第五章 原子核
1 原子核的组成
[教材链接] (1)贝克勒尔 (2)射线 放射性元素 天然放射现象 (3)83 83
例1 ACD [解析] 由三种射线的本质和特点可知,α射线贯穿本领最弱,一张黑纸就能挡住,但黑纸挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是一种电磁波,不是中子流,故B错误;三种射线中α射线电离作用最强,故C正确;β射线是高速电子流,来源于原子核,故D正确.
变式1 C [解析] 由三种射线的本质知,γ射线在磁场中不偏转,O处亮斑为γ射线,能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线,再根据偏转方向,结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向里,正确选项为C.
[教材链接] (1)氮 (2)查德威克 (3)质子 中子 核子 (4)质子数 (5)质子数 中子数 (7)质子数 中子数 同位素
例2 ABD [解析] 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数均相等,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相等,A、B正确,C错误;同位素的化学性质相同,只是物理性质不同,D正确.
变式2 AB [解析] X 的质量数为A,质子数为Z,故C、D错误;质量数=质子数+中子数,所以中子数是A-Z,故A正确;核子数=质子数+中子数,则核子数等于质量数,为A,故B正确.
随堂巩固
1.B [解析] 最早发现天然放射现象的是贝克勒尔,A错误.天然放射现象是放射性元素自发地发出射线的现象,由于这一现象与元素的化学状态无关,所以天然放射现象说明原子核内部是有结构的,B正确.阴极射线的发现揭示了原子具有结构,C错误.在α粒子散射实验中,只有极少部分α粒子穿过金箔后有明显偏转,D错误.
2.D [解析] α射线实质为氦核流,带正电,有很强的电离本领;β射线为高速电子流,带负电;γ射线为高频电磁波,不带电,有很强的穿透本领,但不是原子核外的内层电子跃迁产生.根据电荷所受电场力特点可知:①为β射线,②为γ射线,③为α射线.根据左手定则可知,α射线受到的洛伦兹力向左,故④是α射线;β射线受到的洛伦兹力向右,故⑥是β射线;γ射线在磁场中不受磁场的作用力,不会发生偏转,故⑤是γ射线,γ射线来自于原子核.故D正确.
3.BC [解析] X与Y的质子数不同,不是互为同位素,A错误;X与X的质子数都为m,而质量数不同,所以互为同位素,B正确;X内中子数为n-mY内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C正确;U核内有235-92=143个中子,而不是235个中子,故D错误.
4.D [解析] 三种射线均来自于原子核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①,则①一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强,但不是电磁波,而是高速α粒子流,B错误;铝板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离能力最弱,贯穿本领最强,C错误,D正确.
5.(1)88 138 (2)1.408×10-17 C (3)88 (4)
[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)镭核所带的电荷量
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C.
(3)中性原子核外电子数等于核电荷数等于质子数,故核外电子数为88.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,故有qvB=m,r=,因为两种同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同,故==.第五章 原子核
1 原子核的组成
学习任务一 天然放射现象和射线的本质
[教材链接] 阅读教材“天然放射现象”相关内容,完成下列填空:
(1)1896年,法国物理学家 发现某些物质具有放射性.
(2)物质发出 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 .
(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.
[物理观念] 三种射线的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速α粒子流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电荷量 2e -e 0
质量 4mp,mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零
速度 0.1c 接近c c
在电场或磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转
贯穿本领 最弱,用一张纸能挡住 较强,穿透几毫米厚的铝板 最强,穿透几厘米厚的铅板
电离作用 最强 较弱 最弱
例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.γ射线在电场或磁场中均不偏转,是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β射线是高速电子流,但不是原来绕核旋转的核外电子
变式1 [2024·安徽芜湖一中月考] 如图所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL'是一厚纸板,MN是荧光屏,实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑,则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断,与实验相符的是 ( )
磁场方向 到达O点射线 到达P点射线
A 竖直向上 β射线 α射线
B 竖直向下 α射线 β射线
C 垂直线面向里 γ射线 β射线
D 垂直线面向外 β射线 γ射线
[反思感悟]
【要点总结】
三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较:
(1)γ射线不带电,不论在电场还是磁场中,总是沿直线传播,不发生偏转.
(2)在同一匀强磁场中,α和β粒子做匀速圆周运动.根据qvB=,得R=∝.α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,如图甲所示.
