高中物理沪科技版（2020）选修第三册原子核的组成精品导学案及答案

这是一份高中物理沪科技版（2020）选修第三册原子核的组成精品导学案及答案，共12页。学案主要包含了知识点的认识等内容，欢迎下载使用。

▉题型1 原子核的内部构成
【知识点的认识】
1.定义：原子核是由质子和中子组成的。
2.发现过程：1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了一种新的粒子。根据这种粒子在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电荷量，原来它就是氢原子核，叫作质子（prtn），用p表示。以后，人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中都打出了质子，由此断定，质子是原子核的组成部分。
质子带正电荷，电荷量与一个电子的电荷量相等。质子的质量为mP＝1.672 621 898×10﹣27kg
但经过研究发现绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值。卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子（neutrn）。1932年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想。中子不带电，用n表示。中子的质量是mn＝1.674927471x10﹣27kg。
3.核子的概念：质子和中子除了是否带电的差异以及质量上的微小差别外，其余性质十分相似，而且，都是原子核的组成成分，所以统称为核子（nuclen）。
1． 92238?核中有（ ）
A．92个电子B．238个质子C．146个中子D．330个核子
2．贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了（ ）
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
3．从原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（ ）
A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子
B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子
C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子
D．原子核中，只有质子和中子
4． 817O核比 614C核内多 个质子和 个中子．
▉题型2 核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系
【知识点的认识】
1.核反应前后质量数守恒，电荷数（核电荷数）守恒。
2.各参数之间的关系如下：
质量数＝质子数+中子数＝核子数
核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数
5．原子核A经过一次β衰变和一次α衰变的过程如下：A→βB→αC，则（ ）
A．核A的中子数减核C的中子数等于2
B．核A的质量数减核C的质量数等于5
C．原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子中的电子数多1
D．核C的质子数比核A的质子数少1
6．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是（ ）
A．母核的质量数小于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
（多选）7．某原子核的衰变过程是A→βB→αC，符号→β表示放出一个β粒子，→α表示放出一个α粒子，下列说法中正确的是（ ）
A．核C比核B的中子数少2
B．核C比核A的质量数少5
C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1
D．核C比核A的质子数少1
（多选）8．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是（ ）
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．子核的动量与中微子的动量相同
C．母核的电荷数大于子核的电荷数
D．子核的动能大于中微子的动能
9．一质子束入射到能止靶核 1327AI上，产生如下核反应：P+ 1327AI→X+n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为 ，中子数为 ．
▉题型3 威尔逊云室
【知识点的认识】
如图是威耳逊云室的实物照片。云室内部设计有可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它观察粒子运动的径迹。
云室里面有干净的空气。实验时，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出粒子运动的径迹。这种云室是英国物理学家威耳逊在1912年发明的，叫作威耳逊云室。
下图中甲、乙两图分别是α射线和β射线在云室中的径迹。α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而清晰。高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的。γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。
10．如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则（ ）
A．细而长的是α粒子的径迹
B．粗而短的是氧核的径迹
C．细而长的是氧核的径迹
D．粗而短的是质子的径迹
▉题型4 气泡室
【知识点的认识】
气泡室是探究高能带电粒子径迹的另一种设备。
11．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是（ ）
A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹
▉题型5 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子
【知识点的认识】
一、核反应方程式的书写
（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子（ 11H）、中子（ 01n）、α粒子（ 24He）、β粒子（e﹣）、正电子（e+）、氘核（ 12H）、氚核（ 13H）等.
（2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向.
（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒.
