講解原子核基礎(chǔ)知識

編稿：審稿：吳楠知道射線；不偏轉(zhuǎn)的射線叫速度約是光速的l／10，有較大的動能．射線是電子流，其速度可達(dá)光速的射線是一種波長很短的電磁波——光子流，是能量很高的電磁波，波長＜10－10m．學(xué)反應(yīng)決定于核外的電子，能量有限，不可能放出粒子，也不可能放出高速的電子和119191中子的質(zhì)量非常接近于質(zhì)子的質(zhì)量（用粒子轟擊鈹原子核實驗．Z2質(zhì)量，叫做原子核的質(zhì)量數(shù)，用A表示，原子核的符號可以表示為AX．其中X為元素符號A為原Z為核電荷數(shù)，例如氦核，可表示為4He．表示氦核的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，核內(nèi)有2個質(zhì)子和2個中子．238U2389292146，有時也可寫為238U或簡稱為鈾238．Z2例如氫的三種同位素：氕（1H、氘（2H、氚（3H 天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．原子核放出粒子或粒子，并不表明原子核內(nèi)有粒子（粒子是電子流，而原子核內(nèi)不可能有電子存在 Z AXA4Y Z AXAY0e Z 238U234Th4 234Th234Pa0e ②當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變．同時伴隨著輻要點詮釋：2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合得比較緊密，有時會作為一個整粒子實質(zhì)就是氦核，它是由兩個質(zhì)子和兩個中子組成的．當(dāng)發(fā)生衰變時，原子核中的質(zhì)子數(shù)22，因此新原子核的核電荷數(shù)比未發(fā)生衰變時的原子核的核電荷數(shù)少2，為此在元衰變后，新原子核比原來的原子射線是在發(fā)生衰變過程中伴隨而生，且粒子是不帶電的粒子，因此子核的核電荷數(shù)，故射線不會改變元素在周期表中的位置．但射線是伴隨或不能獨立發(fā)生，所以，只要有射線必有衰變或衰變發(fā)生．因此從整個衰變過程來看，元素在周放射性元素具有一定的衰變速率，例如氡222經(jīng)衰變后變成釙218，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3.8天后，有一3.83.8226變?yōu)殡?22的半衰期是1620年．不同元素的半衰期是不一樣的．（1）公式：用Tm0N0表示衰變前的質(zhì)量和原子核數(shù)，mN表示衰變后的n表示半衰期數(shù)，則mm0

2T N N tN02T．核反應(yīng)方程的配平及AX經(jīng)過n次衰變和mAY ZAXA'Yn4Hem0e z nAA'4mAA'Z'Z2的次數(shù)的多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定④當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時伴隨著輻（（先云室里少量的室內(nèi)充的和蒸氣然后使塞迅速下運(yùn)室內(nèi)體由于迅速膨脹，溫度降，蒸氣達(dá)過飽和狀態(tài)這時如果有射線粒子室內(nèi)氣體中飛，使沿的氣體分子電離，過和蒸氣就以這些離子，凝結(jié)成霧滴，些霧滴沿射線過的112此液體過熱，在通過室線粒子周圍就有氣泡形成，從而顯示射線徑跡．蓋革—計數(shù)果同時有大量粒子，或兩個粒子射來的時間間隔很短（少于200ms）時，也不能計數(shù)．若拿走粒子放射源，鋁箔不再發(fā)射中子，但仍不斷地發(fā)射正電子，而且這種放射性跟天然放射經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：鋁核被粒子后發(fā)生了如下一系列核變化． 27Al4He30P 30P30Si0 大發(fā)現(xiàn)，約里奧·居里夫婦于1935年獲獎．后來人們用質(zhì)子、氘核、中子、①利用射線的貫穿本領(lǐng)．利用鈷60放出的很強(qiáng)的叫射線探傷．利用射線可以檢查30cm厚的鋼鐵部件．利用放射線的貫穿本領(lǐng)，可用來檢查各種③利用射線對生物組織的物理、化學(xué)效應(yīng)使發(fā)生變異，培育優(yōu)良品種揭示體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)理化過程的，闡明了生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)起了極其重要的作用．使生物化學(xué)從靜態(tài)進(jìn)入動態(tài)，從細(xì)胞水平進(jìn)入分子水平，闡明了一系列重大問題，如遺傳、細(xì)胞膜受體、 成揭示了原子核還可再分；盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用儀粒子轟擊鈹核打出了【答案】【解析】本題涉及物理學(xué)史的一些知識．發(fā)現(xiàn)了電子說明原子也可再分；盧瑟福通過粒構(gòu)的；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分；盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威舉一反三【變式】將、、 【解析】已知粒子帶負(fù)電，A、B、C、D四幅圖中，、粒子的偏轉(zhuǎn)方rmv，將其數(shù)據(jù)代入，則

rmvq

1371.7 m

由此可見，A項正確，Bv0xyxv0ty1qEt2 消去t可 00x值， m

2

v q v

由此可見，C項錯誤，D【總結(jié)升華】明確射線、射線及射線的本質(zhì)特征，并能準(zhǔn)確判斷它們在電場和磁場中的受例2下列說法正確的是 234Th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49Be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4【答案】【解析】A項釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯；B項的鈹核的質(zhì)子數(shù)為4，中子數(shù)為5BC錯，D對．舉一反三【變式】已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226228Ra是鐳的一種同位素，讓226Ra228RaB 鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88NA與質(zhì)子Z之差，即NA－Z226－88138．核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88qvB rrmvr226226113