(3)在同一匀强电场中,α和β粒子做类平抛运动.根据粒子在静电力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,偏移量x可表示为x=at2=·∝,所以α射线偏离较小,β射线偏离较大,如图乙所示.
学习任务二 原子核的组成
[教材链接] 阅读教材“原子核的组成”相关内容,完成下列填空:
(1)质子的发现:卢瑟福用α粒子轰击 原子核,获得了质子.
(2)中子的发现:卢瑟福的学生 通过实验证实了中子的存在.
(3)原子核的组成:由 和 组成,它们统称为 .
(4)电荷数:原子核的电荷数Z等于原子核的 即原子序数.
(5)质量数:原子核的质量数A等于 与 的总和,等于核子数.
(6)原子核的符号
(7)同位素:核中 相同而 不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为 .
例2 (多选)氢有三种同位素,分别是氕H)、氘H)、氚H),则 ( )
A.它们的质子数相等
B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的化学性质相同
[反思感悟]
变式2 (多选)某种元素的原子核符号为X,则 ( )
A.原子核的质子数为Z,中子数为A-Z
B.原子核的质子数为Z,核子数为A
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,中子数为A-Z
【要点总结】
1.原子核(符号X)
2.基本关系
核电荷数=质子数=元素的原子序数.
质量数=核子数=质子数+中子数.
1.(天然放射现象)关于近代物理研究下列符合史实的是 ( )
A.居里夫人最早发现了天然放射性现象
B.天然放射性现象的发现说明原子核内部是有结构的
C.阴极射线的发现揭示了原子核具有复杂的内部结构
D.在α粒子散射实验中,大部分α粒子穿过金箔后应该会有明显偏转
2.(三种射线的特点) [2024·广西南宁二中月考] 如图所示,某放射性元素释放出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和④是α射线,它们有很强的穿透本领
B.③和⑥是β射线,它们是高速电子流
C.②和⑤是γ射线,它们由原子核外的内层电子跃迁产生
D.③和④是α射线,它们有很强的电离本领
3.(原子核的组成)(多选)下列说法正确的是 ( )
A. X与Y互为同位素
B. X与X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
4.(三种射线的特点)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来自于原子核外的电子
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
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226.则:
(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)若镭原子呈中性,它的核外有多少个电子
(4Ra是镭的一种同位素,让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中,它们运动的轨道半径之比是多少 第五章 原子核
1 原子核的组成
1.B [解析] 天然放射现象是由原子核内部发生变化引起的.
2.C [解析] 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构,选项A错误;因黑纸只能挡住α射线,则打到a处的为β射线,打到b处的为γ射线,由左手定则可知,Q、P之间的匀强磁场垂直于纸面向外,选项B、D错误,C正确.
3.AC [解析] γ射线是一种波长很短的电磁波,具有较高的能量,它的贯穿本领很强,甚至可以穿透几厘米厚的铅板,但它的电离作用很小,选项A、C正确.
4.B [解析] 带电体所带电荷消失是由α射线将空气电离所致.
5.C [解析] 将强磁场移开,计数器单位时间记录的射线粒子数基本保持不变,说明没有β射线;γ光子不带电,故在磁场中不会偏转,故肯定有γ射线;再将铝箔移开,计数器单位时间内记录的射线粒子数明显上升,说明α射线一定存在.故C正确.
6.38 57
[解析] 中性原子的核外电子数等于质子数,则该原子的核外有38个电子;核子数等于质子数与中子数的和,则原子核内有95-38=57个中子.
7.D [解析] He核中有2个质子,2个中子,A错误He核与He核质子数相同,中子数不同,互为同位素,B错误Be中的质子数4个,中子数6个,则质子数比中子数少2,C错误Si中的质子数14,中子数16,质子数比中子数少2,D正确.
8.AC [解析] 两种镭的同位素的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的,原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88,核子数分别为228和226,中子数分别为140和138,化学性质几乎相同,所以A、C正确,B、D错误.
9.CD [解析] 原子中除了有带负电的电子外,还有带正电的质子,故A错误;原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等,故B错误;正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子,故C正确;因为绝大多数原子核的质量跟电荷量之比都大于质子的质量跟电荷量之比,才确定原子核内还存在一种不带电的粒子,故D正确.
