1.原子核的组成
课后训练 巩固提升
基础巩固
1.最早发现天然放射现象的科学家是( )
A.爱因斯坦
B.查德威克
C.卢瑟福
D.贝克勒尔
答案：D
解析：贝克勒尔最早发现天然放射现象,选项D正确。
2.原子核中能放出α、β、γ射线,关于原子核的组成,以下说法正确的是( )
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
答案：D
解析：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的,故选项D正确。
3.在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )
A.γ射线的贯穿作用
B.α射线的电离作用
C.β射线的贯穿作用
D.β射线的中和作用
答案：B
解析：由于α粒子电离作用较强,能使空气分子电离,电离产生的电荷与带电体的电荷中和,使带电体所带的电荷很快消失。
4.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
答案：C
解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力。在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在铝片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,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线。因此,放射源可能是α和γ的混合放射源。
5.(多选)下列描述正确的是( )
A.卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实
B.放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于原子的核外电子
C.氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,再向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率
D.分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大
答案：AD
解析：卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实,A正确。放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于中子转化为质子后产生的电子,B错误。氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,再向低能级跃迁时放出光子的频率可能有多种,C错误。分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,X射线的频率大,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大,D正确。
6.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
答案：A
解析：γ射线不带电,故在电磁场中不偏转;β射线不偏转是因为电场力与洛伦兹力是一对平衡力,故Eq=Bqv,即v=;而α射线的速度比β射线小,因此α射线受向右的电场力远大于向左的洛伦兹力,故α射线向右偏,A正确。
7.在茫茫宇宙间存在大量的宇宙射线,对宇航员构成了很大威胁,现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)。
(1)在不影响β和γ射线的情况下,如何用最简单的办法除去α射线
(2)余下这束β和γ射线经过一个使它们分开的磁场区域,画出β和γ射线在进入如图所示的磁场区域后轨迹的示意图。
答案：(1)用一张纸挡在射线经过处
(2)见解析
解析：(1)可以利用三种射线的穿透能力不同来解决。由于α粒子的穿透性很弱,所以用一张纸挡在射线经过处,即可除去α射线。
(2)γ射线不带电,垂直于磁场进入磁场区域后不会受到洛伦兹力,故不偏转。由左手定则可判断出β射线进入磁场区域后受竖直向上的洛伦兹力。轨迹示意图如下图所示。
能力提升
1.(多选)下面说法正确的是( )
A.β射线的粒子和电子是两种不同的粒子
B.红外线的波长比X射线的波长长
C.α粒子不同于氦原子核
D.γ射线的贯穿本领比α粒子的强
答案：BD
解析：由电磁波谱知红外线的波长比X射线波长长。β射线是电子流,α粒子是氦核。就α、β、γ三者的穿透本领而言,γ射线最强,α粒子最弱,故B、D正确。
2.在元素周期表中查到铅的原子序数为82,一个铅原子质量数为207,下列说法正确的是( )
A.核外有82个电子,核内有207个质子
B.核外有82个电子,核内有82个质子
C.核内有82个质子、207个中子
D.核内有125个核子
答案：B
解析：在元素周期表中查到铅的原子序数为82,即一个铅原子中有82个质子,由于原子是电中性的,则核外电子数也为82。根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知,铅原子核的中子数为207-82=125,故选项B正确。
3.人类探测月球发现,在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦,它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的这种同位素应表示为( )
AHe
BHe
CHe
DHe
答案：B
解析：氦的同位素质子数一定相同,质量数为3,故可写作He,因此B正确。
4.(多选)下列说法正确的是( )
A.X与Y互为同位素
BX与Y互为同位素
CX与Y中子数相同
DU核内有92个质子、235个中子
答案：BC
解析：X核与Y核的质子数不同,不能互为同位素,A选项错误X核与Y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,B选项正确X核内中子数为n-mY核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C选项正确U核内有143个中子,而不是235个中子,D选项错误。
5.有关O三种同位素的比较,试回答下列问题:
(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的 。
A.质子
B.中子
C.电子
(2)三种同位素中,哪一个质量最大 。
(3)三种同位素的化学性质是否相同 。
答案：(1)B
(2O
(3)相同
解析：(1)同位素质子数相同,中子数不同。核外电子数与质子数相同,故不相同的是中子数。
