第1节 原子核的组成 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（46页PPT）

(共46张PPT)
第五章 原子核
第1节 原子核的组成
图解课标要点
_______________________________ 中国散裂中子源是世界四大脉冲型散裂中子源之一。散裂中子源就像“超级显 微镜”，是研究物质材料微观结构的理想探针，可带动物理学、化学、生命科学、 材料科学、纳米科学、医药和新型核能开发等学科发展。通过本节内容的学习，让 我们窥探原子核的内部组成。 学思用·典例详解
【想一想丨问题驱动】
你知道居里夫人提炼和研究钋和镭的经历吗？她为什么把前者命名为“钋”？请查阅
有关资料，并谈谈你对她的科学精神的体会。
例1-1 下列事实中，能说明原子核具有复杂结构的是( )
B
A. 粒子散射实验 B.天然放射现象 C.光电效应现象 D.原子发光现象
【解析】卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，A错误；贝克勒
尔发现了天然放射现象，说明原子核有着复杂的结构，揭示了原子核还可再分，B正
确；光电效应是原子核外电子脱离原子核的束缚而逸出,没有涉及原子核的变化，C
错误；原子发光是原子跃迁形成的，没有涉及原子核的变化，D错误。
学思用·典例详解
【想一想丨问题驱动】
阴极射线与 射线都是电子流，两者分别是怎样产生的？
提示 阴极射线是原子的核外电子受激发以后辐射出的电子流，而 射线是原子核
发生 衰变时产生的电子流。
例2-2 (2025·江苏无锡模拟)某放射性元素衰变放出三种射线，它们的穿透能力如图5-
1-5所示，射线2是( )
B
图5-1-5
A.高速中子流 B.高速电子流
C.高速氦核粒子流 D.波长极短的电磁波
【解析】
例2-3 天然放射性元素放出的 、 、 射线中( )
C
A.三种射线的速度相同 B. 射线的穿透本领最强
C. 射线的本质是高速电子流 D. 射线在真空中的速度比 射线的大
【解析】 射线的速度可达， 射线的速度可达， 射线的速度为 ，故A
错误；三种射线中， 射线的穿透本领最弱，故B错误； 射线的本质是高速电子
流，故C正确； 射线和 射线都是电磁波，它们在真空中的速度相同，故D错误。
图5-1-6
例2-4 [链接教材第102页“思考与讨论”]如图5-1-6所示，
放射性元素镭衰变过程中释放出 、 、 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
( )
C
A.①表示 射线，③表示 射线 B.②表示 射线，③表示 射线
C.④表示 射线，⑤表示 射线 D.⑤表示 射线，⑥表示 射线
建构导图明思路
【解析】
学思用·典例详解
例3-5 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。试问:
（1）镭核中质子数和中子数分别是多少
【答案】88 138
【解析】镭核中的质子数等于原子序数,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 。
（2）镭核的电荷数和所带的电荷量分别是多少
【答案】
【解析】镭核的电荷数和所带的电荷量分别是
， 。
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
【答案】88
【解析】核外电子数等于电荷数，故核外电子数为88。
（4）是镭的一种同位素,让和以相同的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,洛伦兹力充当向心力,故有
,解得
二者的速度相同，又由于同位素具有相同的电荷数,但质量数不同,故 。
点拨 原子序数与核内质子数、电荷数、原子的核外电子数都是相等的。原子核的
质量数等于核内质子数与中子数之和。
警示 原子核内的质子数等于原子核的电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是
原子核的电荷量。本题容易把电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解。
例3-6 若用代表一个中性原子的核外电子数，代表此原子的原子核内的质子数，
代表此原子的原子核内的中子数，则对 来说( )
B
A.，， B.，，
C.，， D.，，
【解析】原子核符号中左上角数值为质量数，为234，左下角数值为质子数，为90，
中性原子的原子核内质子数核外电子数，即；根据质量数质子数 中
子数，可知中子数为，即 ，B正确。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型1 三种射线的判别
图5-1-9
例7 （多选）如图5-1-9所示，铅盒 中装有天然放射性物质，
射线从其右端小孔中水平向右射出，在铅盒和荧光屏之间有垂
直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法正确的有( )
AC
A.打在图中、、三点的依次是 射线、 射线和 射线
B. 射线和 射线的轨迹是抛物线
C. 射线和 射线的轨迹是圆弧
D.在铅盒和荧光屏间再加一个方向竖直向下、电场强度大小适
当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下
【解析】
选项 分析 正误
A √
B
C √
D
【学会了吗丨变式题】
1.如图5-1-10所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场
共存的区域。调整电场强度和磁感应强度的大小,使得在荧光屏 上只有两个点
受到射线的照射，则下面判断正确的是( )
C
图5-1-10
A.射到点的一定是 射线 B.射到点的一定是 射线
C.射到点的是 射线或 射线 D.射到点的一定是 射线
【解析】 射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到 点，选项D
错误。调整和的大小，既可以使带正电的 射线沿直线前进，也可以使带负电的
射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即 。已
知 粒子的速度比 粒子的速度小得多，当 粒子沿直线前进时，速度较大的 粒
子向右偏转；当 粒子沿直线前进时，速度较小的 粒子也向右偏转，故选项C正
确，A、B错误。
题型2 利用射线的性质分析问题
图5-1-11
例8 如图5-1-11所示，为未知放射源，它向右方放出射线， 为一
张厚度为 左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强
磁场，为荧光屏， 是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟
观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟
观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源 可能放射出
( )
B
A. 射线和 射线 B. 射线和 射线
C. 射线和 射线 D. 射线、 射线和 射线
【解析】将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场
对穿过的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的 射线；再将厚度为
左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明荧光
屏除接收到 射线外，又接收到了原来被薄铝箔挡住的射线，而厚度为 左
右的铝箔能挡住的只有 射线，所以此放射源可能放射出 射线和 射线（【点拨】
大部分衰变都伴随着 射线的释放。）。故正确选项为B。
. .
