,.,第二十三页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,1.(,多选,),14,C,发生放射性衰变成为,14,N,，半衰期约为,5 700,年，已知植物存活期间，其体内,14,C,与,12,C,的比例不变；生命活动结束后，,14,C,的比例持续减少，现通过测量得知，某古木样品中,14,C,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.,该古木的年代距今约,5 700,年,B.,12,C,、,14,C,具有相同的中子数,C.,14,C,衰变为,14,N,的过程中放出,射线,D.,增加样品测量环境的压强将加速,14,C,的衰变,题组阶梯突破,1,2,3,4,第二十四页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,放射性元素经过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来的一半，故该古木的年代距今约为,5 700,年，,A,正确,；,具有,相同的质子数、不同的中子数的元素称为同位素，,B,错误,；,14,C,衰变为,14,N,，电荷数增加,1,，说明放出了电子，发生了,衰变，,C,正确,；,半衰期,由元素本身决定，与外界因素无关，,D,错误,.,1,2,3,4,第二十五页，编辑于星期六：二点 三十分。,A.,上述裂变反应中伴随着中子放出,B.,铀块体积对链式反应的发生无影响,C.,铀核的链式反应可人工控制,D.,铀核的半衰期会受到环境温度的影响,1,2,3,解析,4,第二十六页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,核裂变反应是重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应，,A,选项正确,；,铀,块要发生链式反应需达到一定的体积，,B,选项错误,；,链式反应,可人工控制用以建立核电站，,C,选项正确,；,原子核,的半衰期是由原子核本身的性质决定，与其所处的环境或状态无关，,D,选项错误,.,1,2,3,4,第二十七页，编辑于星期六：二点 三十分。,3.(,多选,),据报道，,2014,年,3,月,4,日英国兰开夏郡的一名,13,岁学生杰米,爱德华兹在学校实验室里成功完成了一项核试验，成为世界上实现聚变的最年轻的人，引起人们对氢元素、氢的同位素、核反应的热议,.,下列说法正确的是,(,),A.,氢原子光谱是线状谱,解析,1,2,3,4,第二十八页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,因为氢原子释放的能量是不连续的，氢原子的光谱是线状光谱，选项,A,正确,；,原子序数,较大的原子核才可能发生,衰变，选项,B,错误；,1,2,3,核聚变并非都是可控的，选项,D,错误,.,4,第二十九页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,1,2,3,4,第三十页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,设铅核的质量数为,M,，核电荷数为,Z,，则由质量数守恒可得,M,232,6,4,208,，由核电荷数守恒可得,Z,90,6,2,4,1,82.,则铅核的中子数,N,1,208,82,126,，钍核的中子数,N,2,232,90,142.,所以铅核的中子数比钍核的中子数少,16,个,.C,正确,.,1,2,3,4,第三十一页，编辑于星期六：二点 三十分。,命题点二核能的计算,方法感悟,(1),核反应方程中的,X,是,_.,解析,根据质量数和电荷数守恒得：,X,质量数,为,0,，核电荷数为,1,，故此粒子是,电子,，,(2),该反应放出的能量是,_,_,_J.(,结果保留,3,位有效数字,),解析,该核反应质量亏损为：,m,0.2 u,，,能量,亏损为：,E,0.2,931.5 MeV,2.98,10,11,J;,2.98,10,11,解析答案,第三十二页，编辑于星期六：二点 三十分。,方法感悟,核能的计算方法,1.,根据爱因斯坦质能方程列式计算：即,E,mc,2,(,m,的单位：,kg).,2.,根据,1,原子质量单位,(u),相当于,931.5,兆电子伏能量，则,E,m,931.5,MeV,(,m,的单位：,u).,3.,核反应遵守动量守恒定律和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒定律和能量守恒定律来计算核能,.,第三十三页，编辑于星期六：二点 三十分。,题组阶梯突破,5,A.,这种装置中发生的核反应方程式,是,B.,由核反应过程质量守恒可知,m,1,m,2,m,3,m,4,C.,核反应放出的能量等于,(,m,1,m,2,m,3,m,4,),c,2,D.,这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同,解析,6,第三十四页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,可控热核反应装置中发生的核反应方程式,是,，,故,A,正确,；,核反应,过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此,m,1,m,2,m,3,m,4,，故,B,错误,；,核反应,过程中的质量亏损,m,m,1,m,2,m,3,m,4,，释放的核能,E,mc,2,(,m,1,m,2,m,3,m,4,),c,2,，故,C,正确,；,这种,装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不同，故,D,正确,.,5,6,第三十五页，编辑于星期六：二点 三十分。