10.C [解析] 从题意可判断,一个粒子做直线运动,必有Eq=qvB,电场力和洛伦兹力方向相反,另一个粒子合力向右,A和D选项电子和α粒子所受电场力和洛伦兹力都同向,不符合题意;B选项中,电子所受洛伦兹力向左,电场力向右,α粒子所受洛伦兹力向右,电场力向左,已知电子速度大于α粒子,可分析无论电子做直线运动,还是α粒子做直线运动,另一个粒子运动都偏左,和题意不符,同理分析C选项符合题意.
11.BD [解析] 由于γ射线不带电,因此一定打在O点处,虽然α射线带正电、β射线带负电,但它们受到的电场力与洛伦兹力方向相反,因此当α射线打到O点时,其所受电场力大小等于洛伦兹力,对于β射线,根据F=Bqv,可知由于α射线的速度为0.1c,β射线的速度约为0.99c,因此β射线所受的洛伦兹力大于电场力,所以β射线打到O点的下方,A错误,B正确;当β、γ射线打在O点时,β射线所受到的电场力与洛伦兹力大小相等,由于α射线的速度小于β射线的速度,因此α射线受到的电场力大于洛伦兹力,所以α射线打在O点下方的某一点,C错误,D正确.
12.B [解析] 各同位素的质子数相同,为一定值,同位素的质量数不同,故B正确,C错误.同位素的质子数相同,中子数不同,质量数等于质子数加中子数,则有A=N+Z,且质子数不可能为零即Z>0为常数,中子数可能为零即N≥0,整理得N=A-Z,A-N和N-A图像应该在A轴有截距,故A、D错误.
13.(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
[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.
(3)α射线和β射线在磁场中偏转,有R=
对α射线有R1=
对β射线有R2=
故=≈400
α射线穿过此磁场时,运动半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离.
14.(1)两个 β射线、γ射线 (2)184∶5
(3)10∶1
[解析] (1)因α射线贯穿本领弱,故穿过下层纸的只有β射线、γ射线,β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑.
(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑.设左、右两边暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sβ、sα
则对α粒子,有sα=aα=aα·,aα=
对β粒子,有sβ=aβ=aβ·,aβ=
由以上四式,得=184∶5.
(3)若使α射线不偏转,则qαE=qαvα·Bα,所以Bα=
同理,若使β射线不偏转,所加磁场磁感应强度大小Bβ=
故==10∶1.第五章 原子核
1 原子核的组成建议用时:40分钟
◆ 知识点一 天然放射现象和射线的本质
1.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
2.如图所示,在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中,射线只能从容器的小孔射出.在小孔前Q处放置一张黑纸,在黑纸后P处放置照相机底片,Q、P之间有垂直于纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出),整个装置放在暗室中.实验中发现,在照相机底片的a、b两处被感光(b点正对铅盒的小孔),则下列有关说法正确的是( )
A.天然放射现象说明原子具有复杂的结构
B.Q、P之间的匀强磁场垂直于纸面向里
C.通过分析可知,打到a处的射线为β射线
D.此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线
3.(多选)[2024·天津一中期中] 近几年,γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器,令人惊叹的是,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,我国自主研制的旋式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
4.[2024·吉林一中月考] 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
5.计数器是一种探测射线的仪器,如图所示,X为未知放射源,它向右方发射放射线,放射线首先通过一块薄铝箔P(厚度约为1 mm),并经过一个强磁场区域后到达计数器,计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是一定的,现将强磁场移开,计数器单位时间内所记录的射线粒子数基本保持不变,然后将薄铝箔P移开,则计数器单位时间内记录的射线粒子数明显上升,据此可以判定X为 ( )
A.纯β放射源
B.纯γ放射源
C.α和γ的混合放射源
D.α和β的混合放射源
◆ 知识点二 原子核的组成
6.[2024·河北邯郸一中月考] 某中性原子的原子核的符号是Sr,那么该原子的核外有 个电子,原子核内有 个中子.