(2O的质量数分别是16、17、18,故O质量最大。
(3)三种同位素质子数相同,故化学性质相同。
6.质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具。它的构造原理如图所示。离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。
(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B,求x的大小。
(2)氢的三种同位素H从离子源S出发,到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少
答案：(1)
(2)1∶
解析：(1)离子被加速时,由动能定理得qU=mv2
进入磁场时洛伦兹力提供向心力,qvB=
又x=2r由以上三式得x=。
(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3,
由(1)结果知xH∶xD∶xT==1∶。(共36张PPT)
1.原子核的组成
第五章
2022
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.了解什么是放射性和天然放射现象。
2.掌握三种射线的特征;理解原子核的组成。
1.通过对放射性和天然放射现象的学习,树立物理观念。
2.通过学习三种射线以及原子核的组成培养科学探究意识。
自主预习 新知导学
一、天然放射现象
1.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。
2.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:是α粒子流,α粒子组成与 氦原子核 相同,速度可达到光速的 。其 电离 作用强,穿透能力较弱。
2.β射线:是 电子流 ,速度可以接近光速。它的电离作用较弱,穿透能力较强。
3.γ射线:是一种波长很短的 电磁波 ,波长在10-10 m以下。它的电离作用更弱,穿透能力更强。
4.每一种放射性元素一定是同时放出三种射线吗 当温度降到很低时,放射现象是否就停止了
答案：一般情况下,放射性元素同时放出两种射线,即α射线和γ射线或β射线和γ射线。元素具有放射性是由原子核本身的性质决定的,跟原子所处的物理或化学状态无关,不管该元素是以单质形式存在,还是和其他元素形成化合物,或者对它施加压力,或者降低它的温度,它都具有放射性。
三、原子核的组成
1.质子:用α粒子轰击氮原子核,从氮原子核中打出了一种新的粒子,它是氢原子核,叫作 质子 ,用p表示。
2.中子:卢瑟福猜想,原子核内可能还存在一种不带电的粒子,他把这种粒子叫作中子。查德威克通过实验证实了中子的存在。中子不带电,用 n 表示,质量与质子的质量非常接近。
3.核子:质子和中子统称为核子。
4.原子核符号。
(1)电荷数(Z):原子核所带的电荷总是质子电荷的 整数 倍,通常用这个整数表示原子核的电荷量,叫作原子核的电荷数。
(2)质量数(A):原子核的质量等于核内 质子 和 中子 的质量的总和,而质子与中子的质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个倍数叫作原子核的 质量数 。
(3)原子核常用符号 表示,X为元素符号,A表示核的质量数,Z表示核的电荷数(即原子序数)。
5.同位素。
核中 质子数 相同而 中子数 不同的原子,在元素周期表中处于 同一位置 ,互称同位素。
6.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,发现了什么原子核 原子核的电荷数是不是它所带的电荷量 质量数是不是它的质量
答案：发现了氢原子核,叫质子。原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍,这个整数叫作原子核的电荷数,它不是原子核所带的电荷量。原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个倍数叫原子核的质量数,它不是原子核的质量。
1.判断下列说法的正误。
(1)原子序数小于83的元素都不能放出射线。( )
(2)α射线中的粒子实际上就是氦原子核,α射线具有较强的穿透能力。
( )
(3)β射线是高速电子流,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
( )
(4)γ射线是能量很高的电磁波,电离作用很强。( )
(5)原子核的电荷数就是核内的质子数,也就是这种元素的原子序数。
( )
(6)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等。( )
×
×
×
×
√
√
2.(1)怎样利用电场、磁场判断三种射线的带电性质
(2)一个铅原子质量数为207,原子序数为82,其核外电子有多少个 中子数又是多少
答案：(1)让三种射线通过匀强电场,γ射线不偏转,说明不带电;α射线偏转方向和电场方向相同,带正电;β射线偏转方向和电场方向相反,带负电。让三种射线通过匀强磁场,γ射线不偏转,说明不带电;α射线和β射线可根据偏转方向和左手定则确定带电性质。
(2)铅的原子序数为82,即一个铅原子中有82个质子,由于原子是电中性的,质子与电子电性相反、电荷量相同,故核外电子数与核内质子数相同,为82个,根据质量数等于质子数与中子数之和的关系,铅原子核的中子数为
207-82=125。
合作探究 释疑解惑
知识点一
天然放射现象的三种射线
【问题引领】
1.下图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。α射线向左偏转,β射线向右偏转,γ射线不偏转,这说明了什么
2.α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一,但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径,这说明了什么
提示：1.说明α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。
2.根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式r= 可知,α粒子的 应大于β粒子的 ,即α粒子的质量应较大。
【归纳提升】
1.三种射线的性质、特征比较
2.三种射线在电场中和磁场中的偏转
(1)在匀强电场中,γ射线不发生偏转,α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动,在同样的条件下,β粒子的偏移大。
(2)在匀强磁场中,γ射线不发生偏转,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样条件下,β粒子的轨道半径小。