,6.,氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程,为,，,式中,x,是某种粒子,.,已知,：,和,粒子,x,的质量分别为,2.0141 u,、,3.016 1 u,、,4.002 6 u,和,1.008 7 u,；,1 u,931.5 MeV.,由上述反应方程和数据可知，粒子,x,是,_,_,_,，该反应释放出的能量为,_MeV(,结果保留,3,位有效数字,).,6,解析,由核电荷数守恒可知，,x,粒子的核电荷数为：,1,1,2,0,，由质量数守恒可知，,x,粒子的质量数为：,2,3,4,1,，则,x,粒子,是,或,中子；核反应过程中释放的能量为,E,mc,2,17.6 MeV.,17.6,返回,解析答案,5,第三十六页，编辑于星期六：二点 三十分。,课时训练,第三十七页，编辑于星期六：二点 三十分。,1.(,多选,),以下是有关近代物理内容的若干叙述：其中正确的有,(,),A.,每个核子只跟邻近的核子发生核力作用,B.,太阳内部发生的核反应是热核反应,C.,原子的核式结构模型是由汤姆逊在,粒子散射实验基础上提出的,D.,关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析,核力为短程力，只能跟邻近的核子产生核力的作用，故,A,正确,；,太阳内部,发生的是热核反应；故,B,正确,；,原子,的核式结构模型是由卢瑟福在,粒子散射实验基础上提出的，故,C,错误,；,关于,原子核内部的信息，最早来自于天然放射现象，故,D,正确,.,解析,第三十八页，编辑于星期六：二点 三十分。,2.,在核反应堆外修建很厚的水泥层，是为了防止,(,),A.,核爆炸,B,.,放射性外泄,C.,快中子外泄,D,.,慢中子外泄,解析,解析,核爆炸用水泥层是防不住的，反应堆内部是用镉棒控制中子数目，修建很厚的水泥层，是为了屏蔽放射线，,B,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第三十九页，编辑于星期六：二点 三十分。,3.(,多选,)(2016,东阳市联考,),有关,放射性同位素,的,下列说法，正确的是,(,),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析,第四十页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,同位素有相同的质子数，所以选项,A,错误,.,同位素,有相同的化学性质，所以选项,B,正确,.,半衰期,与元素属于化合物或单质没有关系，,所以,制成,化合物后它的半衰期不变，选项,C,错误,.,含有,的,磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十一页，编辑于星期六：二点 三十分。,4.(,多选,),有关原子核的知识，下列说法正确的是,(,),A.,原子核可发生,衰变表明原子核中有电子,B.,放射性元素的原子核经过,2,个半衰期将全部衰变,C.,在核反应中，动量守恒,D.,在核反应中，质量数和电荷数都守恒,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十二页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,原子核内只有质子和中子，,衰变的实质是原子核中的中子转化为质子，并放出电子，选项,A,错误,；,放射性元素,的原子核经过,2,个半衰期还剩余总量,的,，,选项,B,错误,；,核反应,前后，满足动量守恒定律，选项,C,正确,；,在,核反应前后，质量数和电荷数守恒，选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十三页，编辑于星期六：二点 三十分。,5.,曾任美国总统的老布什曾让医生们虚惊了一场，那是在访日宴会上突然昏厥，美国政府急忙地将他送回国，医生用,123,I,进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出了病因,.,123,I,的特性是,(,),A.,半衰期长，能迅速从体内清除,B.,半衰期长，并缓慢从体内清除,C.,半衰期短，能迅速从体内清除,D.,半衰期短，并缓慢从体内清除,解析,解析,利用放射性同位素,123,I,放出的,射线，穿透本领比,、,射线强,.,123,I,的半衰期较短，可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害,.,故,C,对,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十四页，编辑于星期六：二点 三十分。,6.