7.下列说法中正确的是 ( )
A. He核中有4个质子,2个中子
B. He核与He核不是互为同位素
C. Be中的质子数比中子数少6
D. Si中的质子数比中子数少2
8.(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
9.(多选)以下说法中正确的是 ( )
A.原子中含有带负电的电子,所以原子带负电
B.原子核中的中子数一定跟核外电子数相等
C.用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子,因此人们断定质子是原子核的组成部分
D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比,因而原子核内还存在一种不带电的粒子
10.[2023·新课标卷] 一电子和一α粒子从铅盒上的小孔O竖直向上射出后,打到铅盒上方水平放置的屏幕P上的a和b两点.a点在小孔O的正上方,b点在a点的右侧,如图所示.已知α粒子的速度约为电子速度的,铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场,则电场和磁场方向可能为 ( )
A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里
B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外
C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里
D.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外
11.(多选)[2024·北京八中月考] 如图所示,铅盒P中的放射性物质从小孔中不断向外辐射含有α、β、γ三种射线的放射线(α射线的速度为0.1c,β射线的速度约为0.99c),空间未加电场和磁场时,右边荧光屏MN上仅在其中心O处有一光斑,而在该空间加上如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后,荧光屏上显示出了两个亮点,关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况,以下说法正确的是 ( )
A.可能是α、γ射线打在O点,β射线打在O点上方的某一点
B.可能是α、γ射线打在O点,β射线打在O点下方的某一点
C.可能是β、γ射线打在O点,α射线打在O点上方的某一点
D.可能是β、γ射线打在O点,α射线打在O点下方的某一点
12.[2024·辽宁沈阳二中月考] 下列表示某种元素的各同位素的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是 ( )
A B C D
13.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)余下的这束含有β和γ射线的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)用此磁场可以将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)
14.在暗室的真空装置中做如下实验:在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中,有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场,如图所示.在与射线源距离为H高处,水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下、足够大的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸),经射线照射一段时间后两张印像纸显影.(已知mα=4 u,mβ= u,vα=,vβ=c)
(1)上面的印像纸有几个暗斑 各是什么射线的痕迹
(2)下面的印像纸显出三个暗斑,试估算左、右两边暗斑到中央暗斑的距离之比;
(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场,一次使α射线不偏转,一次使β射线不偏转,则两次所加匀强磁场的磁感应强度大小之比是多少 (共65张PPT)
1 原子核的组成
学习任务一 天然放射现象和射线的本质
学习任务二 原子核的组成
备用习题
◆
练习册
随堂巩固
学习任务一 天然放射现象和射线的本质
［教材链接］ 阅读教材“天然放射现象”相关内容，完成下列填空：
(1) 1896年,法国物理学家__________发现某些物质具有放射性.
(2) 物质发出______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______________.
(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.
贝克勒尔
射线
放射性元素
天然放射现象
83
83
［物理观念］ 三种射线的比较
种类 射线 射线 射线
组成 高速 粒子流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电荷量 0
质量 ， 静止质量为零
速度 接近
在电场或磁场中 偏转 与 射线反向偏转 不偏转
种类 射线 射线 射线
贯穿本领 最弱，用一张纸能挡住 较强，穿透几毫米厚的铝板 最强，穿透几厘米厚的铅板
电离作用 最强 较弱 最弱
(续表)
例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 射线，但不能挡住 射线和 射线
B. 射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是 射线
D. 射线是高速电子流，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， 射线贯穿本领最弱，一张黑纸就能挡住，但黑纸挡不住 射线和 射线，故A正确；
射线是一种电磁波，不是中子流，故B错误；
三种射线中 射线电离作用最强，故C正确；
射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确.
变式1 [2024·安徽芜湖一中月考] 如图所示，是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，是一厚纸板，是荧光屏，实验时，发现在荧光屏、两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达点的射线、到达点的射线的判断，与实验相符的是( )
磁场方向 到达点射线 到达点射线
A 竖直向上 射线 射线
B 竖直向下 射线 射线
C 垂直线面向里 射线 射线
D 垂直线面向外 射线 射线
[解析] 由三种射线的本质知， 射线在磁场中不偏转，处亮斑为 射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为 射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，正确选项为C.
√
【要点总结】
三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较：
(1) 射线不带电，不论在电场还是磁场中，总是沿直线传播，不发生偏转.
(2)在同一匀强磁场中， 和 粒子做匀速圆周运动.根据，得 射线偏转半径较大， 射线偏转半径较小，如图甲所示.
(3)在同一匀强电场中， 和 粒子做类平抛运动.根据粒子在静电力方向上做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量可表示为，所以 射线偏离较小， 射线偏离较大，如图乙所示.
学习任务二 原子核的组成
［教材链接］ 阅读教材“原子核的组成”相关内容，完成下列填空：
(1) 质子的发现：卢瑟福用 粒子轰击____原子核,获得了质子.
(2) 中子的发现：卢瑟福的学生__________通过实验证实了中子的存在.
