第1节 原子核的组成
[学习目标要求] 1.了解放射性及放射性元素的概念。知道天然放射现象及其规律。2.理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点。3.了解原子核的组成，理解同位素的概念。知道原子核的表示方法，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。
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，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
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。
4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
[判一判]
(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。(×)
(2)原子序数大于83的元素都是放射性元素。(√)
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。(√)
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)速度可以达到光速的。
(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。
原子核的组成
1．质子的发现：1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组成部分。
2．中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子。查德威克通过实验验证了这个猜想。
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：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。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是H、H、H。
学习任务一 对三种射线的理解
[导学探究]
如图为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图。
(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转，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，这说明什么问题？
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粒子的大于β粒子的，即α粒子的质量较大。
[思维深化]
1．三种射线比较
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)
质量 4mp(mp＝1.67×10－27 kg) 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的混凝土
电离作用 很强 较弱 很弱
在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转
2.对放射性和射线的理解
一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关；射线来自原子核，说明原子核是可以再分的。
(多选)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑。下列说法正确的是( )
A．电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B．电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C．电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D．电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
解析：BC α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL′纸板，只有β、γ两种射线穿过纸板到达MM′荧光屏，其中γ射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下的静电力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。
eq \a\vs4\al()
判断三种射线性质的方法
(1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波。
(2)射线的偏转：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射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。
(3)射线的穿透能力：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。
[针对训练]
1．如图所示，X为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h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X可能为( )
A．α射线和β射线的混合放射源
B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源
D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
解析：B 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p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；α射线穿透能力弱，无法穿透一张纸，β射线穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板，根据题意可知此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源，故B正确。
2．研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，放射源能放出α、β、γ三种射线，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接。放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是( )
A．到达A板的射线穿透能力最强
B．到达B板的射线穿透能力最强
C．到达A板的射线为β射线，是原子核内的中子转化为质子时放出的
D．到达B板的射线电离本领最强，可以用于治疗肿瘤
解析：C 由图可知A板带正电，B板带负电，由于α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，故打在A板上的是β射线，打在B板上的是α射线，不发生弯曲的是γ射线，其中γ射线的穿透能力最强，可用于治疗肿瘤，故A、B、D错误；到达A板的射线为β射线，是电子流，是原子核内的中子转化为质子时放出的，故C正确。
学习任务二 原子核的组成
[导学探究]
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)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)说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
[思维深化]
1．原子核的组成
原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电。不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。
2．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)：原子核所带的电荷量等于质子电荷量的整数倍，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。
(4)基本关系：电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝中性原子核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
3．同位素
同位素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同。
以下说法正确的是( )
A．Rn为氡核，由此可知，氡核的质量数为86，氡核的质子数为222
B．Be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：D A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确。
卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是通过实验发现原子核( )
A．核外电子数与核内质子数相等
B．核电荷数与核外电子数相等
C．核电荷数与核内质子数相等
D．核电荷数约是质量数的一半
解析：D 卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故D正确，A、B、C错误。
eq \a\vs4\al()
原子核的“数”与“量”辨析
(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，也与元素的原子量不同。原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
[针对训练]
3．(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
解析：BC A选项中X与Y的质子数不同，不是互为同位素，A错误；B选项中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；C选项中X内中子数为n－m，Y内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确；D选项中U核内有235－92＝143个中子，而不是235个中子，D错误。
1．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，是一种电磁波