【学会了吗丨变式题】
图5-1-12
2.[链接教材第112页图5.2-5]、 和 射线穿透物质的
能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚
度分别为、和 ，而钢板降低辐射
强度的能力比铝板强一些。工业部门可以使用射线来测
厚度。如图5-1-12所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射
线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，
C
A. 射线 B. 射线 C. 射线 D.可见光
轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，
就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为 ，请推测测厚
仪使用的射线是( )
【解析】由题意知，将 、 和 射线的辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为
、和 ，而钢板降低辐射强度的能力比铝板强一些，所以当钢
板的厚度需要控制为时，探测射线使用的是 射线，选项C正确。
题型3 原子核符号的书写及组成
例9 （多选）是 的一种同位素，对于这两种镭的原子核而言，下列说法
正确的是( )
AC
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
建构导图明思路
【解析】
原子核符 号 中子
数
88 228 140
88 226 138
原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质
也相同。正确选项为A、C。
【学会了吗丨变式题】
3.[教材第107页“练习与应用”第6题改编]氢的三种同位素，分别是氕、氘 和
氚 ，下列说法正确的是( )
A
A.它们的质子数和核外电子数都相等 B.它们的质子数和中子数都相等
C.它们的核子数和中子数都相等 D.它们的中子数和核外电子数都相等
【解析】氕、氘和氚 具有相同的质子数，则它们的核外电子数相同，
故A正确；氕、氘、氚的质量数不同，质量数等于质子数加中子数，则它们的中子
数不同，故B错误；氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，中子数分别为0、1、2，所
以它们的核子数和中子数都不相等，故C、D错误。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考查 点 三种射线的发现及本质，原子核的组 成。 1.通过三种射线在电场或磁场中
的偏转考查三种射线的特点，
进一步体现物理是一门实验科
学。
2.通过了解科学家对原子核的探
索，感悟物理的研究方法。
热点及难 点 相关物理学史，三种射线的本质。 题型及难 度 通常以选择题形式出现，难度偏易。 高考中地 位 原子核理论的基础，较少单独命题。 考向 对三种射线性质的考查
图5-1-13
例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5-1-13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( )
C
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
本题借助三种射线模型考查带电粒子在叠加场中的运动，需要通过条件假设和逻辑推
理进行分析判断，在考查基础知识应用的同时，突出了对核心素养中科学思维的考查。
【解析】
（【审题关键】由题意“ 粒子的速度约为电子
速度的”可知， 粒子的速度 小于电子的速
度 。）
综上可知，C项满足要求。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：15分钟
1.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
法正确的是( )
A
A.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭 两种新元素
B.卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂的结构
C.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生
的 射线
D.查德威克用 粒子轰击铍原子核，发现了质子
【解析】居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭 两种新元素，故A正确；卢
瑟福通过 粒子散射实验，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，但他没有揭
示原子核有复杂的结构，故B错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是
带负电的粒子，且质量非常小，并未发现该射线是中子变为质子时产生的 射线，
故C错误；查德威克用 粒子轰击铍原子核，发现了中子，故D错误。
2.关于 、 、 三种射线，下列说法正确的是( )
B
A. 射线是波长最长的电磁波，它的穿透能力最强
B. 射线一般伴随着 或 射线产生，它的穿透能力最强
C. 射线是氦核流，它的电离作用最弱
D. 射线是电子流，它是原子核的组成部分
【解析】 射线一般伴随着 或 射线产生，其波长很短，频率很高，它的穿透能
力最强，故A错误，B正确； 射线是氦核流，它的电离作用最强，故C错误； 射
线是电子流，它并不是原子核的组成部分，故D错误。
3.2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素
研究加速器装置，成功合成了新核素锕 ，锕204的中子数为( )
A
A.115 B.89 C.204 D.293
【解析】由可知锕204的质子数为89，则中子数为 ，选项A正确。
4.（多选）关于质子和中子，下列说法正确的是( )
ABC
A.原子核由质子和中子组成
B.质子和中子统称为核子
C.质子带正电，中子不带电
D.质子和中子都是卢瑟福通过实验发现的
【解析】中子是由查德威克发现的。
5.（多选）下列说法正确的是( )
BC
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】A选项中，核与核的质子数不同，不互为同位素。B选项中， 核
与核的质子数都为,而质量数不同，所以互为同位素。C选项中， 核内中子
数为,核内中子数为 ,所以中子数相同。D选项
中， 核内有143个中子，而不是235个中子。故B、C正确，A、D错误。
6.[教科版教材习题改编](2025·江苏盐城期末)放射性元素镭放射出 、 、 三种
射线，如选项图中所示，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外，则下列选项中
能正确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是( )