(3) 原子核的组成：由______和______组成,它们统称为______.
(4) 电荷数：原子核的电荷数等于原子核的________即原子序数.
(5) 质量数：原子核的质量数等于________与________的总和，等于核子数.
氮
查德威克
质子
中子
核子
质子数
质子数
中子数
(6)原子核的符号
(7) 同位素：核中________相同而________不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为________.
质子数
中子数
同位素
例2 (多选)氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，则( )
A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等 D.它们的化学性质相同
[解析] 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数均相等，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相等，A、B正确，C错误；
同位素的化学性质相同，只是物理性质不同，D正确.
√
√
√
变式2 (多选)某种元素的原子核符号为，则( )
A.原子核的质子数为，中子数为
B.原子核的质子数为，核子数为
C.原子核的质子数为，中子数为
D.原子核的质子数为，中子数为
[解析] 的质量数为A，质子数为，故C、D错误；
质量数质子数中子数，所以中子数是，故A正确；
核子数质子数中子数，则核子数等于质量数，为A，故B正确.
√
√
【要点总结】
1.原子核(符号)
2.基本关系
核电荷数质子数元素的原子序数.
质量数核子数质子数中子数.
1.如图所示,天然放射性元素放出的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.沿直线前进
D.无法判断
√
[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大于向左的洛伦兹力,故α射线向右偏,A正确,B、C、D错误.
2.如图是查德威克等科学家通过实验发现中子的实验模拟图,实验中涉及三种粒子,则 ( )
A.x1是中子 B.x2是中子
C.x3是中子 D.x2是α粒子
[解析]查德威克发现中子的实验,是利用钋(Po)放射出的α粒子轰击铍(Be)产生的中子能将石蜡中的质子打出来,则x1是α粒子,x2是中子,x3是质子.
√
3.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.
β
大
[解析] α射线不能穿过3 mm厚的铝板,γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板,基本不受铝板厚度的影响,而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化,所以是β射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值,说明铝板太薄了,应该将两个轧辊间的距离调节得大些.
1.(天然放射现象)关于近代物理研究下列符合史实的是( )
A.居里夫人最早发现了天然放射性现象
B.天然放射性现象的发现说明原子核内部是有结构的
C.阴极射线的发现揭示了原子核具有复杂的内部结构
D.在 粒子散射实验中，大部分 粒子穿过金箔后应该会有明显偏转
√
[解析] 最早发现天然放射现象的是贝克勒尔，A错误.
天然放射现象是放射性元素自发地发出射线的现象,由于这一现象与元素的化学状态无关,所以天然放射现象说明原子核内部是有结构的,B正确.
阴极射线的发现揭示了原子具有结构，C错误.
在 粒子散射实验中，只有极少部分 粒子穿过金箔后有明显偏转，D错误.
2.(三种射线的特点) [2024·广西南宁二中月考] 如图所示，某放射性元素释放出 、 、 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和④是 射线，它们有很强的穿透本领
B.③和⑥是 射线，它们是高速电子流
C.②和⑤是 射线，它们由原子核外的内层电子跃迁产生
D.③和④是 射线，它们有很强的电离本领
√
[解析] 射线实质为氦核流，带正电，有很强的电离本领； 射线为高速电子流，带负电； 射线为高频电磁波，不带电，有很强的穿透本领，但不是原子核外的内层电子跃迁产生.根据电荷所受电场力特点可知：①为 射线，②为 射线，③为 射线.根据左手定则可知， 射线受到的洛伦兹力向左，故④是 射线； 射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是 射线； 射线在磁场中不受磁场的作用力，不会发生偏转，故⑤是 射线， 射线来自于原子核.故D正确.
3.(原子核的组成)(多选)下列说法正确的是( )
A.与互为同位素
B.与互为同位素
C.与中子数相同
D.核内有92个质子，235个中子
√
√
[解析] 与的质子数不同，不是互为同位素，A错误；
与的质子数都为，而质量数不同，所以互为同位素，B正确；
内中子数为，内中子数为，所以中子数相同，C正确；
核内有个中子，而不是235个中子，故D错误.
4.(三种射线的特点)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来自于原子核外的电子
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
√
[解析] 三种射线均来自于原子核内，A错误；
从图中可看出，一张纸能挡住①，则①一定是 射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速 粒子流，B错误；
铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是 射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，C错误，D正确.