画龙点睛 (1)一种元素的放射性与其组成的是单质还是化合物无关,这就说明射线跟原子核外电子无关。
(2)射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的。
【典型例题】
【例题1】 一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,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和射线b分别为( )
A.α β
B.β γ
C.γ α
D.γ β
D
解析：放射源发射的α、β和γ三种射线中,α射线的穿透本领最弱,一张普通的纸就能挡住,不会穿过铝箔;β射线和γ射线的穿透本领强,能穿透铝箔,故穿过铝箔的是β射线和γ射线,A、C错。其中γ射线不带电(电中性),在电场中不偏转,是射线a;β射线带负电,在电场中发生偏转,是射线b,故B错,D对。
科学思维 三种射线的比较方法
(1)知道三种射线带电的性质,α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β射线是实物粒子,而γ射线是一种电磁波。
(2)在电场或磁场中,通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线,由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线。
(3)α粒子穿透能力较弱,β粒子穿透能力较强,γ射线穿透能力最强,而电离作用相反。
【变式训练1】 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则( )
A.a为电源正极,到达A板的为α射线
B.a为电源正极,到达A板的为β射线
C.a为电源负极,到达A板的为α射线
D.a为电源负极,到达A板的为β射线
B
解析：由题图可知,两板间为匀强电场,到达两极板的粒子做类平抛运动,加速度a= ,尽管β射线的初速度是α射线的初速度的近十倍,但β粒子的比荷 是α粒子的几千倍,所以β粒子的偏转程度较大,因此到达A板的是β射线,则A板带正电,a为电源的正极,B正确。
【问题引领】
知识点二
原子核的组成
1.1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子,人们用α粒子轰击多种原子核,都打出了质子,说明了什么问题
2.绝大多数原子核的质量数都大于其质子数,说明了什么问题
提示：1.说明质子是原子核的组成部分。
2.说明原子核除了质子外还有其他粒子。
【归纳提升】
1.原子核的大小、组成和同位素
原子核：
2.原子核的符号和数量关系
(1)符号 。
(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。
【典型例题】
【例题2】 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。试问:
(1)镭核中有几个质子 几个中子
(2)镭核所带电荷量是多少 (保留三位有效数字)
(3)呈电中性的镭原子,核外有几个电子
答案：(1)88 138
(2)1.41×10-17 C
(3)88
解析：(1)镭核中的质子数等于其原子序数,故质子数为88,中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差,即N=A-Z=226-88=138。
(2)镭核所带电荷量Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.41×10-17 C。
(3)核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为88。
科学思维 原子核的“数”与“量”
(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的。组成原子核的质子的电荷量都是相同的,所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍,我们把核内的质子数叫核电荷数,而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。
(2)原子核的质量数与质量是不同的概念。原子核内质子和中子的总数叫作原子核的质量数,原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
【变式训练2】 在α粒子轰击金箔的散射实验中,α粒子可以表示为
中的4和2分别为( )
A.4为核子数,2为中子数
B.4为质子数和中子数之和,2为质子数
C.4为核外电子数,2为中子数
D.4为中子数,2为质子数
解析：根据 所表示的物理意义,原子核的质子数决定核外电子数,原子核的电荷数就是核内的质子数,也就是这种元素的原子序数。原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和,即为核内的核子数。 符号的左下角表示的是质子数或核外电子数,即为 符号左上角表示的是核子数,即为4,故选项B正确。
B
课堂小结
随堂练习
1.(对射线本质的理解)(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核( )
A.三种射线的能量都很高
B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响
C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关
D.α射线、β射线都是带电的粒子流
解析：能说明射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关,B、C正确。
BC
2.(对天然放射现象的理解)下面与原子核内部变化有关的现象是( )
A.天然放射现象
B.光电效应现象
C.电离现象
D.α粒子散射现象
解析：与原子核内部变化有关的现象是天然放射现象。
A
3.(射线的本质)由放射性元素放出的氦核流被称为( )
A.阴极射线
B.α射线
C.β射线
D.γ射线
解析：在天然放射现象中,放出α、β、γ三种射线,其中α射线属于氦核流,选项B正确。
B
4.(对原子核符号和同位素的理解)以下说法正确的是( )
A. 为氡核,由此可知,氡核的质量数为86,氡核的质子数为222
B. 为铍核,由此可知,铍核的质量数为9,铍核的中子数为4
C.同一元素的两种同位素具有相同的质量数
D.同一元素的两种同位素具有不同的中子数
解析：氡核的质量数为222,质子数为86,所以A错误。铍核的质量数为9,中子数为5,所以B错误。核中质子数相同而中子数不同的原子互称为同位素,即它们的质量数不同,所以C错误,D正确。
D
本 课 结 束
