[A级——基础达标练]
1．最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是( )
A．贝克勒尔 B．居里夫人
C．卢瑟福 D．查德威克
解析：选C。由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子，并从其他原子核中都打出了质子，卢瑟福认为质子是原子核的组成部分，并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在，提出了原子核是由质子和中子组成的理论，故C正确。
2．关于γ射线，下列说法不正确的是( )
A．它是处于激发状态的原子核放射的
B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流
D．它是波长极短的电磁波
解析：选B。γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故B错误。
3．据报道，月球上有大量的He存在，以下关于He的说法正确的是( )
A．是He的同分异构体
B．比He多一个中子
C．是He的同位素
D．比He少一个质子
解析：选C。元素符号的左下角表示的是质子数，左上角表示的是核子数，中子数等于质量数(核子数)减质子数。质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素。He是He的同位素，比He少一个中子，故C正确。
4．原子核能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是( )
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
解析：选D。在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分。原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子。原子核发出射线后处于高能级，再回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确。
5．(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是( )
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
解析：选AC。密立根通过油滴实验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，A正确；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，B错误；居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构，D错误。
6．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图，这是这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是( )
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．γ、α、β
解析：选C。α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线；故C正确。
7．如图所示，放射性元素镭释放出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
解析：选C。由放射现象中α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线，①⑥是β射线，C正确。
[B级——能力增分练]
8．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图所示，则( )
A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反
B．原来放射性元素的核电荷数为90
C．反冲核的核电荷数为88
D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88
解析：选ABC。由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝得R＝，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则
对α粒子：R1＝
对反冲核：R2＝
由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，反冲核的核电荷数为90－2＝88，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，由于不知道质量比，故无法比较速度大小，故D错误。
9．(多选)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，某种质谱仪的原理图如图所示，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场中，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条光谱线。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是( )
A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚
C．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
解析：选BD。加速过程中由动能定理得qU＝mv2，则有v＝，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入，得r＝ ，由于它们的电荷量均相同，那么氚核的偏转半径最大，所以a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确。
10．(多选)我国自己研制的旋式γ刀性能特别好，已被各大医院应用于临床治疗。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线波长很短，具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
解析：选AC。γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，A、C正确；因γ射线不带电，它的电离作用很弱，因波长很短，其衍射能力也很差，B、D错误。
11．(多选)某空间内可能存在磁场或电场，也可能磁场和电场同时存在或都不存在，一束包含α射线、β射线和γ射线的射线以同方向进入此空间，如它们的运动轨迹仍为一束，则此空间可能的情形是( )
A．存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场
B．磁场及电场都存在
C．有电场，无磁场
D．有磁场，无电场
解析：选BCD。α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，它们以同方向不同速度进入某空间，运动轨迹仍为一束，则它们不受力的作用或受力方向与运动方向一致，空间中可有与运动方向平行的电场，无磁场，C正确；空间中可有与运动方向平行的磁场，无电场，D正确；空间中可有与运动方向平行的电场、磁场，B正确；空间中存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场时，不同速度的粒子受到的洛伦兹力不同，不同的粒子受到的电场力不同，三种粒子不可能向同一方向运动，A错误。
12．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)
(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)如图所示，余下的这束β和γ射线经过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)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)
解析：(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。
(2)如图所示。
(3)由r＝和题设条件可知：
α射线粒子的圆周运动半径很大，比β射线粒子大得多，在磁场中偏转量很小，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。
答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线
(2)见解析图 (3)α射线粒子的圆周运动半径很大，几乎在磁场中不偏转，故与γ射线无法分离
13．若让氢的三种同位素先以相同的速度进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，再以相同的动量进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，其受到的向心力和轨道半径大小顺序如何？
解析：当同位素以相同速度进入相同的匀强磁场，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝，则R＝，
