原子核的組成與核力

1、1原子核的組成與核力學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.掌握原子核的組成，知道核子和同位素的概念 (重點(diǎn) )2知道核力的概念及特征(重點(diǎn) )3知道核反應(yīng)的定義， 會(huì)正確書寫核反應(yīng)方程 .原 子 核 的 組 成 先填空 1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) (如圖 3-1-1 所示 )圖 3-1-1 2中子的發(fā)現(xiàn) (如圖 3-1-2 所示 )圖 3-1-23原子核的組成由質(zhì)子和中子組成，它們統(tǒng)稱為核子4原子核的符號(hào)5同位素具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核， 在元素周期表中處于同一位置， 它們互稱同位素例如，氫有三種同位素， 11h、 21h、31h. 再判斷 1原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)( )2質(zhì)量數(shù)就是原子核的質(zhì)量()3

2、在元素周期表中處在同一位置上，而質(zhì)量數(shù)不同的元素叫同位素( )第 1頁 后思考 一個(gè)鉛原子的質(zhì)量數(shù)為207，其核外電子有多少個(gè)？中子數(shù)又是多少？【提示】在元素周期表中查到鉛的原子序數(shù)為82，即一個(gè)鉛原子中有82個(gè)質(zhì)子，由于原子是電中性的，質(zhì)子與電子電性相反、電量相同，故核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，為82 個(gè)，根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的關(guān)系知，鉛原子核的中子數(shù)為207 82125(個(gè))1原子核的組成原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)并不相同2原子核的符號(hào)和數(shù)量關(guān)系a(1)符號(hào)： zx.(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

3、數(shù)質(zhì)量數(shù) (a)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)3同位素(1)質(zhì)子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同(2)中子數(shù)不同，質(zhì)量數(shù)不同441粒子可以表示為 2he，2he 中的 4 為_，2 為_【解析】根據(jù) 42he 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)原子核的質(zhì)量4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) .2he 符號(hào)的左下角表示的是4質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)， 即為 2，2he 符號(hào)左上角表示的是核子數(shù)， 即為 4.【答案】質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和 (或質(zhì)量數(shù) )質(zhì)子數(shù)2(多選 )下列說法正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 22482033】a. nmx 與nm 1

4、ynn1b.mx 與 m ynn2c.mx 與m 2y互為同位素互為同位素中子數(shù)相同第 2頁235d. 92u 核內(nèi)有 92 個(gè)質(zhì)子， 235 個(gè)中子【解析】a 選項(xiàng)中， x 核與 y 核的質(zhì)子數(shù)不同，不是互為同位素；b 選項(xiàng)nn1中 mx 核與 m y 核質(zhì)子數(shù)都為 m，而質(zhì)量數(shù)不同，則中子數(shù)不同，所以互為同位nn2素；c 選項(xiàng)中 mx 核內(nèi)中子數(shù)為 n m，m 2y 核內(nèi)中子數(shù)為 (n 2)(m 2)nm，235個(gè)中子所以中子數(shù)相同； 92u 核內(nèi)有 143 個(gè)中子，而不是 235【答案】bc3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)

5、鐳核所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈電中性，它核外有幾個(gè)電子？228226228(4) 88ra 是鐳的一種同位素，讓 88ra 和 88ra 以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比是多少？【解析】因?yàn)樵有驍?shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的，原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和由此可得：(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 naz 226 88138. 19 17c.(2)鐳核所帶電荷量 qze881.610c1.41 10(3)鐳原子呈電中性，則核外電子數(shù)

6、等于質(zhì)子數(shù)， 故核外電子數(shù)為 88.(4)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力，故有bqvv2，rmv.兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)， 但質(zhì)量數(shù)不同，故r 226226113 mrqb .r 228228114【答案】(1)88 138 (2)1.4110 17 c(3)88(4)113114原子核的 “數(shù)” 與“量 ”辨析1核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)第 3頁叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量2原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同原子核內(nèi)

7、質(zhì)子和中子的總數(shù)叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和核 力 先填空 1核力原子核內(nèi)核子之間的相互作用力2核力的特征(1)核力是強(qiáng)力，在原子核內(nèi)，核力比庫侖力大得多(2)核力是短程力，當(dāng)兩核子中心相距大于核子本身線度時(shí)，核力幾乎完全消失(3)核力與電荷無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子，質(zhì)子與中子，以及中子與中子之間的核力是相等的3原子核的穩(wěn)定性質(zhì)子數(shù)越多的原子核， 就需要有更多的中子來維持核的穩(wěn)定，在大而穩(wěn)定的原子核中，中子的數(shù)量多于質(zhì)子 再判斷 1原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力()2穩(wěn)定原子核的質(zhì)子數(shù)總是與中子數(shù)相等()3對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子數(shù)起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作

