原子核知識點和練習

1、名師整理精華知識點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：粒子散射實驗說明原子的核式結構模型。發(fā)現(xiàn)質子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：油滴實驗測量出電子的電荷量類型可控性核反應方程典例衰變衰變自發(fā)238234492 U90Th 2 He衰變自發(fā)234234090Th 91 Pa 1e人工轉變人工控制174N 24He 187o 11H 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子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，同時發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進 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、 核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單箭頭表示反應方向，不能用等號連1. 核反應的生成物一定要以實驗事實為基礎，不能憑空只依據(jù)兩個守恒定律杜撰出生成物來寫出核反應方程2. 核反應遵循質量數(shù)守恒而不是質量守恒，遵循電荷數(shù)守恒

3、。種類射線(24He)射線 ( 01e)射線速度0.1c0.99cC在電磁場中偏轉與 a 射線反向偏轉不偏轉貫穿本領最弱，用紙能擋住較強，穿透幾毫米的鋁板最強，穿透幾厘米 的鉛板對空氣的電 離作用很強較弱很弱在空氣中的 徑跡粗、短、直細、較長、曲折最長通過膠片感光感光感光產(chǎn)生機制核內兩個中子和兩個質子結合的比較緊密，有時會作為一個整體從較大的原子核拋射出來核內的中 子可以轉化為一個 質子和一個電子，產(chǎn)生的電子從核內發(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，當它向低能級躍遷時，輻射r光子注意：1、半衰期：表示原子衰變一半所用時間；2、半衰期由原子核內部本身的因素據(jù)頂，跟原子所

4、處的物理狀態(tài)（ 如壓強、溫度） 或化學狀態(tài)（如單質、化合物）無關；3、半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，個別原子核經(jīng)多長時間衰變無法預測，對個別或極少數(shù)原子核，無半衰期而言；4、放射性同位素的應用：（ 1）工業(yè)、攤上、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子。1、 原子的核式結構模型1）粒子散射實驗結果：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉，極少數(shù)粒子甚 至被反彈回來。（ 2）原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的原子核，原子全部的正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。（ 3）原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為10-15m，原子直徑的數(shù)量級約

5、為10-10m。（ 4）原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內的質子數(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)對應于電子的不同運行軌道。五、氫原子光譜1、氫原子光譜的實驗規(guī)律巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式1 R（ -13.61圖32 - 12（） n3,4,5.R為里德伯常量R 1.01 107m 1）22n22、氫原子的能級和軌道半徑11) 氫原子的能級公式：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。 對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能量E 13.6eV ， 原子就能吸收，對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量大于或等于能級差即可。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，因為某一個氫原子有固定的躍遷路徑。六、核力與核能

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

8、叫重核的裂變。在裂變的同時，還會放出幾個中子和大量能量，產(chǎn)生的中子可使裂變反應不斷地進行下去，這種反應叫鏈式反應。核反應堆的構造：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）； D冷卻劑用水或液態(tài)鈉（把反應堆內的熱量傳遞出去）（ 2）輕核的聚變 所謂輕核是指質量數(shù)很小的原子核，如氫核、氘核等某些輕核結合成質量數(shù)較大的原子核的反應過程叫做輕核的聚變，同時放出大量的能量經(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聚變反應比裂變反應平均每個核子放出的能量大約要大3-4 倍。例題分析例1：完成下列核反應方程，指出核反應的類型

9、：104131（ 1） 5 Be 2He7 N0n（人工轉變）（ 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化為 粒子和氧核的動能（ 1）寫出衰變方程；（ 2）求 粒子與氡核的動能之比；（ 3） 若 粒子與氡核的運動方向與勻強磁場的方向垂直，畫出軌跡示意圖，并計算軌道半徑之比 2262224解：（1）衰變方程為：88Ra 86

10、Rn+2 He（ 2）衰變時動量守恒：m vmRnvRn 0vmRnvRnmEk 1 mv2，2所以： EkmRn111EkRn m 23）因為它們在勻強磁場中的運動方向與磁場方向垂直，所以軌道半徑R mvqB但衰變時射出的 粒子與反沖核（Rn） 都帶正電荷，且動量大小相等，則它們在勻強磁場做圓周運動的軌跡是一對外切圓，軌道半徑和粒子電量成反比：RqRnRRnq431針對練習一、多選題1. 對盧瑟福的 粒子散射實驗現(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為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場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的質量數(shù)減核C的質量數(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名師整理精華知識點D.核C的質子數(shù)比核A的質子數(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：2 2 2F24XF2， XF（）A.2 dB.4 dC.8 dD.16 d5. 如圖所示是“原子核人工轉變”實驗裝置示意圖，其中 A是 粒子放射源，F(xiàn) 是鋁箔，S是熒

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

13、.B.C.D.原子核內的某一核子與其他核子間都有核力作用8. 一個中子和一個質子相結合生成一個氘核，若它們的質量分別是m1、 m2、 m3，則（）A. 由于反應前后質量數(shù)不變，所以m1 m2=m3B.由于反應時釋放出了能量，所以m1 m2 m3C.由于反應在高溫高壓下進行從而吸收能量，所以m1 m2 m32D.反應時產(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、計算題。名師整理精華知識點11、氫原子的核外電子質量為m，電量為e，在離核最近的軌道上運動，軌道半徑為r1（ 1）電子運動的動能Ek 是多少？（ 2）電子繞核轉動的頻率f 是多少？（ 3）氫原子核在電子軌道處產(chǎn)生的電場強度E 為多大？12、鈾核（ 23952U）裂變生成鋇（14516Ba）和氪（3962 r），已知29 云室處在磁感應強度為B 的勻強磁場中，一靜止質量為M的原子核在云室中發(fā)生一次 衰變， 粒子的質量為m， 電量為 q， 其運動軌跡在與磁場垂直的平面內，現(xiàn)

15、測得 粒子運動軌道半徑為25 U、R，試求衰變過程中質量虧損. （涉及動量問題時，虧損的質量可忽略不計）516Ba、3926 r 和中子的質量分別是235.0439 ， 140.9139u， 91.8973u 和 1.0087u.（1） 寫出鈾裂變反應方程，并計算一個鈾235（2） 我國秦山核電站功率為3 105 kW，假設鈾235能夠完全裂變，其中一半的核能轉化為電能，以上述裂變反應來估算電站一年消耗多少鈾235?名師整理精華知識點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部的核聚變反應，核反應方程是2e 411H24 He釋放的

16、核能，這些核能最后轉化為輻射能， 根據(jù)目前關于恒星演化的理論，若由于聚變反應而使太陽中的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入紅巨星的演化階段，為了簡化，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程，需知道目前太陽的質量M，已知地球半徑R=6.4 106 m，地球質量 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量M.-274-27-30(2) 已知質量mp=1.6726 10 kg， 24 He質量m =6.6458 10 kg， 電子質量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