(,多选,),下列应用是把放射性同位素作为示踪原子的是,(,),A.,利用钴,60,治疗肿瘤等疾病,B.,射线探伤,C.,利用含有放射性碘,131,的油检测地下输油管的漏油情况,D.,把含有放射性元素的肥料施给农作物用以研究农作物吸收养分的规律,解析,解析,利用钴,60,治疗肿瘤和利用,射线探伤是利用钴,60,或,射线能量高、贯穿本领大的特点，故,A,、,B,错误,；,C,、,D,项是利用放射性同位素作为示踪原子，故,C,、,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十五页，编辑于星期六：二点 三十分。,7.(,多选,),下列说法正确的是,(,),A.,分别用,X,射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用,X,射线,照射,时光电子的最大初动能较小,B.,用升温、加压或发生化学反应的方法不能改变放射性元素的半衰期,C.,以,m,D,、,m,p,、,m,n,分别表示氘核、质子、中子的质量，则,m,D,m,p,m,n,D.,天然放射现象中的,射线是原子核受激发产生的,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十六页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,分别用,X,射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应；由光电效应方程：,E,k,h,W,0,，则用频率比较大的,X,射线照射时光电子的最大初动能较大；故,A,错误,；,半衰期,与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故,B,正确,；,质子,和中子结合成氘核，有质量亏损，可知,m,D,m,p,m,n,，故,C,错误,；,天然,发射现象中的,射线是原子核受激发产生的，故,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十七页，编辑于星期六：二点 三十分。,8.,放射性元素,A,经过,2,次,衰变和,1,次,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,解析,解析,原子核经过一次,衰变，电荷数减小,2,，所以经过,2,次,衰变后电荷数减小,4,；同时，经过一次,衰变，电荷数增加,1,；所以元素,A,经过,2,次,衰变和,1,次,衰变后电荷数减小,3,，则生成的新元素在元素周期表中的位置向前移,3,位，故,C,正确，,A,、,B,、,D,错误,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十八页，编辑于星期六：二点 三十分。,9.(,多选,),能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有,(,),解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第四十九页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故,A,对，,B,错,.,重,核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故,C,对,.,原子核,放出,或,粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变,.,原子核衰变的反应物只有一种，故,D,错,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,第五十页，编辑于星期六：二点 三十分。,2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析答案,第五十一页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,反应的质量亏损是：,m,(,m,1,m,2,2,m,3,),，根据质能方程,E,mc,2,可知，放出的能量为,E,(,m,1,m,2,2,m,3,),c,2,.,(,m,1,m,2,2,m,3,),c,2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析答案,第五十二页，编辑于星期六：二点 三十分。,(1),一共经过几次,衰变和几次,衰变？,由质量数守恒和核电荷数守恒可得,238,206,4,x,92,82,2,x,y,联立,解得,x,8,，,y,6.,即一共经过,8,次,衰变和,6,次,衰变,.,答案,8,6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析答案,第五十三页，编辑于星期六：二点 三十分。,解析,因为原子核的核电荷数等于质子数，因此质子数减少了,92,82,10,个,.,原子核的质量数为质子数与中子数的和，故中子数减少量为,(238,92),(206,82),22,个,.,(3),综合写出这一衰变过程的方程,.,答案,10,22,返回,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析答案,第五十四页，编辑于星期六：二点 三十分。,
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