8、用 () 后思考 原子核是由中子和質(zhì)子組成的， 在原子核狹小的空間里， 帶正電的質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散？【提示】組成原子核的相鄰的核子間存在核力1原子核中核子比例關(guān)系：自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等；對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)越重的原子核，兩者相差越多第 4頁2形成原因及原子核的穩(wěn)定性(1)原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力非常小，較多的質(zhì)子聚集在一起的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了這時(shí)，不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定性(2)核力的飽和性：穩(wěn)定的重原子核里，

9、中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多由于核力的作用范圍是有限的，核力具有飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子， 形成的核也一定是不穩(wěn)定的所以，原子核的大小也受到限制4(多選 )關(guān)于核力，下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 22482034】a 原子核內(nèi)每個(gè)核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用b核力既可能是引力，又可能是斥力c核力對(duì)核子做正功，原子核要釋放核能d原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用【解析】核力有時(shí)表現(xiàn)為引力，有時(shí)表現(xiàn)為斥力，但不是說核力既可能是引力，又可能是斥力，故b 錯(cuò)誤；核力是短程力，只有在2.0 1015 m 左右的范圍內(nèi)起作

10、用，故a 正確， d 錯(cuò)誤；核子結(jié)合成原子核時(shí)，核力對(duì)核子做正功，原子核釋放一定的能量，故c 正確【答案】ac5(多選 )核子結(jié)合成原子核的下列說法中，正確的是()a 原子核內(nèi)的核子間均存在核力b原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力c當(dāng) n 個(gè)核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時(shí)，其間勢(shì)能一定減小d質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用【解析】由于核力為短程力，只會(huì)發(fā)生在相鄰核子之間，與核子是否帶電第 5頁無關(guān)，由此知 a 、b 錯(cuò)誤；當(dāng) n 個(gè)核子靠近到核力作用范圍內(nèi)， 而距離大于 0.810 15 m 時(shí)，核力表現(xiàn)為引力，在此過程中核力必做正功，其間勢(shì)能必定減小

11、，形成原子核后距離一般不小于 0.81015 m，故 c 正確；質(zhì)子數(shù)較多的原子核由于只有相鄰的核子間才有核力， 但各個(gè)質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫侖斥力， 隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫侖力增加， 對(duì)于穩(wěn)定的原子核， 必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故 d 正確【答案】cd1 核力是強(qiáng)力，只存在于相鄰核子之間.2 核力的存在與核子是否帶電及電性無關(guān).3 原子核的穩(wěn)定性與核力和庫侖力的大小關(guān)系有關(guān).核 反 應(yīng) 先填空 1核反應(yīng)原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程2核反應(yīng)方程用原子核符號(hào)描述核反應(yīng)過程的式子3核反應(yīng)規(guī)律在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒 再判斷 1盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的過程就是原子核的人工轉(zhuǎn)變過

12、程( )2核反應(yīng)方程只要滿足質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以隨便寫() 后思考 書寫核反應(yīng)方程時(shí)為什么不能用等號(hào)連接？【提示】核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單箭頭表示反應(yīng)方向第 6頁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3原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919 年盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)：1441717n2he8o1h(2)1932 年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)：94he121nbec4260(3)1934 年約里奧 居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電

13、子的核反應(yīng)：27413al 230130300he p n；p14si e.1501516(多選 )以下是物理學(xué)史上3 個(gè)著名的核反應(yīng)方程7y1417912x li 2ynxoy bezc37846x、 y 和 z 是 3 種不同的粒子，下列說法正確的是()a x 為 粒子bx 為質(zhì)子cy 為 粒子dz 為電子【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定1，4即x 為質(zhì)子 1y為2heh1粒子， z 為中子 0n.【答案】bc7完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個(gè)核反應(yīng)是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子和正電子的(1)104he13)bn(527(2)49be ()126c01n(3)2727113al () 12mg1h(4)147n 24he178o()(5)2324111na()11na1h第 7頁(6)2741303013al 2he0n ()；15p14si ()【解析】 (1)10b4131n52 7 0hen(2)941214be he6c n20由此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子(3)271271