B、q一定，当v相同时R∝m，则R氚>R氘>R氕，
当动量相同时，则R氕＝R氘＝R氚。
由Fn＝qvB知速度相同时向心力大小相同，
即Fn氕＝Fn氘＝Fn氚，
又因为Fn＝qvB＝
q、p、B一定，Fn∝，
故当动量相同时，Fn氕>Fn氘>Fn氚。
答案：以相同速度进入磁场时，Fn氕＝Fn氘＝Fn氚，R氕＜R氘＜R氚；以相同动量进入磁场时，Fn氕>Fn氘>Fn氚，R氕＝R氘＝R氚。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第1节 原子核的组成
[学习目标]
1．知道天然放射现象及其规律。
2．理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
4．掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。
INCLUDEPICTURE "知识梳理.TIF"
知识点1 天然放射现象
1．1896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，它能穿透黑纸使照相底片感光。
2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种能够发出更强射线的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
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。
4．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。
[判一判]
1．(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。( )
(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。( )
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。( )
提示：(1)× (2)× (3)√
知识点2 射线的本质
1．α射线：α粒子流。其组成与氦原子核相同，速度可达到光速的，其电离作用强，穿透作用较弱，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：电子流，速度接近光速。它的穿透能力较强，电离作用较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
3．γ射线：一种电磁波，波长很短的光子，波长在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。
4．实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强弱也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，说明射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。
[判一判]
2．(1)α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速。( )
(2)β射线能穿透几毫米厚的铅板。( )
(3)γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱。( )
提示：(1)× (2)× (3)√
知识点3 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质子。
2．中子的发现
(1)卢瑟福猜想：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，他把这种粒子叫作中子。
(2)查德威克通过实验证实了这个猜想。
3．原子核的组成
原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。
4．原子核的电荷数(Z)
等于核内质子数，等于原子序数。
5．原子核的质量数(A)
就是核内的核子数。
6．原子核的符号表示
X(其中X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数)。
7．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，因而互称同位素。
INCLUDEPICTURE "基础自测.TIF"
1．(天然放射现象)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
解析：选C。天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构。
2．(三种射线的性质)天然放射性元素放出的α、β、γ射线中( )
A．三种射线的速度相同
B．α射线的穿透本领最强
C.β射线的本质是高速运动的电子流
D．γ射线在真空中的速度比X射线的大
答案：C
3．(原子核的组成)(2024·宁夏中卫阶段练)铀(U)的核里有N个质子、M个中子，则N和M分别是( )
A．92和146 B．92和92
C．146和146 D．238和238
答案：A
4．(同位素的性质)(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．92U核内有92个质子，235个中子
解析：选BC。 X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素，A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正确；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，C正确；235 92U核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。
探究一 三种射线的性质
INCLUDEPICTURE "重难整合.TIF"
1．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)
粒子质量 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，能穿透几毫米厚的铝板 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
电离作用 很强 较弱 很弱
在磁场中 偏转 偏转 不偏转
2.三种射线在磁场、电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，如图甲所示。
(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，如图乙所示。
INCLUDEPICTURE "典例引领.TIF"
【例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，计数器的计数率将大幅度减小，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
[解析] 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。
[答案] C
[针对训练1] (多选)用α粒子照射充满氮气的云室，摄得如图所示的照片。下列说法正确的是( )
A．A是α粒子的径迹
B．B是α粒子的径迹
C．C是α粒子的径迹
D．C是质子的径迹
答案：BD
探究二 原子核的组成
INCLUDEPICTURE "重难整合.TIF"
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：X。
(2)基本关系：核电荷数(Z)＝质子数＝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。
3．对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数。
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，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。
INCLUDEPICTURE "典例引领.TIF"
【例2】 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，电子电荷量e＝1.6×10－19 C。试问：
(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？
[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。
[答案] (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88
[针对训练2] 某种元素的原子核用X表示，下列说法正确的是( )
A．原子核的质子数为Z，中子数为A
B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z
C．原子核的质子数为A，中子数为Z
D．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z
解析：选B。根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确。
探究三 同位素的特点
