1、 原子模型:汤姆生原子模型(汤姆生发现电子) 、 卢瑟福核式结构模型
2、 卢瑟福α粒子散射实验
结论中注意:1)绝大部分 2)少数3)极少数、4)个别表示的含义
3、 卢瑟福的原子核式结构:在原子中有一个核,它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量,带负电的电子在核外空间运动。
例⒖卢瑟福通过α粒子散射实验对结果的分析,提出 ( 答案A)
A.原子的核式结构模型 B。原子的核内有中子存在
C.电子是原子的组成部分 D。原子核由质子和中子组成的
4、 核反应类型有: :Ⅰ天然放射现象、衰变、Ⅱ人工转变、Ⅲ裂变、Ⅳ聚变
核反应方程遵循电荷数守恒和质量数守恒
(1)天然放射现象、衰变
天然放射现象中的射线
|
粒子 |
特性 |
α射线 |
(正电) |
贯穿本领小(空气中射程只有几厘米),电离本领强,速度为c/10 |
β射线 |
(负电) |
贯穿本领大(能穿透几毫米的铅板)电离作用较弱,速度为9c/10 |
γ射线 |
高能光子(中性) |
贯穿本领很大(能穿透几厘米的铅板),电离作用很小 |
注意:α衰变与β衰变不会同时发生,而γ射线有时伴随α或β衰变发生。
例⒗下列说法正确的是 ()
A.康普顿发现了电子 B。卢瑟福提出原子的核式结构模型
C贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象 D.伦琴发现了X射线
答案:BCD
(2)人工转变
质子的发现 (装置)
中子的发现 (装置)
同位素的发现 (装置)
(3)核能
Ⅰ核力:核子之间的相互作用力,是短程力、强相互作用
Ⅱ核能:由于核子间存在着强大的核力,所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化,这些变化的能量,称为核能.
Ⅲ质能方程 E=mc2 式中ΔE为核能
ΔE=Δm c2 式中Δm为质量亏损
注意:有些核反应是放能反应,也有一些核反应是吸能反应。
例⒘某核反应方程 。已知 的质量为2.0136u, 的质量为3.0180u, 的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u。则下列说法正确的是 (答案 B)
A.X是质子,该反应释放能量 B。X是中子,该反应释放能量
C。X是质子,该反应吸收能量 D。X是中子,该反应吸收能量
5核反应方程式的配平及 、 衰变次数的确定:
根据质量数和电荷数守恒:(1)先配质量数再配电荷数
(2)列方程A=A/ 4n, Z=Z/ 2n-m求解
例⒙ 衰变为 的过程中,下列说法中正确的是 (答案:ABD)
A.经过8次α衰变、6次β衰变 B.中子数少了22个 C.质子数少了16个 D.有6个中子变为质子
例⒚某原子核 吸收一个中子后,放出一个电子,分裂为两个α粒子。由此可知
A. A=7,Z=3 B。 A=7,z=4 C。A=8, Z=3 D。A=8,Z=4
答案:A
例⒛现有三个核反应 (答案: C)
① ② ③
A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变 B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变。
C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变 D。①是β衰变,②是聚变,③是裂变
6、半衰期(t): 放射性元素原子核有半数发生衰变所需要的时间
注意:指数(对数)方程的应用 (答案:B)
例2114C是一中半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的 ,则该古树死亡时间距今大约 (答案:B)
A.22920年 B。11460年 C。5730年 D。2865年
例22.一个 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为 ,则下列叙述正确的是(答案:A)
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,所以生成物的总质量数增加
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23.两个放射性元素的榈A和B,当A有 的原子核发生了衰变时,B恰好有 的原子核发生了衰变,可知A和B的半衰期之比tA∶tB= ∶ 。(答案:3∶2)
例24.天文学家测得银河系中氦的含量约为25%,有关研究表明,宇宙中氦的生成途径有两条;一是宇宙诞生后3分钟生成的;二是宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
(!)把氢核聚变反应简化为4个氢核( )聚变成氦核( ),同时放出2个正电子( )和两个中微子(νe),请写出氢核聚变反应方程,并计算一次反应释放的能量。
(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J(即P=1×1037J/s。现假定能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)
(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的生成途径作出判断。
(可能用到的数据:银河系质量M=3×1041kg,原子质量单位1u=1.66×10-27Kg,1u相当于1.5×10-10J的能量,电子质量me=0.0005 u,氦核的质量mα=4.0026 u,氢核的质量,mP=1.0078 u,中微子的质量νe为零)
答案、(1) ,△m=4mp-mα,△E=△mC2=4.14×10-12J
(2) 氦的含量
(3)由估算结果可知 远小于5%的实际含值,所以银河系中氦主要是宇宙诞生后不久生成的
2.核反应与电磁学及力学的综合联系
例3 (镭核)发生a衰变变成 (氡核),从静止镭核中放出的a粒子匀速直线通过正交的匀强电场和匀强磁场,已知电场强度E=3.72×104N/m,磁感应强度B=2.0×10-3T,质子质量为1.007277u,中子质量为1.008665u,
(1)出核反应方程
(2)反冲核的速度多大
(3)若镭核发生a衰变放出的能量全部以核和a粒子动能形式释放出来,那么在此过程中的质量亏损是多少?
答案:(1) (2) 3.35×105 m /s(3)0.0078u
例4.光子的能量为hv,动量为hν/c。如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个光子,则衰变后的原子核(答案:C)
A.仍然静止
B.沿着与光子运动方向相同的方向运动
C.沿着与光子运动方向相反的方向运动
D.可能向任何方向运动
3、密切联系实际的综合信息题
例5据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是
A.“人造太阳”的核反应方程是
B.“人造太阳”的核反应方程是
C.“人造太阳”释放的能量大小的计算式是△E=△mC2
D“人造太阳”核能大小的计算公式是E=
答案A、C
例61996年清华大学和香港大学合作研制太阳能汽车,该车是利用太阳能电池将所收到的太阳能转化为电能而提供给电动机来驱动汽车的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的面板面积为S=8m2,正对太阳时能产生U=120V的电压并对车上电动机提供I=10A的电流,电动机的直流电阻为R=4 ,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为P0= W/m2,
该车的太阳能电池转化太阳能的效率 电池对电动机供电的效率 =?
若太阳辐射能量的辐射总功率为P= W,且太阳光在穿过太空及地球表面大气层到达地面处时,沿途有 %的能量损耗,则据此可算出太阳到地球的距离是多少?
太阳辐射的能量实际上是由质子参与的一系列反应所产生的,而这一系列的反应的总效果相当于下述核反应
若质子 氦核 、正电子 的静止质量分别为 , , ,质子的摩尔质量,阿伏加德罗常数、真空中光速分别取M= /mol,NA= , m/s, 则m=1Kg的质子发生上述核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的有用功,能够维持该车行驶的时间是多少?
答案:(1) , (2) (3) S