2018-2019版高中物理第4章從原子核到夸克4.1原子核結(jié)構(gòu)探秘學(xué)案滬科版選修3 .docx

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4.1原子核結(jié)構(gòu)探秘學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)過程.2.知道原子核的組成，會(huì)正確書寫原子核的符號.3.掌握核反應(yīng)方程的特點(diǎn)，會(huì)書寫核反應(yīng)方程一、原子核的組成導(dǎo)學(xué)探究1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，如圖1所示為粒子轟擊氮原子核示意圖圖1(1)人們用粒子轟擊多種原子核，都打出了質(zhì)子，說明了什么問題？(2)絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù)，說明了什么問題？答案(1)說明質(zhì)子是原子核的組成部分(2)說明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子知識(shí)梳理1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)從1917年起，盧瑟福就開始進(jìn)行射線轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，并從氮原子核中打出了氫核，這就是質(zhì)子，用p或H表示，質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)(1)盧瑟福的猜想1920年，盧瑟福提出：原子核內(nèi)除了質(zhì)子外，還存在一種質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量大體相等但不帶電的粒子，并認(rèn)為這種不帶電的中性粒子是由電子進(jìn)入質(zhì)子后形成的(2)查德威克的發(fā)現(xiàn)1932年，查德威克對粒子轟擊鈹?shù)膶?shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的射線是中性粒子流，質(zhì)量跟氫核質(zhì)量差不多，查德威克將這種粒子稱為中子，用n表示中子也是原子核的組成部分3原子核的組成(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)(4)原子核的符號4同位素具有相同質(zhì)子數(shù)而不同中子數(shù)的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素例如：氫有三種同位素，分別是H、H、H.即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子()(2)原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)()(3)同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)()(4)原子核內(nèi)的核子數(shù)與它的核電荷數(shù)不可能相等()二、核反應(yīng)方程導(dǎo)學(xué)探究核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？它符合哪些規(guī)律？答案(1)核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是以基本粒子(粒子、質(zhì)子、中子等)為“炮彈”去轟擊原子核(靶核X)，從而促使原子核發(fā)生變化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子(2)在轉(zhuǎn)變過程中符合質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒規(guī)律知識(shí)梳理1核反應(yīng)方程定義：用原子核的符號來表示核反應(yīng)前后各原子核變化情況的式子2規(guī)律：核反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律和電荷守恒定律，即核反應(yīng)方程兩邊的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均是守恒的3核反應(yīng)的條件：用粒子、質(zhì)子、中子甚至用光子去轟擊原子核4原子核人工轉(zhuǎn)變的兩大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：NHeOH(2)1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：BeHeCn一、原子核的組成1原子核(符號X)原子核2基本關(guān)系核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)，質(zhì)量數(shù)(A)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)例1已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)鐳核所帶電荷量是多少？(保留三位有效數(shù)字)(3)呈電中性的鐳原子，核外有幾個(gè)電子？答案(1)88138(2)1.411017C(3)88解析(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138.(2)鐳核所帶電荷量QZe881.61019C1.411017C.(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.針對訓(xùn)練1在粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)中，粒子可以表示為He，He中的4和2分別表示()A4為核子數(shù)，2為中子數(shù)B4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)C4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù)D4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)答案B解析根據(jù)X所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的核電荷數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù).He符號的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2，He符號左上角表示的是核子數(shù)，即為4，故選項(xiàng)B正確二、核反應(yīng)方程1核反應(yīng)的條件用粒子、質(zhì)子、中子，甚至用光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變2核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變例2完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中_是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程(1)NnC_(2)NHeO_(3)Bn_He(4)BeHe_n(5)FeHCo_答案見解析解析(1)NnCH(2)NHeOH(3)BnLiHe(4)BeHeCn(5)FeHCon其中發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程是(2)，發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是(4)書寫核反應(yīng)方程時(shí)要注意：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號；(3)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會(huì)發(fā)生質(zhì)量的變化1(原子核的組成及同位素)(多選)氫有三種同位素，分別是氕H，氘H，氚H，則()A它們的質(zhì)子數(shù)相等B它們的核外電子數(shù)相等C它們的核子數(shù)相等D它們的中子數(shù)相等答案AB解析氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，因?yàn)樗鼈兪峭凰?