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1、第第 4 课时课时 原子核原子核【基础知识回顾】一、原子核的一、原子核的组组成成1、 、1919 年卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发发现现质质子子即氢原子核。核反应方程_。2、 、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中中子子。查德威克经过研究，证明：用天 射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20 厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程_ _。3、 、质质子子和和中中子子统统称称核核子子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素
2、；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。4、 、天天然然放放射射现现象象（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。（2）1896 年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽居里和皮埃尔居里经过研究发现了新元素钋和镭。（3）用磁场来研究放射线的性质（图见 3-5 第 74 页）： 射线带正电，偏转较小， 粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强； 射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板） ，电离作用较弱； 射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板） ，电
3、离作用很小。 二、原子核的衰二、原子核的衰变变 半衰期半衰期1、 、原原子子核核由由于于放放出出某某种种粒粒子子而而转转变变为为新新核核的的变变化化叫叫做做原原子子核核的的衰衰变变。 。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。 ） 。 射线是伴随伴随 射线或 射线产生的，没有单独的 衰变（ 衰变：原子核原子核处于较高能级较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。 ） 。 衰变举例 ； 衰变举例 。2、 、半半衰衰期期： ：放射性元素的原子核有半数发生衰变原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的
4、统计规律对大量原子的统计规律。N= ， m= 。三、放射性的三、放射性的应应用与防用与防护护 放射性同位素放射性同位素1、 、放放射射性性同同位位素素的的应应用用： ：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） ；b、做示踪原子。2、 、放放射射性性同同位位素素的的防防护护： ：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。四、核力与四、核力与结结合能合能 质质量量亏损亏损1、 、由由于于核核子子间间存存在在着着强强大大的的核核力力（核子之间的引力，特点：核力与核子是否带电无关短程力
5、，其作用范围为，只有相邻的核子间才发生作用） ，m10100 . 2所以核子结合成原子核（例_）或原子核分解为核子（例_ _）时，都伴随着巨大的能量变化。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原子核的结合能，亦称核能。2、 、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。 1u=_kg 相当于_MeV （此结论在计算中可直接应用） 。五、原子核的人工五、原子核的人工转变转变原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的
6、人工转变） 。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。 举例：（1）如 粒子轰击氮原子核发现质子；（2）1934 年，约里奥居里和伊丽芙居里夫妇在用 粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子正电子。核反应方程_ _这是第一次用人工方法得到放射性同位素。六、重核的裂六、重核的裂变变 轻轻核的聚核的聚变变1、 、凡凡是是释释放放核核能能的的核核反反应应都都有有质质量量亏亏损损。 。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成
7、平均质量小的核的核反应都是凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的释放核能的。2、 、1938 年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重重核核裂裂变变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用核能的利用开辟了道路。铀核裂变的核反应方程_ _。3、 、由由于于中中子子的的增增殖殖使使裂裂变变反反应应能能持持续续地地进进行行的的过过程程称称为为链式式反反应应。 。为使其容易发生，最好使用纯铀 235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临
8、界体积。发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核反应堆。4、 、轻轻核核结结合合成成质质量量较较大大的的核核叫叫聚聚变变。 。 （例： _）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上） ，因此聚变又叫热核反应。 太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有氢弹、可控热核反应。要要点点讲讲练练： ：【例 1】铀裂变的产物之一氪 90（）是不稳定的,它经过一系列Kr90 36衰变最终成为稳定的锆 86（）,这些衰变Zr8640是（ ）A.1 次 衰变,6 次衰变B.4 次衰变C.2 次 衰变D.2 次 衰变,2 次衰变【例 2】放射性同位素在技术上有
9、很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质
10、,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常 与否.例 3.一个U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂23592变方程为U + nX+ Sr+n,则下列叙述正确的是（ 235921 09438102）A.X 原子核中含有 86 个中子B.X 原子核中含有 141 个核子C.因为裂变时释放能量,根据 E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少【例 4】一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为 m1、m2、m3,普朗克常量为 h,真空中的光速为
11、c.下列说法正确的是 （ ）A.核反应方程是 B.聚变反应中的质量亏损HnH3 11 01 1m=m1+m2-m3C.辐射出的 光子的能量 E=（m3-m1-m2）c D. 光子的波长 =2 321)(cmmmh 【例 5】有下列 4 个核反应方程（1）a、b、c、d 四种粒子依次是（ ）（2）上述核反应依次属于（ ）A.衰变、人工转变、人工转变、聚变B.裂变、裂变、聚变、聚变C.衰变、衰变、聚变、聚变D.衰变、裂变、人工转变、聚变强化练习：强化练习：1. 2006 年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过 Ca（钙482048）轰击Cf（锎 249）发生核反应,成功合成了第 118 号元素
12、,24998这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出 3 个相同的粒子 x,再连续经过 3 次 衰变后,变成质量数为 282 的第 112 号元素的原子核,则上述过程中的粒子 x 是（ ）A.中子B.质子C.电子D.粒子2.U 放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成Bi,而2389221083Bi 可以经一次衰变变成X（X 代表某种元素）,也可以经一21083210a次衰变变成 Ti,X 和 Ti 最后都变成Pb,衰变b 81210ab 8120682路径如图所示.则图中的 （ ）A.a=84,b=206B.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成
13、质子时产生的C.是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的D. U 经过 10 次衰变,8 次 衰变可变成Pb 23892206824.正电子（PET）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15O 注入人体,参与人体的代谢过程.15O 在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据 PET 原理,回答下列问题:（1）写出15O 的衰变和正负电子湮灭的方程式.（2）将放射性同位素15O 注入人体,15O 的主要用途是（ ）A.利用它的射线 B.作为示踪原子 C.参与人体的代谢过程 D.有氧呼吸（3）设电子质量为
14、 m,电荷量为 q,光速为 c,普朗克常量为 h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= .（4）PET 中所选的放射性同位素的半衰期应 （填“长”或“短”或“长短均可” ）5.在下列四个核反应方程中,x 表示 He,且属于聚变的反应是 （ 42）A.U+ n Sr+Xe+3x B. H+ Hx+ n C. P Si+xD.235921 0953813854213 11 030153014Mg+x Al+ H241227131112.一个原来静止的锂核（）俘获一个速度为 7.7104 m/s 的中Li6 3子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度大小为 1.0103 m/s,方向与中子的运动方向相反.（1）试写出核反应方程.（2）求出氦核的速度.（3）若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.（已知氘核质量为mD=2.014 102 u,氚核质量为 mT=3.016 050 u,氦核的质量mHe=4.002 603 u,中子质量 mn=1.008 665 u, 1 u=1.660 610-27 kg）