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.则：
(1) 镭核中有多少个质子？多少个中子？
[答案] 88; 138
[解析] 镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数等于原子核的质量数与质子数之差，即.
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.则：
(2) 镭核所带的电荷量是多少？
[答案]
[解析] 镭核所带的电荷量
.
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.则：
(3) 若镭原子呈中性，它的核外有多少个电子？
[答案] 88
[解析] 中性原子核外电子数等于核电荷数等于质子数，故核外电子数为88.
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.则：
(4) 是镭的一种同位素，让和以相同速度垂直射入磁感应强度为的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
[答案]
[解析] 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，故有，，因为两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.
练 习 册
知识点一 天然放射现象和射线的本质
1.下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )
A. 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
[解析] 天然放射现象是由原子核内部发生变化引起的.
√
2.如图所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出.在小孔前处放置一张黑纸，在黑纸后处放置照相机底片，、之间有垂直于纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出)，整个装置放在暗室中.实验中发现，在照相机底片的、两处被感光(点正对铅盒的小孔)，则下列有关说法正确的是( )
A.天然放射现象说明原子具有复杂的结构
B.、之间的匀强磁场垂直于纸面向里
C.通过分析可知，打到处的射线为 射线
D.此放射性元素放出的射线中只有 射线和 射线
[解析] 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；
因黑纸只能挡住 射线，则打到处的为 射线，打到处的为 射线，由左手定则可知，、之间的匀强磁场垂直于纸面向外，选项B、D错误，C正确.
√
3.(多选)[2024·天津一中期中] 近几年， 刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人惊叹的是，用 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 刀被誉为“神刀”.据报道，我国自主研制的旋式 刀性能更好，已进入各大医院为患者服务 刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A. 射线具有很强的贯穿本领
B. 射线具有很强的电离作用
C. 射线具有很高的能量
D. 射线容易绕过障碍物到达目的地
√
√
[解析] 射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小，选项A、C正确.
4.[2024·吉林一中月考] 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. 射线的贯穿作用 B. 射线的电离作用
C. 射线的贯穿作用 D. 射线的中和作用
[解析] 带电体所带电荷消失是由 射线将空气电离所致.
√
5.计数器是一种探测射线的仪器，如图所示，为未知放射源，它向右方发射放射线，放射线首先通过一块薄铝箔(厚度约为)，并经过一个强磁场区域后到达计数器，计数器上
单位时间内记录到的射线粒子数是一定的，现将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子数基本保持不变，然后将薄铝箔移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子数明显上升，据此可以判定为( )
A.纯 放射源 B.纯 放射源
C. 和 的混合放射源 D. 和 的混合放射源
[解析] 将强磁场移开，计数器单位时间记录的射线粒子数基本保持不变，说明没有 射线； 光子不带电，故在磁场中不会偏转，故肯定有 射线；再将铝箔移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显上升，说明 射线一定存在．故C正确.
√
知识点二 原子核的组成
6.[2024·河北邯郸一中月考] 某中性原子的原子核的符号是,那么该原子的核外有____个电子,原子核内有____个中子.
38
57
[解析] 中性原子的核外电子数等于质子数,则该原子的核外有38个电子;核子数等于质子数与中子数的和,则原子核内有个中子.
7.下列说法中正确的是( )
A.核中有4个质子，2个中子 B.核与核不是互为同位素
C.中的质子数比中子数少6 D.中的质子数比中子数少2
[解析] 核中有2个质子，2个中子，A错误.
核与核质子数相同，中子数不同，互为同位素，B错误.
中的质子数4个，中子数6个，则质子数比中子数少2，C错误.
中的质子数14，中子数16，质子数比中子数少2，D正确.
√
8.(多选)是的一种同位素，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
√
√
[解析] 两种镭的同位素的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和，由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138，化学性质几乎相同，所以A、C正确，B、D错误.
9.(多选)以下说法中正确的是( )
A.原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B.原子核中的中子数一定跟核外电子数相等
C.用 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的粒子
√
√
[解析] 原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错误；
原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错误；
正是用 粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；
因为绝大多数原子核的质量跟电荷量之比都大于质子的质量跟电荷量之比，才确定原子核内还存在一种不带电的粒子，故D正确.