【例3】 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子。
(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？
(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？
(3)若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？
[解析] (1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数，故117号元素两种同位素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也均为117。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294。
(3)元素符号一般用X 表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子数为176的原子核的符号为X，中子数为177的原子核的符号为X。
[答案] (1)均为117 均为117 (2)293 294
(3)X X
INCLUDEPICTURE"分层演练素养达标LLL.TIF" [A级——基础达标练]
1．最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是( )
A．贝克勒尔 B．居里夫人
C．卢瑟福 D．查德威克
解析：选C。由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子，并从其他原子核中都打出了质子，卢瑟福认为质子是原子核的组成部分，并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在，提出了原子核是由质子和中子组成的理论，故C正确。
2．关于γ射线，下列说法不正确的是( )
A．它是处于激发状态的原子核放射的
B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流
D．它是波长极短的电磁波
解析：选B。γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故B错误。
3．据报道，月球上有大量的He存在，以下关于He的说法正确的是( )
A．是He的同分异构体
B．比He多一个中子
C．是He的同位素
D．比He少一个质子
解析：选C。元素符号的左下角表示的是质子数，左上角表示的是核子数，中子数等于质量数(核子数)减质子数。质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素。He是He的同位素，比He少一个中子，故C正确。
4．原子核能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是( )
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
解析：选D。在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分。原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子。原子核发出射线后处于高能级，再回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确。
5．(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是( )
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
解析：选AC。密立根通过油滴实验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，A正确；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，B错误；居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构，D错误。
6．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图，这是这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是( )
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．γ、α、β
解析：选C。α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线；故C正确。
7．如图所示，放射性元素镭释放出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
解析：选C。由放射现象中α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线，①⑥是β射线，C正确。
[B级——能力增分练]
8．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图所示，则( )
A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反
B．原来放射性元素的核电荷数为90
C．反冲核的核电荷数为88
D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88
解析：选ABC。由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝得R＝，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则
对α粒子：R1＝
对反冲核：R2＝
由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，反冲核的核电荷数为90－2＝88，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，由于不知道质量比，故无法比较速度大小，故D错误。
9．(多选)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，某种质谱仪的原理图如图所示，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场中，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条光谱线。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是( )
A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚
C．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
解析：选BD。加速过程中由动能定理得qU＝mv2，则有v＝，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入，得r＝ ，由于它们的电荷量均相同，那么氚核的偏转半径最大，所以a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确。
10．(多选)我国自己研制的旋式γ刀性能特别好，已被各大医院应用于临床治疗。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的穿透能力
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线波长很短，具有很高的能量
D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置
解析：选AC。γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，A、C正确；因γ射线不带电，它的电离作用很弱，因波长很短，其衍射能力也很差，B、D错误。
11．(多选)某空间内可能存在磁场或电场，也可能磁场和电场同时存在或都不存在，一束包含α射线、β射线和γ射线的射线以同方向进入此空间，如它们的运动轨迹仍为一束，则此空间可能的情形是( )
A．存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场
B．磁场及电场都存在
C．有电场，无磁场
D．有磁场，无电场
解析：选BCD。α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，它们以同方向不同速度进入某空间，运动轨迹仍为一束，则它们不受力的作用或受力方向与运动方向一致，空间中可有与运动方向平行的电场，无磁场，C正确；空间中可有与运动方向平行的磁场，无电场，D正确；空间中可有与运动方向平行的电场、磁场，B正确；空间中存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场时，不同速度的粒子受到的洛伦兹力不同，不同的粒子受到的电场力不同，三种粒子不可能向同一方向运动，A错误。
12．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)