3舉一反三【變式】氫有三種同位素，分別是氕（1H、氘（2H、氚（3H，則 例4如圖為查德威克實驗示意圖，由天然放射性元素釙（Po）放射的射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時，會打出粒子流B，經(jīng)研究知道（ A．A為中子，B為質(zhì) B．A為質(zhì)子，B為中C．A為射線，B為中 D．A為中子，B為射A，轟擊石蠟時打出的應(yīng)該是質(zhì)子，因為質(zhì)子就是氫核，而石蠟中B是中子．舉一反三【變式】如圖所示，虛線為粒子散射實驗中某一Oa、b、c為軌跡上的三點，其中b點距O點最近，a、c兩點距O點的距離相等，則 A．粒子由a到bB．a(chǎn)到bC．a(chǎn)點時的電勢能小于在b【解析】由于粒子在從a經(jīng)bc的運(yùn)動過程中受到原子核對它的斥力作用，斥力對粒子先B、C．【總結(jié)升華】粒子散射實驗反映出粒子間相互作用過程中力和運(yùn)動的關(guān)系（力是改變物體運(yùn)動PX為（A．純放射 B．純放射C．和的混合放射 D．和的混合放射【思路點撥】熟悉三種放射線（射線、射線、射線）的基本特性，特別是三者在帶電情況和本領(lǐng)等方面的差異。【答案】則計數(shù)器單位時間內(nèi)記錄的射線粒子明顯上升．這說明計數(shù)器除了接收到了一種原來被厚度約為1mmP擋住的射線，而厚度約為1mm的薄鋁箔只能將射線擋住，X為能放射射線和D項正確．射線、射線、射線）的基本特性，特別是三者在帶電情況和本領(lǐng)等方面的差異，并需要具備本題易錯之處主要表現(xiàn)在：對三種放射線（射線、射線）6E經(jīng)衰變成為F，再經(jīng)衰變成為G，再經(jīng)HEGPQR已知P和F是同位素，則 AQ和GR和HBR和ES和FCR和GS和HDQ和ER和F【答案】F是同位數(shù)，設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為nE nPn

n1

n由此可以看出R和ES和FQ和G舉一反三

課堂：原子核的基礎(chǔ)知識例題1】238U經(jīng)過一系列衰變和衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206（206Pb 過程【答案】 x次y e238U206Pb+x e 92822x x8，y6 2232經(jīng)232Th220Rnxy 其中

x2，y

x3，y【答案】232220，90862xx3，y2故答案為例7、(2015宿遷市三校檢測)2014年5月10日發(fā)生放射源銥-192丟失事件，銥-192化學(xué)符號是Ir，原子序數(shù)77，半衰期為74天．銥-192通過β衰變放出γ射線，γ射線可以10-100mm厚鋼板．設(shè)衰變產(chǎn)生的新核用X表示，寫出銥-192的衰變方 ；若現(xiàn)有1g銥192，經(jīng)過148天 g銥-192發(fā)生衰變

e；XX

1銥-19274天，148天是兩個半衰期，故剩余的銥-1921g1XX故衰變的是0.75g

0e；11舉一反三1 鎮(zhèn)四市二調(diào))氚（3H）是最簡單的放射性原子核，夜光手表即是利用氚核衰變產(chǎn)生的β射線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光．氚核發(fā)生β衰變過程中除了產(chǎn)生β粒子和新核外，還會放出 微子e．在某次實驗中測得一靜止的氚核發(fā)生β衰變后，產(chǎn)生的1β②產(chǎn)生新核的動量．β衰變的衰變方程3H0e3Hev

β3H0e3He P=﹣p1﹣p28碳14具有放射性，其半衰期5686年，空氣中碳跟碳14的存量約為∶1.2．活著的年為半衰期減少，因此測出生物遺骸中碳與碳14的質(zhì)量比，再跟空氣中的相比較，可估算出古生物的年代如果現(xiàn)測得一古代遺骸中碳14跟碳的存量比為空氣中的三分之二試估算該古生物遺【解析】設(shè)該遺骸在古代活著時含14C為n個，含12C為mn0 遺骸目前含14C為n個，而12C因不具有放射性，不會衰變，仍為mnm前空氣中14C與12C存量之比基本不變，令為k．n2k n0km即2n 2 由

t n

1

n1568602 02 得t1568622 2 t5686(lg2lg3年3326.1年lg舉一反三xOyy軸為磁場的左邊界，Ax（226Pa收到N點到O點的距離為l．已知OAl，粒子質(zhì)量為m、電荷量為q2M 226Ra222Rn4 （2）鐳核衰變放出粒子和氡核分別在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，粒子射出時被粒子 收，設(shè)粒子在磁場中的軌道半徑為R，其圓心位置為圖中O點，有l(wèi)(lR)2 2

R2R5l8qvB R即mvqBRE1

，mvMv1．E1mv2mE1

m

m

4 22E1E21ME11M

1222

0.2qB

/m A．可知有B霧滴，C選項錯誤，D選項正確．舉一反三【變式】用蓋革—計數(shù)器測定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間，計數(shù)器幾乎測不到射線．10天后再次測量，測得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次，則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是（A．放射源射出的是BC．這種放射性元素的半衰期是5D．這種放射性元素的半衰期是2.5【解析】因厚紙板能擋住這種射線，可知這種射線是能力的射線，選項A正確，B錯誤；因放射性元素原子核個數(shù)與單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)成正比，10天后測出放射強(qiáng)度為原來的四分之10故半衰期是5天． 分射線的種類，所以D選項錯誤． 同時還要考慮放射性廢料容易處理，因此選項A、B、C正確．選項D不正確．舉一反三 AC．利用鈷60【解析】A是利用了射線的性；C利用了射線的生物作用；B、D是利用示蹤原子例12帶電的驗電器在放射線的照射下電荷很快，說明它的原因．舉一反三1340幾種，而今天人工制造的同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快，其原因是（射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線