5.1 原子核的组成 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

5.1 原子核的组成
基础知识导学
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．
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．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.
基础小题试练
1.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )
A.射线是高速运动的电子流
B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D.的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
2.“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”获得2023年诺贝尔物理学奖。已知1阿秒等于，则光在真空中1阿秒时间内运动的距离与下列微粒尺度最接近的是( )
A.夸克 B.氢原子 C.尘埃 D.乒乓球
3.关于原子核的有关知识，下列说法正确的是( )
A.天然放射性射线中β射线实际就是电子流，它来自原子核外电子
B.放射性原子核经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级，因此不稳定从而产生γ射线
C.氡222经过衰变变成钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218
D.比结合能越大，原子核越容易发生衰变
4.根据卢瑟福提出的原子核式结构模型解释α粒子散射实验，使极少数α粒子发生大角度偏转的作用力是( )
A.原子核对α粒子的库仑引力 B.原子核对α粒子的库仑斥力
C.核外电子对α粒子的库仑引力 D.核外电子对α粒子的库仑斥力
5.扫描隧道显微镜让人类对原子有了直观的感受，下列关于原子结构的说法正确的是( )
A.玻尔的原子结构假说认为核外电子可在任意轨道上运动
B.α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了大角度散射
C.原子光谱是线状谱，不同原子的光谱可能相同
D.氢原子在激发态自发跃迁时，氢原子能量减少
答案以及解析
1.答案：B
解析：A.γ射线是光子流，故A错误；
B.氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B正确；
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；
D.的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下
故D错误。
故选B。
2.答案：B
解析：真空中光经过1阿秒前进的距离为
夸克的尺寸约为，氢原子的尺寸约为，尘埃的尺寸约为，乒乓球的尺寸约为，故光在真空中1阿秒时间内运动的距离与下列微粒尺度最接近的是氢原子的尺寸。
故选B。
3.答案：B
解析：β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子,这个电子以射线的形式释放出去,A错误;放射性元素经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级,因此不稳定从而产生γ射线,B正确;因为半衰期是统计规律，对单个原子核没有意义,C错误;比结合能越大，原子核越稳定,越不容易发生衰变,故D错误。
4.答案：B
解析：α粒子跟电子相互作用的过程动量守恒,因电子的质量远小于α粒子的质量.所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转;因为原子核带正电而α粒子也带正电.故它们间的作用力是库仑斥力作用。
5.答案：D
解析：A.玻尔的原子结构假说认为核外电子的轨道是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动，故A错误；
B.α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿着原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度的偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，故B错误；
C.原子光谱是线状谱，不同原子的光谱不同，故C错误；
D.氢原子在激发态自发跃迁时，辐射光子释放能量，氢原子能量减少，故D正确。
故选D。