第3章 第1节 原子核结构-2020-2021学年高中物理选修3-5【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第1节　原子核结构 一、质子、中子的发现，原子核的组成 [自学教材] 1．为了探测原子核的结构，1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子。核反应方程是He＋N―→O＋H。 2．卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子。1932年，查德威克利用云室进行实验，证明了中子的存在。 3．发现中子的核反应方程为Be＋He―→C＋n。 4．原子核 (1)组成：原子核由质子和中子组成。质子和中子统称为核子，它们的质量几乎相等。 (2)原子核的质量：等于质子和中子的质量之和，近似等于核子质量的整数倍。通常用这个整数代表原子核的相对质量，叫作原子核的质量数。[来源:学科网] 5．同位素：具有相同质子数不同中子数的原子互称同位素。 6．氢的同位素：氕(H)，氘(H)和氚(H)。 [重点诠释] 1．对核子数、核电荷数和质量数的理解 (1)对概念的理解： ①核子数和核电荷数的区别：核子数是原子核内质子数与中子数之和，而核电荷数等于原子核内质子数。 ②质量数与质量的区别：质量数是相对质量，等于原子核中核子的个数，与质量不同。质量的单位是千克，而质量数的单位是1。 (2)基本关系： 原子核的电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数 原子核的质量数＝核子数＝质子数＋中子数 原子核的电荷量＝核电荷数×元电荷e 原子核的质量＝质子数×mp＋中子数×mn 其中e＝1.6×10－19C，质子的质量mp＝1.672 62×10－27 kg，中子的质量mn＝1.674 93×10－27 kg。[来源:学科网] 2．同位素的特点 (1)同位素原子的质子数相同，核外电子数也相同，但它们的中子数不同，所以质量数也不同。 (2)化学性质：原子核的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质。同位素原子的质子数相同，核外电子数也相同，因此它们具有相同的化学性质。 [典题强化] 1．某种元素的原子核用X表示，下列说法正确的是 A．原子核的质子数为Z，中子数为A[来源:学科网ZXXK] B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z C．原子核的质子数为A，中子数为Z D．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z 解析　X中，A为质量数，Z为质子数；中子数应为A－Z。 答案　B 二、核反应与核反应方程 [自学教材] 1．核反应 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。 2．核反应方程 用原子核符号描述核反应过程的式子。 3．书写方程式的原则 核反应方程必须满足反应前、后质量数和核电荷数都守恒。 [重点诠释] 1．书写核反应方程的方法 在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据质量数守恒和核电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子)的核电荷数和质量数，最后根据未知核(或未知粒子)的核电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。 2．书写核反应方程时应注意的问题 (1)核反应前后核电荷数守恒、质量数守恒，而不是总质量守恒、总电量守恒。 (2)核反应方程中的箭头“―→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。 (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造。 (4)为方便而正确地写出核反应方程应记住常见粒子的符号，如，质子H(或P)，电子e，正电子e，中子n，α粒子He等。 [典题强化] 2．完成下列核反应方程 (1)He＋N―→________＋H； (2)Be＋He―→C＋________。 解析　由核反应中质量数和核电荷数守恒可知： (1)Z＝2＋7－1＝8，A＝14＋4－1＝17，所以是O； (2)Z＝4＋2－6＝0，A＝9＋4－12＝1，所以是中子n。 答案　(1)O　(2)n 考向一　原子核的组成及同位素 [例1]　已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带的电荷量是多少？ (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ (4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？ 【思路点拨】　明确原子核的组成及质子数、中子数、质量数、核外电子数之间的基本关系。 【解析】　原子序数与质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于质子数与中子数之和。由此可得： (1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数(N)等于原子核的质量数(A)与质子数(Z)之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。 (2)镭核所带电荷量 Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 C。 (3)中性原子的核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为