原子核知識(shí)點(diǎn)和練習(xí)

1、名師整理精華知識(shí)點(diǎn)1. 湯姆生：發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子棗糕模型說明原子可再分2. 盧瑟福：粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子的核式結(jié)構(gòu)模型。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子3. 查德威克：發(fā)現(xiàn)中子4. 約里奧 . 居里夫婦：發(fā)現(xiàn)正電子5. 貝克勒爾：發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象說明原子核可再分6. 愛因斯坦：質(zhì)能方程Emc2，Emc27. 玻爾：提出玻爾原子模型，解釋氫原子線狀光譜8. 密立根：油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出電子的電荷量類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)238234492 U90Th 2 He衰變自發(fā)234234090Th 91 Pa 1e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?74N 24He 187o 11H 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子49Be 24He 162C 01n

2、查德威克發(fā)現(xiàn)中子1273Al 24He 1350P 01n 約里奧. 居里夫婦1350 P 1340Si 10e發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn) 行人工控制235114489192U 0n 56Ba 36Kr 30n235113690192U 0n 54Xe 38Sr 100n輕核聚變除氫彈外無 法控制23411H 1H 2He 0n注意：1、 核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連1. 核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒定律杜撰出生成物來寫出核反應(yīng)方程2. 核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，遵循電荷數(shù)守恒

3、。種類射線(24He)射線 ( 01e)射線速度0.1c0.99cC在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)與 a 射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)，穿透幾厘米 的鉛板對(duì)空氣的電 離作用很強(qiáng)較弱很弱在空氣中的 徑跡粗、短、直細(xì)、較長(zhǎng)、曲折最長(zhǎng)通過膠片感光感光感光產(chǎn)生機(jī)制核內(nèi)兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合的比較緊密，有時(shí)會(huì)作為一個(gè)整體從較大的原子核拋射出來核內(nèi)的中 子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè) 質(zhì)子和一個(gè)電子，產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來放射性原子核在發(fā)生兩種衰變后產(chǎn)生得新核往往處于高能級(jí)，當(dāng)它向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射r光子注意：1、半衰期：表示原子衰變一半所用時(shí)間；2、半衰期由原子核內(nèi)部本身的因素?fù)?jù)頂，跟原子所

4、處的物理狀態(tài)（ 如壓強(qiáng)、溫度） 或化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）無關(guān)；3、半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，個(gè)別原子核經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間衰變無法預(yù)測(cè)，對(duì)個(gè)別或極少數(shù)原子核，無半衰期而言；4、放射性同位素的應(yīng)用：（ 1）工業(yè)、攤上、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子。1、 原子的核式結(jié)構(gòu)模型1）粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子甚 至被反彈回來。（ 2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)很小的原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。（ 3）原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約

5、為10-10m。（ 4）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2、玻爾原子模型（1） 原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中，具有確定能量的未定狀態(tài)叫定態(tài)。原子處于最低能級(jí)的狀態(tài)叫基態(tài)，其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。（ 2）頻率條件：c高能m到低能m態(tài)：輻射光子hv EmEnh（ 3）原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道。五、氫原子光譜1、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式1 R（ -13.61圖32 - 12（） n3,4,5.R為里德伯常量R 1.01 107m 1）22n22、氫原子的能級(jí)和軌道半徑11) 氫原子的能級(jí)公式：En

6、 2 E1 (n 1,2,3.) 其中E1=-3.6evn2) 氫原子的半徑公式：rnn2 r1(n 1,2,3.),其中r1=0.53 10-10m 氫原子能級(jí)圖：nE/eV05-0.544-0.853-1.512-3.40A、原子躍遷條件：hv Em En ，只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。 對(duì)于光子和原子作用而使原子電離時(shí)，只要入射光的能量E 13.6eV ， 原子就能吸收，對(duì)于實(shí)物粒子與原子作用使原子激發(fā)時(shí)，粒子能量大于或等于能級(jí)差即可。B、原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)NCn2n（n2 1） ，是一群氫原子，而不是一個(gè)，因?yàn)槟骋粋€(gè)氫原子有固定的躍遷路徑。六、核力與核能