解析：D ①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，所以①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，C错误，D正确。
2．天然放射现象通常会放出三种射线，即α射线、β射线、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是( )
A．云室中α射线径迹直而清晰，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转，难以用云室观察γ射线的径迹
D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大
解析：C 由于α粒子的电离本领大，在云室中α射线的径迹直而清晰，故A错误；β射线是高速电子流，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，且γ射线的电离本领很小，所以难以用云室观察γ射线的径迹，故C正确；β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，电子与验电器中的正电荷先中和后累积，则验电器的张角会先变小后增大，故D错误。
3．若用x代表一个中性原子的核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对Th的原子来说( )
A．x＝90，y＝90，z＝234
B．x＝90，y＝90，z＝144
C．x＝144，y＝144，z＝90
D．x＝234，y＝234，z＝324
解析：B 在Th中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，z＝234－90＝144，所以B选项正确。
4．(多选)Ra是Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有( )
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：AC 原子核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。这两种镭是同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为226和228，中子数分别为138和140，原子的化学性质由核外电子数决定，由于它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同。故正确答案为A、C。
[基础对点练]
对点练1 对三种射线的理解
1．关于三种天然放射线，下列说法正确的是( )
A．α射线是高速运动的氦原子
B．穿透能力最强的是β射线
C．天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构
D．α射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查
解析：C α射线是高速运动的氦原子核，不是氦原子，故A错误；三种天然放射线中穿透能力最强的是γ射线，故B错误；天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构，故C正确；α射线是三种天然射线中的一种，它的电离作用强而穿透能力较弱，不能用它做医学检查，故D错误。
2．如图所示是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "25R-190.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\大样\\同步\\学案\\人教物理选择性必修第三册\\25R-190.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．甲为α射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱
B．乙为β射线，它的穿透能力和电离作用都较强
C．丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s
D．以上说法都不对
解析：C α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，穿透能力较强，电离作用较弱；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故甲为α射线，乙为β射线，丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s，C选项正确，A、B、D选项错误。
3．(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、化合物)无关
D．α射线、β射线都是带电的粒子流
解析：BC 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。
对点练2 原子核的组成
4．(多选)由原子核符号U，可知( )
A．U原子核中有质子92个
B．U原子核中有电子92个
C．U原子核中有中子235个
D．U原子核中有中子143个
解析：AD 原子核符号为X。A为核子数，Z为质子数，可见U原子核中核子数是235个，质子数是92个，中子数为235－92＝143个个，原子核中无电子，故B、C错误，A、D正确。
5．(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．若为中性原子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：ABD 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同，都是1，故A、B正确；核子数等于中子数加质子数，也等于质量数，它们的核子数不同，故C错误；它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只是物理性质不同，故D正确。
6．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．核内有82个电子、125个中子
C．核内有82个质子、207个中子
D．核内有82个质子、207个核子
解析：D 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，则核外电子有82个。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个，故D正确，A、B、C错误。
7．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( )
INCLUDEPICTURE "25R-191.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\大样\\同步\\学案\\人教物理选择性必修第三册\\25R-191.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．向右偏 B．向左偏
C．直线前进 D．无法判断
解析：A γ射线不带电，故在电磁场中不偏转，β粒子带负电，且不偏转，说明所受静电力与洛伦兹力平衡，故Eq＝Bqv，即v＝，α粒子的速度远小于β粒子的速度，因此α粒子受向右的静电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。
8．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( )
解析：B 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图像应该与A轴有截距，故A、D错误。
[能力提升练]
9．如图所示，铅盒P中的放射性物质从小孔中不断向外辐射α、β、γ三种射线，α射线的速度约为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，若在该空间施加如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场，荧光屏上出现两个亮点。关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况(不计粒子的重力)，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射线打在O点，α、γ射线打在O点下方的某一点
解析：B 因为γ射线不带电，所以一定打在O点。α射线带正电、β射线带负电，它们受到的电场力与洛伦兹力方向相反，当α射线打到O点时，此时α射线所受电场力等于洛伦兹力。分析β射线，根据F＝Bqv，由于α射线的速度约为0.1c，β射线的速度约为0.99c，β射线受到的洛伦兹力大于电场力，所以β射线打到O点的下方，A、D错误，B正确；由以上分析可知，当β、γ射线打在O点时，则β射线受到的电场力与洛伦兹力相等，由于α射线的速度小于β射线，因此α射线受到的电场力大于洛伦兹力，则打在O点下方的某一点，C错误。
10．(多选)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如He是H的镜像核，同样H也是He的镜像核。下列说法正确的是( )
A．N和C互为镜像核
B．N和O互为镜像核
C．N和O互为镜像核
D．互为镜像核的两个核质量数相同
解析：ACD 根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和，可知N和C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；N和O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确；N的质子数为7，中子数为8,而O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误；互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确。
11．一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是( )
A．射到b处的一定是α射线
B．射到b处的一定是β射线
C．射到b处的可能是γ射线
D．射到b处的可能是α射线
解析：D α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受静电力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；α射线和β射线在电场、磁场中受到静电力和洛伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα＝Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ＝Eqβ，对α射线有Bqαvα[尖子生选练]
