发布时间 : 星期一 文章(浙江专版)高考物理大一轮复习第十二章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第4课时原子核学案更新完毕开始阅读
第4课时 原子核
一、原子核、天然放射现象 1.原子核的组成
(1)质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组成部分。
(2)中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子。查德威克利用云室进行实验验证了中子的存在，中子是原子核的组成部分。 (3)原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 (4)原子核的符号
ZX元素符号原子核的质量数＝质子数＋中子数核电荷数＝原子核的质子数，即原子的原子A序数
(5)同位素：具有相同的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，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素1H、21H、31H。 2.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，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。 (2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。 (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。 (4)放射性同位素的应用与防护
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。 ③防护：防止放射性对人体组织的伤害。 3.原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
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(2)分类
α衰变：AZX→ZA－2Y4＋42He β衰变：AZX→Z ＋A1Y＋－ 1e 0
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。 二、放射性同位素的应用与防护
1.应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子培育优良品种等。 2.示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助于示踪原子。
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。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。 三、核力与结合能
1.核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力。 2.核力的特点
(1)核力是强相互作用的一种表现； (2)核力是短程力，作用范围在1.5×10
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m之内；
(3)每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。
3.结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
4.质能方程、质量亏损：爱因斯坦质能方程E＝mc，原子核
的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc。 四、核裂变及核聚变 1.重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程： 92U＋12350n→8936Kr＋144 56Ba＋310n。
(3)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。 (4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。 (5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
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(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。 2.轻核聚变
(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程： 1H＋321H→42He＋10n＋17.6 MeV 3.粒子和宇宙
(1)“基本粒子”不基本
直到19世纪末，人们称光子、电子、质子和中子是基本粒子。 (2)发现新粒子
1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等。 (3)夸克模型
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷量分别为元电荷的＋或－，每种夸克都有对应的反夸克。 【思考判断】
1.人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的( × )
2.如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个( × ) 3.原子序数小于83的元素都没有放射性( × ) 4.γ射线是一种高能粒子流，可以用来工业探伤( × )
5.原子核发生β衰变时放出一个电子，说明原子核内有电子( × ) 6.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量和能量可以相互转化( × ) 7.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，也遵循电荷数守恒( √ ) 8.轻核聚变须达到几百万摄氏度以上的高温，自然界不存在轻核聚变( × )
考点一 放射性元素的衰变(－/c)
[要点突破]
1.α衰变和β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变 23133 / 15
衰变方程 衰变 实质 衰变规律 NX→NMM－2Y4＋42He 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 211H＋210n→42He ZX→MZ＋1Y＋－M 1e 0中子转化为质子和电子 0n→1H＋－1 1e 0 电荷数守恒、质量数守恒 2.γ辐射：γ辐射是伴随着α衰变和β衰变同时发生的，γ辐射不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子。
3.半衰期：用N0、m0分别表示衰变前的原子核的数目和质量，N、m分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，τ为半衰期，t表示衰变过程所经历的时间，则N＝N0()
1t m＝2τ1tm0()。 2τ[典例剖析]
【例1】 在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是( )
A.X射线 C.β线射
B.α射线 D.γ射线
解析 放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误；在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿过钢板，故选项B、C错误，D正确。 答案 D
92U衰变为 86Rn【例2】 238222要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为( ) A.2、4 C.4、6
B.4、2 D.16、6
解析 由质量数守恒和电荷数守恒得：238＝222＋4m，92＝86＋2m－n，联立解得：m＝4，
n＝2。
答案 B
[针对训练]
1.(多选)对天然放射现象，下列说法正确的是( )
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