第五章原子核
第1节原子核的组成
1.理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们
2掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念
知识点一、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放射性．
(2)①放射性：物质发射射线的性质．
②放射性元素：具有放射性的元素．
③天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，由法国物理学家贝克勒尔于1896年首先发现。
(3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．
(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，命名为钋(Po)和镭(Ra)．
知识点二、射线的本质
(1)α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的，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)β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，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)γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，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．
α、β、γ射线性质、特征比较
射线 种类 组成 速度 贯穿本领 电离 作用
α射线 α粒子是氦原子核He 约c 很小，一张薄纸就能挡住 很强
β射线 β粒子是高速电子流 e 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱
γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小
【点睛】三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图所示．
(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示．
知识点三、原子核的组成
1．质子的发现
2．中子的发现
3．原子核的组成
由质子和中子组成，它们统称为核子．
4．原子核的符号
(1)符号：X.
(2)基本关系：
核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．
质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
5．同位素
具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素，H、H、H.
1．(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是 ( )
A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核
C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
【解析】 由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确．
【答案】 ACD
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.X与Y互为同位素
B.X与Y互为同位素
C.X与Y中子数相同
D.U核内有92个质子，235个中子
【解析】 A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素；B选项中X核与mY核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素；C选项中X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；92U核内有143个中子，而不是235个中子．
【答案】 BC
1．原子的核式结构模型建立的基础是（ ）
A．α粒子散射实验 B．对阴极射线的研究
C．质子和中子的发现 D．天然放射性现象的发现
【答案】A
【详解】卢瑟福提出的原子核式结构模型建立的基础是α粒子散射实验。
故选A。
2．首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（ ）
A．电子的发现 B．α粒子散射实验
C．天然放射现象 D．质子的发现
【答案】C
【详解】根据物理学史可知，贝克勒尔发现天然放射现象，天然放射现象的发现说明原子核可以再分，首先揭示原子核结构复杂性，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．天然放射现象的发现揭示了（ ）
A．原子是可分的 B．原子的中心有一个很小的核
C．原子核具有复杂的结构 D．原子核由质子和中子组成
【答案】C
【详解】天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构。
故选C。
4．下列说法正确的是（ ）
A．原子结构模型的提出按时间先后，顺序为“玻尔原子结构假说一核式结构模型一枣糕模型”
B．原子序数大于或等于83的元素都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素不会发出射线
C．自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；较重的原子核，中子数大于质子数
D．只有光具有波粒二象性，宏观物体只具有粒子性
【答案】C
【详解】A．原子结构模型的提出按时间先后，顺序为“枣糕模型一核式结构模型一波尔原子结构假说”，故A错误；
B．原子序数大于或等于83的元素都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素有些也会发出射线，故B错误；
C．自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差就越大。故C正确；
D．根据德布罗意的观点，宏观物体也具有波粒二象性，故D错误。
故选C。
5．天然放射现象是1896年法国物理学家贝克勒尔发现的，该研究使人们认识到原子核具有复杂的结构。关于天然放射性，下列说法正确的是（ ）
A．所以元素都具有天然放射性
B．天然放射现象的发现有力证明了原子核内部有复杂的结构
C．放射性元素与别的元素形成化合物后不再具有放射性
D．、和三种射线中，射线的穿透能力最强
【答案】B
【详解】A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；
B．天然放射现象的发现证明了原子核内部有复杂的结构，故B正确；
C．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C错误；
D．、和三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故D错误。
故选B。
6．若用x代表一个原子中的核外电子数，y代表此原子原子核内的质子数，z代表此原子原子核内的中子数，则对的原子来说（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】在中，左下标为电荷数，左上标为质量数，质子数等于电荷数，则；原子的核外电子数等于质子数，所以；中子数等于质量数减去质子数
故选B。
7．关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的是（ ）
①威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
②威耳逊云室中径迹粗而直的是射线
③威耳逊云室中径迹细而长的是射线
④威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
【答案】A
【详解】威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，①正确；由于射线的电离本领大，贯穿本领小，所以射线在云室中的径迹粗而直，②正确；由于射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而径迹细而长的是射线，③错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负，④错误。
故选A。
8．1896年法国物理学家贝可勒尔发现天然放射性现象；1897年，英国物理学家J·汤姆孙发现电子；1909年，英国物理学家卢瑟福指导学生进行α粒子散射实验；1919年卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，发现了质子；1932年英国物理学家查德威克发现中子……人们对微观世界的探究一直在不停地深入。下列现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）
A．天然放射现象 B．光电效应现象 C．原子发光现象 D．α粒子散射现象
【答案】A
【详解】A．天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，故A正确；
B．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故B错误；
C．原子发光是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及到原子核的变化，故C错误；
D．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故D错误。
故选A。第五章 原子核
1 原子核的组成
1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象.
2.了解三种射线的本质，知道其特点.
3.知道原子核的组成，知道原子核的表示方法，理解原子序数、核电荷数、质量数之间的关系.
