高中物理选择性必修三 同步导学案 5.1 原子核的组成

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5.1
原子核的组成
一、自主学习
（一）天然放射现象
1.1896年,法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有__________性。
2.物质发出射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为________,放射性元素自发地发出射线的现象叫作________现象。
3.原子序数大于________的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于83的元素,有的也能发出射线。
4.玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素,命名为________(Po)和________(Ra)。
（二）射线的本质
1.________射线:是α粒子流,α粒子的组成与氦原子核相同,速度可达到光速的1/10,其电离能力强,穿透能力较差,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
2.________射线:是电子流,它速度很大,可以接近光速,它的穿透能力较强,电离能力较弱,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
3.________射线:是一种电磁波,波长很短,在10-10
m以下,它的电离作用更弱,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。
（三）原子核的组成
1.质子的发现
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了_____。
2.中子的发现
(1)卢瑟福预言:原子核内可能还存在另一种粒子,它的质量与质子相同,但是不带电,他把这种粒子叫作_____。
(2)查德威克用α粒子轰击铍原子核获得了_____。
3.原子核的组成
原子核由质子、中子组成,它们统称为核子,质子数与中子数之和叫_____数。
二、课堂探究
[情景设问]人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？
结论1：人们认识原子核的结构就是从____________性开始的。
（一）天然放射现象
钡铀云母
翠砷铜铀矿
结论2：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有发射性的元素称为_________。元素这种自发的放出射线的现象叫做_________。
[思考]只有铀有放射性吗？
放大了1000倍的铀矿石
结论3：放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于_________的元素，有的也具有放射性。
（二）射线的本质
[思考]在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？
放射型物质发出的射线有三种：
三种射线在磁场中的运动径迹不同
结论4：把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。若在射线经过的空间施加磁场，可以发现射线分裂成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，这说明它们是带电粒子流；另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。于是，人们把这三种射线分别叫作_________、_________和_________。
[思考与讨论]
如果α射线、β射线都是带电粒子流，按照图5.1-1中标出的径迹判断，它们分别带什么电荷？
如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质，两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图示的方向偏转？
结论5：_________
是高速粒子流，粒子带正电，电荷量是电子的2倍，质量是氢原子的4倍，其组成与氦原子核相同。α粒子的速度可以达到光速的
1/10
。由于α粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体电离。由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，α粒子的穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
_________
是高速电子流，它的速度更大，可达光速的99%。它的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
_________
是能量很高的电磁波，波长很短，在10-10
m以下。它的电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
[讨论]总结三种射线的相同与不同点，完成下表：
射线
本质
速度
电离作用
穿透能力
α射线
两个质子和两个中子组成
光速的
1/10
较强
较弱
β射线
电子或正电子
光速的99%
较弱
较强
γ射线
电磁波（光子）
光速
更弱
更强
（三）原子核的组成
[思考]放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构.
原子核内究竟还有什么结构？
α粒子轰击氮原子核示意图
结论6：
质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了_________。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是_________，mp＝1.672
621
898×10-27
kg。
[思考与讨论]原子核是只由质子组成的吗？如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是这样的吗？
原子核的示意图
结论7：1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是_________，在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子，mn
＝
1.674
927
471×10-27
kg。
原子核的组成图
结论8：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_________。
原子核符号
结论9：原子核常用符号AZX表示，X
为元素符号，A
表示核的_________，Z
表示核的_________（即原子序数）。
氢的同位素
结论10：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，因而互称_________。
[例]氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？
（1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；
（4）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数。
[讨论]试举例说明同位素的应用。
在农业上，利用放射性同位素辐射种子，改变其遗传基因，可以选育良种。另外还可用于防治害虫、贮藏食品、合理施肥、农药残留毒素的研究等。
三、典题精讲
【例题1】如图所示,天然放射性元素放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直,进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进,则α射线(　　)
A.向右偏
B.向左偏
C.直线前进
D.无法判断
【例题2】(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如下图表示射线偏转情况中正确的是(　　)
4、核心素养专练
1.如图所示,X为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则X可能是(　　)
A.α和β的混合放射源
B.纯α放射源
C.α和γ的混合放射源
D.纯γ放射源
2.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知(　　)
A.②来自原子核外的电子
B.①的电离作用最强,是一种电磁波
C.③的电离作用较强,是一种电磁波
D.③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子
3.如图,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是(　　)
A.①表示γ射线,③表示α射线
B.②表示β射线,③表示α射线
C.④表示α射线,⑤表示γ射线
D.⑤表示β射线,⑥表示α射线
4.下列现象中,与原子核内部变化有关的是
(　　)
A.α粒子散射现象
B.天然放射现象
C.光电效应现象
D.原子发光现象
5.(多选)关于X,下列说法正确的是
(　　)
A.它表示一个原子
B.它表示一个原子核
C.它表示原子核中有12个质子
D.它表示原子核中有12个中子
6.(多选)Ra是Ra的一种同位素,对于这两种镭的原子而言,下列说法中正确的是
(　　)
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
7.(多选)近几年,γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器,令人感叹的是,用γ刀治疗时不用麻醉,病人清醒,时间短,半小时内完成手术,无需住院,因而γ刀被誉为“神刀”.据报道,我国自己研制的旋式γ刀性能更好,已进入各大医院为患者服务.γ刀治疗脑肿瘤主要是利用
(　　)
A.γ射线具有很强的贯穿本领
B.γ射线具有很强的电离作用
C.γ射线具有很高的能量
D.γ射线容易绕过障碍物到达目的地
8.(多选)下列说法正确的是
(　　)
A.α射线与γ射线都是电磁波
B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
C.从伦琴射线管的对阴极发出X射线时,对阴极中的原子核的结构并没有改变,只是原子从能量较高的定态跃迁到较低的定态
D.放射性元素有射线放出时,元素的原子核的组成一定发生了变化
9.如图所示是利用射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放射出α、β、γ三种射线,而根据设计,该生产线轧制的是3
mm厚的铝板,那么是三种射线中的__________射线对控制厚度起主要作用.当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得__________些.?
10.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线,对宇航员构成了很大的威胁.现有一束射线(含有α、β、γ三种射线),则:
(1)在不影响β和γ射线的情况下,如何用最简单的方法除去α射线?
(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域,请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图;(画在图上)
(3)用磁场可以将β和γ射线分离,但不能把α射线从γ射线束中分离出来,试分析其原因.(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍,α射线速度约为光速的十分之一,β射线速度约为光速)
参考答案
自主学习
（1）放射
放射性元素
天然放射
83
钋
镭
（2）α
β
γ
（3）质子
中子
中子
核子
课堂探究
结论1：天然放射
结论2：放射性元素
天然放射现象
结论3：83
结论4：α射线
β射线
γ射线
结论5：α射线
β射线
γ射线
结论6：质子
氢原子核
结论7：中性粒子
结论8：核子
结论9：质量数
电荷数
结论10：同位素
典题精讲
【例题1】A
【例题2】AD
核心素养专练
1.C
2.D
3.C
4.B
5.BCD
6.AC
7.AC
8.CD
9.β　大
10.(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线　
(2)如图所示
(3)α射线的圆周运动的半径很大,几乎不偏转,故无法将其与γ射线分离
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