10.[2023· 新课标卷] 一电子和一 粒子从铅盒上的小孔竖直向上射出后，打到铅盒上方水平放置的屏幕上的和两点.点在小孔的正上方，点在点的右侧，如图所示.已知 粒子的速度约为电子速度的，铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为( )
A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里
B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外
C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里
D.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外
√
[解析] 从题意可判断，一个粒子做直线运动，必有，电场力和洛伦兹力方向相反,另一个粒子合力向右，A和D选项电子和 粒子所受电场力和洛伦兹力都同向，不符合题意；
B选项中，电子所受洛伦兹力向左，电场力向右， 粒子所受洛伦兹力向右，电场力向左，已知电子速度大于 粒子，可分析无论电子做直线运动，还是 粒子做直线运动，另一个粒子运动都偏左，和题意不符，同理分析C选项符合题意.
11.(多选)[2024·北京八中月考] 如图所示，铅盒中的放射性物质从小孔中不断向外辐射含有 、 、 三种射线的放射线 射线的速度为， 射线的速度约为，空间未加电场和磁场时，右边荧光
屏上仅在其中心处有一光斑，而在该空间加上如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，荧光屏上显示出了两个亮点，关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况，以下说法正确的是( )
A.可能是 、 射线打在点， 射线打在点上方的某一点
B.可能是 、 射线打在点， 射线打在点下方的某一点
C.可能是 、 射线打在点， 射线打在点上方的某一点
D.可能是 、 射线打在点， 射线打在点下方的某一点
√
√
[解析] 由于 射线不带电，因此一定打在点处，虽然
射线带正电、 射线带负电，但它们受到的电场力与
洛伦兹力方向相反，因此当 射线打到点时，其所受
电场力大小等于洛伦兹力，对于 射线，根据，可知由于 射线的速度为， 射线的速度约为，因此 射线所受的洛伦兹力大于电场力，所以 射线打到点的下方，A错误，B正确；
当 、 射线打在点时， 射线所受到的电场力与洛伦兹力大小相等，由于 射线的速度小于 射线的速度，因此 射线受到的电场力大于洛伦兹力，所以 射线打在点下方的某一点，C错误，D正确.
12.[2024·辽宁沈阳二中月考] 下列表示某种元素的各同位素的质量数、质子数和中子数三者关系的图像正确的是( )
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
[解析] 各同位素的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误.
同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有，且质子数不可能为零即为常数，中子数可能为零即，整理得，和图像应该在A轴有截距，故A、D错误.
√
13.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 、 、 三种射线)，则：
(1) 在不影响 和 射线的情况下，如何用最简单的方法除去 射线？
[答案] 用一张纸放在射线前即可除去 射线
[解析] 由于 射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去 射线.
13.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 、 、 三种射线)，则：
(2) 余下的这束含有 和 射线的射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出 和 射线进入磁场区域后轨迹的示意图(画在图上).
[答案] 如图所示
13.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 、 、 三种射线)，则：
(3) 用此磁场可以将 和 射线分离，但不能把 射线从 射线束中分离出来，试分析其原因.(已知 粒子的质量约是 粒子质量的8000倍， 射线速度约为光速的十分之一， 射线速度约为光速)
[答案] 射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故无法将其与 射线分离
[解析] 射线和 射线在磁场中偏转，有
对 射线有
对 射线有
故
射线穿过此磁场时，运动半径很大，几乎不偏转，故与 射线无法分离.
14.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生 、 、 三种射线的射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示.在与射线源距离为高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下、足够大的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影.(已知，，，)
(1) 上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？
[答案] 两个; 射线、 射线
[解析] 因 射线贯穿本领弱，故穿过下层纸的只有 射线、 射线， 射线、 射线在上面的印像纸上留下两个暗斑.
14.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生 、 、 三种射线的射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示.在与射线源距离为高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下、足够大的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影.(已知，，，)
(2) 下面的印像纸显出三个暗斑，试估算左、右两边暗斑到中
央暗斑的距离之比；
[答案]
[解析] 下面印像纸上从左向右依次是 射线、 射线、 射线留下的暗斑.设左、右两边暗斑到中央 射线暗斑的距离分别为 、
则对 粒子，有，
对 粒子，有，
由以上四式，得.
14.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生 、 、 三种射线的射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示.在与射线源距离为高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下、足够大的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影.(已知，，，)
(3) 若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使 射
线不偏转，一次使 射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应
强度大小之比是多少？
[答案]
[解析] 若使 射线不偏转，则
，所以
同理，若使 射线不偏转，所加磁场磁感应强度大小
故.
