C057.原子和原子核(上)

原子和原子核(上)庞留根吕叔湘中学2007年7月@yahoo.com.cn一、原子模型二、天然放射现象三、三种射线的性质和实质天然衰变中核的变化规律关于半衰期的几个问题四、原子核的人工转变和原子核的组成发现质子原子核的组成06年5月深圳市第二次调研考试306年江苏连云港市最后模拟考试3南京市07届二模试卷72007年上海卷42007年上海卷62007年广东卷15(1)(2)2007年理综四川卷1607年苏锡常镇四市二模107年上海虹口区教学质量检测三707届南京市第一次调研测试4原子和原子核(上)一、原子模型1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。原子核的大小：原子半径数量级为10-10m,原子核大小数量级为10-14m3.玻尔模型（见原子的能级跃迁）二、天然放射现象1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构2、种类和性质α射线—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。β射线—高速的电子流，β粒子是速度接近光速的负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。γ射线—能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。3.三种射线的来源：α粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。β粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。4.三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：βαOαγβγ⑶⑵⑴如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。5.三种射线的性质和实质带电量质量数符号电离性穿透性实质来源α射线+2e4很强很小（一张普通纸）高速的氦核流(v≈0.1c)两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出β射线-e0弱很强（几毫米铝板）高速的电子流(v≈c)原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出γ射线00γ很小更强（几厘米铅板）波长极短的电磁波原子核受激发产生的e01He42三、天然衰变中核的变化规律1、衰变规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。（1）α衰变：随着α衰变，新核在元素周期表中位置向前移2位，即质量数-4,电荷数-2HeYXMZMZ4242（2）衰变：随着衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即质量数不变,电荷数+1eYXMZMZ011（3）衰变：随着衰变，变化的不是核的种类,而是核的能量状态。但一般情况下，衰变总是伴随α衰变或衰变进行的。2、关于半衰期的几个问题（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。TtNN210（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。半衰期短的元素衰变得快，放射性较强（3）特征：半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学状态及周围环境、温度等都无关。（4）两种错误认识：a.N0（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期T，衰变了一半，再经过一个半衰期T，全部衰变完。b.若有4个放射性元素的核,经一个半衰期,将衰变2个。事实上，N0（大量）个某种放射性元素的核，经过时间t后剩下的这种核的个数为TtNN210而对于少量的核（如4个），是无法确定其衰变所需要的时间的。这实质上就是“半衰期反映了核衰变过程的统计快慢程度”的含义。四、原子核的人工转变和原子核的组成用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的要本方法。轰击结果产生了另一种新核，其核反应方程的一般形式为,yYxX'A'ZAZXAZY'A'Z其中是靶核的符号，x为入射粒子的符号，是新生核的符号，y是放射出的粒子的符号。1.发现质子:1919年卢瑟福首先做了用a粒子轰击氮原子核的实验。发现质子和中子的实验装置核反应方程式HOHeN11178142147这是人类第一次发现质子的核反应方程。2.发现中子：1930年查德威克发现中子，核反应方程式nCHeBe101264294值得指出的是，查德威克在对不可见粒子的判断中，运用了能量和动量守恒定律,科学地分析了实验结果,排除了射线的可能性,确定了是一种粒子——中子.3、原子核的组成：质子+中子（质子和中子统称为核子）质子的质量mp=1.6726231×10-27kg=1.007227u中子的质量mn=1.6749286×10-27kg=1.008665u06年5月深圳市第二次调研考试33、关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）A．只有极少数α粒子发生了大角度散射B．α粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占整个原子的很小空间C．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小D．α粒子散射实验的结果否定了汤姆生给出的原子“枣糕模型”ABD06年江苏连云港市最后模拟考试33．天然放射现象的发现揭示了()A．原子是不可分割的B．原子具有核式结构C．原子核具有复杂的结构D．原子核由质子和中子组成C南京市07届二模试卷77．以下哪些现象与原子核的变化有关（）A．α粒子散射B．光电效应C．热核反应D．天然放射现象CD2007年上海卷44．一置于铅盒中的放射源发射的、和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为_______________射线。放射源带电极板射线a照相底片铅盒铝箔带电极板射线b2007年上海卷66．衰变为要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为()（A）2，4（B）4，2（C）4，6（D）16，6U23892Rn22286B2007年广东卷15(1)(2)15.（1）放射性物质和的核衰变方程为：方程中的X1代表的是______________，X2代表的是______________。Po21084Co602712068221084XPbPo260286027XNiCo解:He42⑴X1代表的是（或α），e01X2代表的是（或β）15（2）如图12所示，铅盒内装有能释放α、β和射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图12（a）、（b）中分别画出射线运动轨迹的示意图。（在所画的轨迹上须标明是α、β和中的哪种射线）（a）（b）EB图12解:（2）如图所示.αβαβ（曲率半径不作要求，每种射线可只画出一条轨迹.）2007年理综四川卷1616．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大．因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β哀变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线D07年苏锡常镇四市二模1.1．下列说法错误的是()A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期越长，衰变越慢B．同位素的核外电子数相同，因而具有相同的化学性质C.阴极射线和β射线都是电子流，它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损C07年上海虹口区教学质量检测三77.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（）A.衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变.B.氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核。C.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的。D.β射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线弱。U23892Pb20682点拨：半衰期是统计规律,只对大量原子核适用,B错。AC07届南京市第一次调研测试44.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（）,由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示。那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个（）eFrRn.A012228722286HePoRn.B422188422286eAtRn.C012228522286HAtRn.D212208522286Rn22286BB解：放出粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，可见两者均带正电荷，A错。由动量守恒定律22110vmvm大圆与小圆的直径之比为42:1，即半径之比为42:1，qqBmvr18621qq421221r/rq/q28421qq发现质子中子装置