B
A. B. C. D.
【解析】匀强磁场方向垂直纸面向外， 粒子带正电， 粒子带负电， 射线不带
电，根据左手定则可知， 粒子向右偏转， 粒子向左偏转， 射线不发生偏转，
又由，得， 粒子的比荷较大，则对应的偏转半径较小，故B正
确，A、C、D错误。
B 综合练丨选考通关
建议时间：15分钟
7.一种元素的同位素的质量数与中子数的关系可用下列各选项中 图像来
表示的是( )
C
A. B. C. D.
【解析】同位素的质子数相同，中子数不同，而质量数等于质子数与中子数之和，
设质子数为，则有 ，所以C正确。
8.(2025·贵州铜仁期末)从太阳和其他星体发射出的高能粒子
流在射向地球时，由于地磁场的存在改变了运动方向，地磁
场对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未
标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有
来自宇宙的一束粒子流（其中含有 、 、 射线以及质
C
A.质子向北偏转 B. 射线向东偏转
C. 射线向东偏转 D. 射线沿直线射向赤道
【解析】赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的
射线和质子向东偏转，带负电的 射线向西偏转，不带电的 射线不偏转，故选C。
子）从与地球表面垂直的方向射向赤道，则在地磁场的作用下( )
9.如图所示，在某次实验中，把放射性元素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，照
相机底片的、两处感光（ 处正对铅盒的小孔），则下列说法正确的是( )
C
A.该实验说明原子具有复杂的结构
B.、 之间的匀强磁场方向垂直纸面向里
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】该实验说明原子核具有复杂的结构，（ 【点拨】射线是由原子核射出的。）
A错误；照相机底片的、两处感光，说明有 射线与 射线穿过黑纸，
（ 【点拨】 射线无法穿透Q处黑纸。）因此打在处的应是 射线，打在 处的应
是 射线，再依据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向外，故B错误，C正确；此放
射性元素放出的射线中可能有 射线，一定有 射线与 射线，故D错误。
. .
. .
10.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，它的构造原理图如
图所示，离子源 产生的各种不同正离子束（速度可看作零），经加速电场加速后垂
直进入有界匀强磁场中，经磁场偏转后到达照相底片上，设离子打在 上的位置到
入口处的距离为 。
（1）若离子质量为、电荷量为、加速电压为、磁感应强度大小为，求 ;
【答案】
【解析】离子在电场中被加速的过程，由动能定理可得
进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，有
又
联立解得 。
（2）氢的三种同位素氕、氘、氚从离子源 出发，到达照相底片的位
置距入口处的距离之比 为多少
【答案】
【解析】氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）的结果知，
。
C 培优练丨能力提升
建议时间：8分钟
11.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁。现有一束射线
（含有 、 、 三种射线）。
（1）在不影响 、 射线的情况下，如何用最简单的办法除去 射线？
【答案】用一张纸放在射线前即可除去 射线
【解析】由于 射线穿透能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去 射线。
（2）余下的 、 射线经过如图所示的一个使它们分开的有界匀强磁场区域，请画
出 、 射线进入磁场区域后轨迹的示意图。
【答案】如图所示
【解析】如图所示。
（3）用图示磁场可以区分 、 射线，但不能把 射线和 射线区分开来，为什
么？（已知 粒子的质量约是 粒子质量的8 000倍， 射线速度约为光速的，
射线速度约为光速）
【答案】 射线做圆周运动的轨道半径很大，穿过磁场时几乎不偏转，故与 射线
无法分离
【解析】根据,对 射线有,对 射线有 ，故
。 射线穿过此磁场时，轨道半径很大，几乎不偏转，故与 射
线无法分离。