4.了解同位素的概念．
一、天然放射现象
1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线．
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，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象．
3原子序数大于83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．
二、射线的本质
1．α射线：
(1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同．
(2)速度可达到光速的.
(3)电离作用强，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．
2．β射线：
(1)是高速电子流．
(2)它的速度更大，可达光速的99%.
(3)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．
3．γ射线：
(1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下．
(2)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．
4．α、β、γ三种射线的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
质量 4mp(mp＝1.67×10－27kg) 静止质量为零
带电荷量 2e －e 0
速率 0.1c 0.99c c
穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土厚的铝板
电离作用 很强 较弱 很弱
在磁场中 偏转 偏转 不偏转
三、原子核的组成
1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子.
2．中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分.
3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子.
4．原子核的符号
5．基本关系
核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
6．（1）同位素：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，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H.
（2）原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质．同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以它们的物理性质不同．
一、单选题
1．大亚湾核电站位于珠三角地区，是中国大陆第一座商用核电站。大亚湾核电站利用的是核裂变。一种典型的核裂变反应方程为，其中原子核X的中子数为（ ）
A．52 B．53 C．54 D．55
2．下列说法错误的是（ ）
A．为更好接收波长为300m的无线电波，应把收音机的调谐频率调到1000
B．在同一金属的光电效应中，黄光照射下逸出的光电子的初动能不一定比绿光照射下逸出的光电子的初动能小
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出原子的核式结构模型，同时粒子散射实验也是用来估算原子核半径最简单的办法
D．原子序数大于83的原子一定有天然放射现象，而小于83的原子都没有天然放射现象
3．近代物理学史中的重大发现都对人类社会发展产生深远影响，以下叙述正确的是（ ）
A．粒子散射实验揭示了原子核内部具有复杂结构
B．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
C．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
D．贝克勒尔发现了天然放射现象，并提出了原子的核式结构
4．下列物理史实中说法正确的是（ ）
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
C．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
D．贝克勒尔发现的天然放射现象，说明原子有复杂结构
5．如图所示，是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，是厚纸板，是荧光屏，实验时发现在荧光屏的、两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达点的射线种类、到达点的射线种类应属于下表中的（ ）
选项 磁场方向 到达点的射线 到达点的射线
A 竖直向上
B 竖直向下
C 垂直纸面向里
D 垂直纸面向外
A．A选项 B．B选项 C．C选项 D．D选项
6．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．射线是由氮原子核衰变产生 B．射线是由原子核外电子电离产生
C．射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性
二、填空题
7．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________个质子？________个中子？
(2)呈中性的镭原子，核外有________个电子？
8．如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况。
（1）下列说法中正确的是____________
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察；屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹
（2）卢瑟福根据该实验的实验结果提出了_____________模型。
参考答案
1．B
【详解】
核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核X的质子数为36、质量数为89，故原子核X的中子数为，B正确。
故选B。
2．D
【详解】
A．为更好接收波长为300m的无线电波，其波长与波速和频率的关系有
又因无线电波在真空中传播速度为，可得，电磁波在任何介质中的频率均为1000，所以，应把收音机的调谐频率调到1000，A不符合题意；
B．光电效应中发射出的光电子初动能大小不同，所以，在同一金属的光电效应中，黄光照射下逸出的光电子的初动能不一定比绿光照射下逸出的光电子的初动能小，B不符合题意；
C．由物理学史，可知卢瑟福通过粒子散射实验提出原子的核式结构模型，同时粒子散射实验也是用来估算原子核半径最简单的办法，C不符合题意；
D．原子序数大于83的原子一定有天然放射现象，而小于83的原子也可能有天然放射现象，比如放射性同位素，D错误。
故选D。
3．B
【详解】
AD．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，贝克勒尔发现的天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故AD错误；
B．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，故B正确；
C．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故C错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．是德布罗意认为实物粒子也具有波动性，故A错误；
B．光的波长越大，频率越小，则光子的能量越小，故B错误；
C．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故C正确；
D．贝克勒尔发现的天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
放射出来的射线共有、、三种，其中、射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，射线不偏转，故打在点的应为射线；由于射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板故到达点的应是射线；依据射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里。
故选C。
6．D
【详解】
A．射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从核中释放出来，A错误；
B．射线是由原子核内的中子转化为质子时产生的电子，B错误；
C．射线是原子核在发生衰变或衰变时产生的能量以光子的形式释放，C错误；
D．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性，D正确。
故选D。
7．88 138 88
【详解】
(1)[1][2]镭核中的质子数等于原子序数，则有88个质子；中子数为226-88=138个；
(2)[3]呈中性的镭原子，核外电子数等于原子序数，则核外有88个电子。
8．C 原子的核式结构
【详解】
（1）[1]A.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数射线基本不偏折，可以知道金箔原子内部空间很空旷，故A错误；
B.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可以知道原子内部带正电的体积小，故B错误；
C.选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，所以C是正确的；
D.主要原因是粒子撞击到金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现的反弹，故D错误。
（2）[2]卢瑟福和他的同事们所做的粒子散射实验装置示意图，次实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出原子的核式结构模型。
试卷第1页，总3页