7、1、核力：原子核內(nèi)核子間存在的相互作用力2、特點(diǎn)：強(qiáng)相互作用、短程力，作用范圍1.5 10-15 m之內(nèi)3、核能（ 1） 質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和他的質(zhì)量成正比。即 E mc2含義：物體具有的能量與他的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，物體的能量減小，質(zhì)量也減小。（ 2）核子在結(jié)合成核子時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，吸收的能量也要相應(yīng)減小。Emc2原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收能量E mc24、重核的裂變與輕核的聚變（ 1）重核的裂變 所謂重核即為質(zhì)量數(shù)很大的原子核重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)或幾個(gè)中等質(zhì)量數(shù)的原子核的反應(yīng)過程

8、叫重核的裂變。在裂變的同時(shí)，還會(huì)放出幾個(gè)中子和大量能量，產(chǎn)生的中子可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。核反應(yīng)堆的構(gòu)造：A. 核燃料用鈾棒；B減速劑用石墨、重水或普通水；C控制棒用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）； D冷卻劑用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳遞出去）（ 2）輕核的聚變 所謂輕核是指質(zhì)量數(shù)很小的原子核，如氫核、氘核等某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程叫做輕核的聚變，同時(shí)放出大量的能量經(jīng)核聚變只能發(fā)生在超高溫（需要幾百萬度高溫）條件下，故輕核聚變也叫做熱核反應(yīng)聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)平均每個(gè)核子放出的能量大約要大3-4 倍。例題分析例1：完成下列核反應(yīng)方程，指出核反應(yīng)的類型

9、：104131（ 1） 5 Be 2He7 N0n（人工轉(zhuǎn)變）（ 2） 29328U29304 C 24 He（ 衰變）2351138951（ 3） 92U 0n 56 Ba 36Kr 30 n（裂變）714（ 4） 3 Li 1H 22 He（聚變）例 2： 18. 靜止的鐳226（ 28286Ra）發(fā)生 衰變，生成氡222（ 28262 Rn） ，如果衰變中放出的能量都轉(zhuǎn)化為 粒子和氧核的動(dòng)能（ 1）寫出衰變方程；（ 2）求 粒子與氡核的動(dòng)能之比；（ 3） 若 粒子與氡核的運(yùn)動(dòng)方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，畫出軌跡示意圖，并計(jì)算軌道半徑之比 2262224解：（1）衰變方程為：88Ra 86

10、Rn+2 He（ 2）衰變時(shí)動(dòng)量守恒：m vmRnvRn 0vmRnvRnmEk 1 mv2，2所以： EkmRn111EkRn m 23）因?yàn)樗鼈冊(cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，所以軌道半徑R mvqB但衰變時(shí)射出的 粒子與反沖核（Rn） 都帶正電荷，且動(dòng)量大小相等，則它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡是一對(duì)外切圓，軌道半徑和粒子電量成反比：RqRnRRnq431針對(duì)練習(xí)一、多選題1. 對(duì)盧瑟福的 粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析表明了（A.B.C.D.原子核只占原子體積的極小部分2. 圖中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成下判斷正確的是（）a、 b、 c 三束，以A.a

11、 為 射線、b 為 C.b 為 射線、c為 B.a 為 射線、b 為 D.b為 射線、c 為 射線3. 原子核A經(jīng)過一次 衰變和一次A C，則（A. 核 A的中子數(shù)減核C的中子數(shù)等于2B.核 A的質(zhì)量數(shù)減核C的質(zhì)量數(shù)等于5C.原子核為A的中性原子中的電子數(shù)比原子核為B的中性原子中的電子數(shù)多1名師整理精華知識(shí)點(diǎn)D.核C的質(zhì)子數(shù)比核A的質(zhì)子數(shù)少14. 新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物2的半衰期為8 d ，2與F2能發(fā)生如下反應(yīng)：2 2 2F24XF2， XF（）A.2 dB.4 dC.8 dD.16 d5. 如圖所示是“原子核人工轉(zhuǎn)變”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中 A是 粒子放射源，F(xiàn) 是鋁箔，S是熒