12．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三种射线的放射源。从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印相纸(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相纸显影。(已知mα＝4 u，mβ＝ u，vα＝，vβ＝c)
(1)上面的印相纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？
(2)下面的印相纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比。
(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之比是多少？
解析：(1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印相纸上留下两个暗斑。
(2)下面印相纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑。设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为xα、xβ
对α粒子有xα＝aαt＝aα·，
aα＝
对β粒子有xβ＝aβt＝aβ·，
aβ＝
联立解得＝。
(3)若使α射线不偏转，则qαE＝qαvαBα，所以Bα＝
同理，若使β射线不偏转，则Bβ＝，
故＝＝。
答案：(1)两个暗斑 β射线和γ射线
(2)5∶184 (3)10∶1(共73张PPT)
第五章 原子核
第1节 原子核的组成
[学习目标要求] 1.了解放射性及放射性元素的概念。知道天然放射现象及其规律。2.理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点。3.了解原子核的组成，理解同位素的概念。知道原子核的表示方法，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。
课前预习·夯基固本
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，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
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，放射性元素__________________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_________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．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为____________________________________。
知识点一
[判一判]
(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。( )
(2)原子序数大于83的元素都是放射性元素。( )
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。( )
×
√
√
射线的本质
1．α射线
(1)是高速粒子流，其组成与______原子核相同。
(3)_________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。
知识点二
2．β射线
(1)是高速____________。
(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_________。
3．γ射线
(1)是能量很高的____________，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_________和几十厘米厚的混凝土。
原子核的组成
1．质子的发现：1919年，卢瑟福用镭放射出的____________轰击氮原子核发现了质子，质子是____________的组成部分。
2．中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子_________，但____________的粒子，称为中子。查德威克通过实验验证了这个猜想。
3．原子核的组成：原子核由__________________组成，质子和中子统称为_________。
知识点三
4．原子核的符号
课堂探究·拓展思维
学习任务一 对三种射线的理解
[导学探究]
如图为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图。
(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转，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，这说明什么问题？
[思维深化]
1．三种射线比较
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的混凝土
电离作用 很强 较弱 很弱
在电磁场中 偏转 与α射线反向偏转 不偏转
2.对放射性和射线的理解
一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无关；射线来自原子核，说明原子核是可以再分的。
(多选)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑。下列说法正确的是( )
A．电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B．电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C．电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D．电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
例 1
BC
BC α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL′纸板，只有β、γ两种射线穿过纸板到达MM′荧光屏，其中γ射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下的静电力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。
判断三种射线性质的方法
(1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，它是波长很短的电磁波。
(2)射线的偏转：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射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。
(3)射线的穿透能力：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。
规律 方法
[针对训练]
1．如图所示，X为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h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X可能为( )
A．α射线和β射线的混合放射源
B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源
D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
B
B 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p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；α射线穿透能力弱，无法穿透一张纸，β射线穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板，根据题意可知此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源，故B正确。
2．研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，放射源能放出α、β、γ三种射线，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接。放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是( )
A．到达A板的射线穿透能力最强
B．到达B板的射线穿透能力最强
C．到达A板的射线为β射线，是原
子核内的中子转化为质子时放出的
D．到达B板的射线电离本领最强，
可以用于治疗肿瘤
C
C 由图可知A板带正电，B板带负电，由于α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，故打在A板上的是β射线，打在B板上的是α射线，不发生弯曲的是γ射线，其中γ射线的穿透能力最强，可用于治疗肿瘤，故A、B、D错误；到达A板的射线为β射线，是电子流，是原子核内的中子转化为质子时放出的，故C正确。
学习任务二 原子核的组成
[导学探究]
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)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)说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
[思维深化]
1．原子核的组成
原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电。不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。
2．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)：原子核所带的电荷量等于质子电荷量的整数倍，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。
(4)基本关系：电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝中性原子核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
3．同位素
同位素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同。
以下说法正确的是( )
例 2
D