二、判断核反应方程式中的粒子
根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程中的粒子
12．下面列出的是一些核反应方程，针对核反应方程下列说法正确的是（ ）
① 92238U→ 90234Th+X
② 12H+ 13H→ 24He+Y
③ 49Be+ 12H→ 510B+K
④ 92235U+ 01n→ 3890Sr+ 54136Xe+10M
A．核反应方程①是重核裂变，X是α粒子
B．核反应方程②是轻核聚变，Y是中子
C．核反应方程③是太阳内部发生的核聚变的一种，K是质子
D．核反应方程④是衰变方程，M是中子
13．下列核反应方程中正确的是（ ）
A． 92238U→ 90234Th+ 12H
B． 49Be+ 24He→ 612C
C． 90234 Th→ 90234Pa+ −10e
D． 1531P→ 1431Si+ 10e
14．卢瑟福发现质子首次实现原子核人工转变的核反应方程是（ ）
A． 49Be+ 24He→ 612C+
B． 1327Al+ 24He→ 1520P+
C． 714N+ 24He→ 817O+
D． 714N+ 24He→ 912F+
15．以下几个核反应方程中，粒子X代表中子的方程是（ ）
A． 714N+ 24He﹣→ 817O+X
B． 49Be+ 24He﹣→ 612C+X
C． 1530P→ 1430Si+X
D． 614C﹣→ 714N+X
（多选）16．2017年11月17日，“中国核潜艇之父”黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列说法中正确的是（ ）
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力，重核裂变反应前后一定有质量亏损
B． 714N+ 24He→ 817O+ 11H是原子核的人工转变
C． 92235U+ 01n→ 54140Xe+ 3894Sr+x01n 式中x＝3
D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
17．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 11H的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的 11H发生核反应，产生中子（ 01n）和正电子（ +10e），即中微子+ 11H﹣→ 01n+ +10e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 。（填写选项前的字母）
A.0和0 B.0和1 C.1和0 D.1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即 +10e+ −10e﹣→2γ正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是 。
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。λn λe（填“＞”“＜”或“＝”）
18．1919年，科学家卢瑟福通过题图所示的实验装置，首次实现用人工方法把原子核“轰开”，并使原子核发生转变。该实验中，气室内通入的气体是 。该实验中银箔的作用是使 恰好无法打到荧光屏上产生光点。该实验中，能够穿过银箔使荧光屏产生光点的粒子是 。
▉题型6 人工核反应
【知识点的认识】
1，定义：人工核反应是指通过人为的方式，利用射线（通常是用高速粒子）来轰击某些元素的原子核，使之发生核反应，这就叫“人工核反应”。
2.当初卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，即 49Be+ 24He→ 612C+ 01n
这是人类第一次实现的原子核的人工转变。
3.其他人工核反应还有：
查德威克发现质子的反应： 24He+ 714N→ 817O+ 11H
居里夫人发现正电子的反应： 1327Al+ 24He→ 1530P+ 01n
1530P→ 1430Si+ 10e
19．中科院近代物理所将 1226Mg原子核加速后轰击 95243Am原子核，成功合成了超重元素 107265Bℎ并同时释放出某种粒子，该粒子为（ ）
A．中子B．质子C．电子D．氦核
20．1919年，英国物理学家卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新t的粒子；通过测定其质量和电荷量，发现了质子（用P表示）。发现质子的核反应方程为α+ 714Nt→ nmY+P，其中m、n分别表示新核Y的质量数和核电荷数，则（ ）
A．m＝17，n＝8B．m＝18，n＝8C．m＝17，n＝9D．m＝18，n＝9
21．查德威克最初发现中子的核反应方程是（ ）
A． 49Be+ 24He→ 612C+ 01n
B． 1327Al+ 24He→ 1520P+ 01n
C． 12H+ 13H→ 24He+ 01n
D． 714N+ 24He→ 912F+ 01n
（多选）22．1934年，约里奥﹣居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为 24He+ 1327Al→X+ 01n，X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y+ 10e。则（ ）