12、光屏，在容器中充入氮?dú)夂螅罶上出現(xiàn)閃光，該閃光是（）A. B. 粒子從 FC.D.放射性物質(zhì)放出的 射線射到屏上產(chǎn)生的6. 一個(gè)質(zhì)子以1.0 107 m/s 的速度撞入一個(gè)靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27 倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28 倍，則下列判斷中正確的是（）A.核反應(yīng)方程為1237 Al+ 11 H 1248SiB.核反應(yīng)方程為1237Al+10n 1248Si+ 10eC.硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107 m/s, 方向跟質(zhì)子的初速度D.硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105 m/s, 方向跟質(zhì)子的初速度方向一致7. 關(guān)于核力，下列說法中正確的有（）A

13、.B.C.D.原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用8. 一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子相結(jié)合生成一個(gè)氘核，若它們的質(zhì)量分別是m1、 m2、 m3，則（）A. 由于反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變，所以m1 m2=m3B.由于反應(yīng)時(shí)釋放出了能量，所以m1 m2 m3C.由于反應(yīng)在高溫高壓下進(jìn)行從而吸收能量，所以m1 m2 m32D.反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生了頻率為（m1m2 m3）c 的光子，式中c 是光速， h 是普朗克常量h二、填空題。9.29304Th23941 Pa+.29304 Th衰變?yōu)?9314Pa的半衰期是1.2 min ，則 64 g 29304 Th經(jīng)過 6 min 還有 g 尚未衰變.10. 原子核A經(jīng)過若

14、干次衰變后變成原子核B，已知B核的中子數(shù)比A核少m， B核的質(zhì)子數(shù)比A核少 n，則此衰變過程中共有次 衰變， 次 衰變 .三、計(jì)算題。名師整理精華知識(shí)點(diǎn)11、氫原子的核外電子質(zhì)量為m，電量為e，在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r1（ 1）電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek 是多少？（ 2）電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率f 是多少？（ 3）氫原子核在電子軌道處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E 為多大？12、鈾核（ 23952U）裂變生成鋇（14516Ba）和氪（3962 r），已知29 云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次 衰變， 粒子的質(zhì)量為m， 電量為 q， 其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)，現(xiàn)

15、測(cè)得 粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑為25 U、R，試求衰變過程中質(zhì)量虧損. （涉及動(dòng)量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì)）516Ba、3926 r 和中子的質(zhì)量分別是235.0439 ， 140.9139u， 91.8973u 和 1.0087u.（1） 寫出鈾裂變反應(yīng)方程，并計(jì)算一個(gè)鈾235（2） 我國(guó)秦山核電站功率為3 105 kW，假設(shè)鈾235能夠完全裂變，其中一半的核能轉(zhuǎn)化為電能，以上述裂變反應(yīng)來估算電站一年消耗多少鈾235?名師整理精華知識(shí)點(diǎn)15、太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段，它主要是由電子的11H、 42 He等原子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是2e 411H24 He釋放的

16、核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能， 根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由于聚變反應(yīng)而使太陽中的11 H 核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段，為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽全部由電子和11 H核組成.(1) 為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M，已知地球半徑R=6.4 106 m，地球質(zhì)量 m=6.0 1024 kg， 月地中心的距離r=1.5 1011 m， 地球表面處的重力加速度g= 10m/s2，1 年約為 3.2 107 s，試估算目前太陽的質(zhì)量M.-274-27-30(2) 已知質(zhì)量mp=1.6726 10 kg， 24 He質(zhì)量m =6.6458 10 kg， 電子質(zhì)量me=0.9 10 kg，光速c=3 108 m/s. 求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能.(3) 又知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能W=1.35 10 3J/m2. 試估算太陽繼續(xù)保持在