(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)如图所示，余下的这束β和γ射线经过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)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)
解析：(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。
(2)如图所示。
(3)由r＝和题设条件可知：
α射线粒子的圆周运动半径很大，比β射线粒子大得多，在磁场中偏转量很小，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。
答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线
(2)见解析图 (3)α射线粒子的圆周运动半径很大，几乎在磁场中不偏转，故与γ射线无法分离
13．若让氢的三种同位素先以相同的速度进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，再以相同的动量进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，其受到的向心力和轨道半径大小顺序如何？
解析：当同位素以相同速度进入相同的匀强磁场，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝，则R＝，
B、q一定，当v相同时R∝m，则R氚>R氘>R氕，
当动量相同时，则R氕＝R氘＝R氚。
由Fn＝qvB知速度相同时向心力大小相同，
即Fn氕＝Fn氘＝Fn氚，
又因为Fn＝qvB＝
q、p、B一定，Fn∝，
故当动量相同时，Fn氕>Fn氘>Fn氚。
答案：以相同速度进入磁场时，Fn氕＝Fn氘＝Fn氚，R氕＜R氘＜R氚；以相同动量进入磁场时，Fn氕>Fn氘>Fn氚，R氕＝R氘＝R氚。
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第五章 原子核
第1节 原子核的组成
[学习目标]
1．知道天然放射现象及其规律。
2．理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们。
3．掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念。
4．掌握质量数、电荷数和核子数间的关系。
知识点1 天然放射现象
1．1896年，法国物理学家____________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。
2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种能够发出更强射线的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
贝克勒尔
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____的元素，有的也能发出射线。
4．物质发出射线的性质称为___________，具有放射性的元素称为放射性元素。放射性元素__________发出射线的现象叫作天然放射现象。
83
83
放射性
自发地
[判一判]
1．(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。( )
(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。( )
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。( )
×
×
√
氦原子核
一张纸
电子流
电离
铝板
3．γ射线：一种_________，波长很短的光子，波长在10－10 m以下，它的______作用更弱，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的______或几十厘米厚的混凝土。
4．实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在还是以化合物形式存在，都具有放射性。放射性的强弱也不受______、____________的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，说明射线来自_________，说明原子核内部是_________的。
电磁波
电离
铅板
温度
外界压强
原子核
有结构
[判一判]
2．(1)α射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速。( )
(2)β射线能穿透几毫米厚的铅板。( )
(3)γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱。( )
×
×
√
知识点3 原子核的组成
1．质子的发现
_________用α粒子轰击____________获得了质子。
2．中子的发现
(1)卢瑟福猜想：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，他把这种粒子叫作中子。
(2)查德威克通过实验证实了这个猜想。
卢瑟福
氮原子核
3．原子核的组成
原子核由______、______组成，它们统称为______。
4．原子核的电荷数(Z)
等于核内_________，等于____________。
5．原子核的质量数(A)
就是核内的核子数。
质子
中子
核子
质子数
原子序数
质量数
电荷数
质子数
中子数
1．(天然放射现象)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
解析：天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构。
√
2．(三种射线的性质)天然放射性元素放出的α、β、γ射线中( )
A．三种射线的速度相同
B．α射线的穿透本领最强
C.β射线的本质是高速运动的电子流
D．γ射线在真空中的速度比X射线的大
√
√
√
√
探究一 三种射线的性质
1．α、β、γ三种射线的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
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，能穿透几毫米厚的铝板 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
电离作用 很强 较弱 很弱
在磁场中 偏转 偏转 不偏转
2.三种射线在磁场、电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，如图甲所示。
(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，如图乙所示。
【例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，计数器的计数率将大幅度减小，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
√
[解析] 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。
[针对训练1] (多选)用α粒子照射充满氮气的云室，摄得如图所示的照片。下列说法正确的是( )
A．A是α粒子的径迹
B．B是α粒子的径迹
C．C是α粒子的径迹
D．C是质子的径迹
√
√
3．对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数。
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，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。
【例2】 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226，电子电荷量e＝1.6×10－19 C。试问：
(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？
[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。
[答案] (1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88
√
√
探究三 同位素的特点
【例3】 据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子。
(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？
(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？
(3)若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？
[解析] (1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数，故117号元素两种同位素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也均为117。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294。