A．X的质量数与Y的质量数相等
B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比 1327Al的电荷数多2
D．X的质量数与 1327Al的质量数相等
▉题型7 辐射与安全
【知识点的认识】
一、概述
1、定义
放射性污染是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线．
2、来源
环境中的放射性的来源分天然放射源和人工放射源．
•天然放射源主要来自宇宙辐射、地球和人体内的放射性物质，这种辐射通常称为天然本底辐射．
•对公众造成自然条件下原本不存在的辐射的辐射源称为人工辐射源，主要有核试验造成的全球性放射性污染，核能生产、放射性同位素的生产和应用导致放射性物质以气态或液态的形式释放而直接进入环境，核材料贮存、运输或放射性固体废物处理与处置和核设施退役等则可能造成放射性物质间接地进入环境．
3、辐射对人体的危害
•辐射对人体的危害主要表现为受到射线过量照射而引起的急性放射病，以及因辐射导致的远期影响．
①急性放射病
急性放射病是由大剂量的急性照射所引起的，多为意外核事故、核战争所造成．按射线的作用范围，短期大剂量外照射引起的辐射损伤可分成全身性辐射损伤和局部性辐射损伤．
②远期影响
辐射危害的远期影响主要是慢性放射病和长期小剂量照射对人体健康的影响，多属于随机效应．
二、放射性废物与防护标准
1．放射性废物及处理途径
•放射性废物是含有放射性核素或被放射性核素所污染，其浓度或比活度大于审管部门确定的清洁解控水平，预期不会再被利用的废弃物．
•放射性废物处理基本途径是将气载和液体放射性废物作必要的浓缩及固化处理后，在与环境隔绝的条件下长期安全地存放．净化后的废物则可有控制地排放，使之在环境中进一步弥散和稀释，固体废物则经去污、装备后处置，污染物料有时可经去污后再循环利用．
2．放射性废物的来源和分类
（1）放射性废物的来源和特点
①放射性废物的来源
按使用方法分，放射性废物主要有核设施、伴生矿和技术应用三个来源．
②放射性废物的特点
Ⅰ、长期危害性
Ⅱ、处理难度大
Ⅲ、处理技术复杂
（2）放射性废物的分类．
①国家分类标准
我国根据国家原子能机构（IAEA）提出的放射性废物分类的建议，修订颁布了《放射性废物分类标准》（GB133﹣1995）．该标准从处理和处置角度，按比活度和半衰期将放射性废物分为高放长寿命、中放长寿命、低放长寿命、中放短寿命和低放短寿命五类．寿命长短的区分按半衰期30年为限．
②其他分类方法
按放射性核素半衰期长短分为长半衰期（大于100天）、中半衰期（10～100天）、短半衰期（小于10天）．
这种分类方法是利用半衰期的含义，便于采用贮存法去除放射性沾污．因为任何一种放射性核素，当其经过10倍半衰期之后，其放射性强度将低于原来强度的1∕1000，对短半衰期废水，采用贮存法将是一种简单而又经济的出来措施．
此外尚有按射线种类分为甲、乙、丙种放射性废物．按废液的ph值分为酸性放射性废水、碱性放射性废水等，但较少采用．
（3）放射性废物的处理原则
国际原子能机构（1AEA）在放射性废物管理原则中提出了九条基本原则：
①保护人类健康：工作人员和公众受到的照射在国家规定的允许限值之内．
②保护环境：确保向环境的释放最少，对环境的影响达到可接受的水平．
③超越国界的保护：保护他国人员健康和环境影响．及时交换信息和保证越境转移条件．
④保护后代：后代的健康．
⑤给后代的负担：不给后代造成不适当的负担．应尽量不依赖于长期对处置场的监测和对放射性废物进行回取．
⑥国家法律框架：放射性废物管理必须在适当的国家法律框架内进行，明确划分责任和规定独立的审管职能．
⑦控制放射性废物产生：尽可能少．
⑧放射性废物产生和管理间的相依性：必须适当考虑放射性废物产生和管理的各阶段间的相互依赖关系．
⑨设施的安全：必须保证放射性废物管理设施使用寿期内的安全．
据此原则我国制定了放射性废物管理的40字方针：
减少产生、分类收集、净化浓缩、减容固化、严格包装、安全运输、就地暂存、集中处置、控制排放、加强监测．
3．环境放射性防护标准
为了有效地进行核安全与辐射环境监督管理，我国在学习和借鉴世界核先进国家的经验，并参照IAEA制定的核安全与辐射防护法规、标准的基础上，结合我国国情，在较短的时间内组织制定发布了一批核安全与辐射环境监督管理的条例、规定、导则和标准，初步建立了一套具有较高起点，并与国际接轨的核安全与辐射环境管理法规体系．
4．辐射防护一般措施
•外照射的防护
•距离防护：实际操作应尽量远离放射源
•时间防护：工作人员须熟悉操作，尽量缩短操作时间，从而减少所受辐射剂量．
•屏蔽防护：是射线防护的主要方法，依射线的穿透性采取相应的屏蔽措施．
•内照射的防护
•防止呼吸道吸收
•防止胃肠道吸收
•防止由伤口吸收．
（多选）23．从物理学的角度来看，以下说法正确的是（ ）
A．福岛核电站的爆炸是高温高压作用下产生的氢气发生了核聚变
B．核污染主要是指核反应过程中会放出一些放射性同位素能长时间存在于周围环境中
C．核辐射主要是指核反应过程中所释放出的α射线、β射线和γ射线
D．防化人员所穿的防化服主要是防止β射线、γ射线对人体的伤害
题型1 原子核的内部构成
题型2 核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系
题型3 威尔逊云室
题型4 气泡室
题型5 核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子
题型6 人工核反应
题型7 辐射与安全