，所以它們的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相等，都為1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不相等，所以A、B選項(xiàng)正確2(原子核的組成及同位素)以下說法正確的是()A.Th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B.Be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)答案D解析釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯(cuò)；鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，中子數(shù)為5，所以B錯(cuò)；由于同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核，即質(zhì)量數(shù)不同的原子核，因而C錯(cuò)，D對3(核反應(yīng)方程)(多選)粒子轟擊氮14核后放出一個(gè)質(zhì)子，轉(zhuǎn)變?yōu)檠?7核(O)在這個(gè)氧原子核中有()A8個(gè)正電子B17個(gè)電子C9個(gè)中子D8個(gè)質(zhì)子答案CD解析核電荷數(shù)為8，即質(zhì)子數(shù)為8，質(zhì)量數(shù)為17，所以中子數(shù)為1789，故選C、D.一、選擇題考點(diǎn)一原子核的組成及同位素1據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A32B67C99D166答案A解析根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)67，中子數(shù)為1666799，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為996732，故A對2下列關(guān)于He的敘述正確的是()A.He與H互為同位素B.He原子核內(nèi)中子數(shù)為2C.He原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2D.He代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和3個(gè)中子的氦原子核答案C解析He核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2，H核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為1.兩者質(zhì)子數(shù)不等，不是同位素，A錯(cuò)誤；He代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子的氦原子核，故C正確，B、D錯(cuò)誤3若用x代表一個(gè)中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對U的原子來說()Ax92y92z235Bx92y92z143Cx143y143z92Dx235y235z325答案B解析在U中，左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù)，則y92；中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x92；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，z23592143，所以B選項(xiàng)正確4(多選)以下說法中正確的是()A原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B原子核中的中子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子答案CD解析原子中除了有帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故A錯(cuò)；原子核中的中子數(shù)不一定跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)；正是用粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確考點(diǎn)二核反應(yīng)方程5盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，其核反應(yīng)方程為：HeNOH，下列說法錯(cuò)誤的是()A盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B實(shí)驗(yàn)中是用粒子轟擊氮核C盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子D原子核在人工轉(zhuǎn)變的過程中，電荷數(shù)一定守恒答案A解析盧瑟福用粒子轟擊金箔散射的實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；用粒子轟擊氮核首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B、C正確；核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的，故D正確6在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子HX1HenNHeOX2BeHeCX3MgHeAlX4則以下判斷中正確的是()AX1是質(zhì)子BX2是中子CX3是電子DX4是質(zhì)子答案D解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為H，A錯(cuò)；X2為H，B錯(cuò)；X3為n，C錯(cuò)；X4為H，D對7用高能Kr轟擊Pb，釋放出一個(gè)中子后，生成了一個(gè)新核，關(guān)于新核的推斷正確的是()A其質(zhì)子數(shù)為122B其質(zhì)量數(shù)為294C其原子序數(shù)為118D其中子數(shù)為90答案C解析核反應(yīng)方程為PbKrnX，新核質(zhì)量數(shù)為293，質(zhì)子數(shù)為118，中子數(shù)為293118175，故正確選項(xiàng)為C.8為了說明用粒子轟擊氮打出質(zhì)子是怎樣的一個(gè)物理過程，布拉凱特在充氮云室中，用粒子轟擊氮，在他拍攝的兩萬多張照片中，終于從四十多萬條粒子徑跡中發(fā)現(xiàn)了8條產(chǎn)生分叉，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明了()A粒子的數(shù)目很少，與氮發(fā)生相互作用的機(jī)會(huì)很少B氮?dú)獾拿芏群苄。Ｗ优c氮接觸的機(jī)會(huì)很少C氮核很小，粒子接近氮核的機(jī)會(huì)很少D氮?dú)夂土Ｗ拥拿芏榷己苄?，致使它們接近的機(jī)會(huì)很少答案C解析氮原子核很小，所以粒子接近氮原子核的機(jī)會(huì)很少，所以發(fā)生核反應(yīng)的機(jī)會(huì)很少，即觀察到粒子徑跡分叉的機(jī)會(huì)少，所以C選項(xiàng)正確9(多選)一個(gè)質(zhì)子以1.0107m/s的速度撞一個(gè)靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變成硅原子核已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程為AlHSiB核反應(yīng)方程為AlnSiC硅原子核速度的數(shù)量級為107m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致D硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致答案AD解析由核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，即D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤二、非選擇題10(原子核的組成及同位素的理解)有關(guān)O、O、O三種同位素的比較，試回答下列問題：(1)三種同位素中哪一種粒子數(shù)是不相同的？_.A質(zhì)子B中子C核外電子(2)三種同位素中，哪一個(gè)質(zhì)量最大？_.(3)三種同位素的化學(xué)性質(zhì)是否相同？_.答案(1)B(2)O(3)相同