D A项氡核的质量数为222，质子数为86，所以A错误；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错误；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确。
卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是通过实验发现原子核
( )
A．核外电子数与核内质子数相等
B．核电荷数与核外电子数相等
C．核电荷数与核内质子数相等
D．核电荷数约是质量数的一半
例 3
D
D 卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故D正确，A、B、C错误。
原子核的“数”与“量”辨析
(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，也与元素的原子量不同。原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
方法 总结
[针对训练]
3．(多选)下列说法正确的是( )
BC
随堂练习·培养能力
1．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，是一种电磁波
D
D ①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，所以①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，B错误；②射线的穿透能力较强，能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是β射线，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，C错误，D正确。
2．天然放射现象通常会放出三种射线，即α射线、β射线、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是( )
A．云室中α射线径迹直而清晰，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转，难以用云室观察γ射线的径迹
D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大
C
C 由于α粒子的电离本领大，在云室中α射线的径迹直而清晰，故A错误；β射线是高速电子流，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，且γ射线的电离本领很小，所以难以用云室观察γ射线的径迹，故C正确；β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，电子与验电器中的正电荷先中和后累积，则验电器的张角会先变小后增大，故D错误。
A．x＝90，y＝90，z＝234
B．x＝90，y＝90，z＝144
C．x＝144，y＝144，z＝90
D．x＝234，y＝234，z＝324
B
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
AC
AC 原子核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。这两种镭是同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为226和228，中子数分别为138和140，原子的化学性质由核外电子数决定，由于它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同。故正确答案为A、C。
课后训练·凝练素养
[基础对点练]
对点练1 对三种射线的理解
1．关于三种天然放射线，下列说法正确的是( )
A．α射线是高速运动的氦原子
B．穿透能力最强的是β射线
C．天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构
D．α射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
C
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
C α射线是高速运动的氦原子核，不是氦原子，故A错误；三种天然放射线中穿透能力最强的是γ射线，故B错误；天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构，故C正确；α射线是三种天然射线中的一种，它的电离作用强而穿透能力较弱，不能用它做医学检查，故D错误。
2
1
2．如图所示是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是( )
A．甲为α射线，它的贯穿能力和电离
能力都很弱
B．乙为β射线，它的穿透能力和电离
作用都较强
C．丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s
D．以上说法都不对
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
C
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
C α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，穿透能力较强，电离作用较弱；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故甲为α射线，乙为β射线，丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s，C选项正确，A、B、D选项错误。
2
3
1
3．(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、化合物)无关
D．α射线、β射线都是带电的粒子流
4
5
6
7
8
9
10
12
11
BC
BC 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。
2
3
4
1
对点练2 原子核的组成
5
6
7
8
9
10
12
11
AD
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
3
4
5
1
A．它们的质子数相等
B．若为中性原子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
6
7
8
9
10
12
11
ABD
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
11
ABD 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同，都是1，故A、B正确；核子数等于中子数加质子数，也等于质量数，它们的核子数不同，故C错误；它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只是物理性质不同，故D正确。
2
3
4
5
6
1
6．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．核内有82个电子、125个中子
C．核内有82个质子、207个中子
D．核内有82个质子、207个核子
7
8
9
10
12
11
D
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
11
D 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，则核外电子有82个。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个，故D正确，A、B、C错误。
7
7．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
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
2
A
7
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
2
8
8．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( )
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
2
B
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
2
B 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图像应该与A轴有截距，故A、D错误。
9
[能力提升练]
9．如图所示，铅盒P中的放射性物质从小孔中不断向外辐射α、β、γ三种射线，α射线的速度约为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，若在该空间施加如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场，荧光屏上出现两个亮点。关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况(不计粒子的重力)，以下说法正确的是( )
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
2
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射线打在O点，α、γ射线打在O点下方的某一点
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
2
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
2
B 因为γ射线不带电，所以一定打在O点。α射线带正电、β射线带负电，它们受到的电场力与洛伦兹力方向相反，当α射线打到O点时，此时α射线所受电场力等于洛伦兹力。分析β射线，根据F＝Bqv，由于α射线的速度约为0.1c，β射线的速度约为0.99c，β射线受到的洛伦兹力大于电场力，所以β射线打到O点的下方，A、D错误，B正确；由以上分析可知，当β、γ射线打在O点时，则β射线受到的电场力与洛伦兹力相等，由于α射线的速度小于β射线，因此α射线受到的电场力大于洛伦兹力，则打在O点下方的某一点，C错误。
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
ACD
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
11
11．一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是( )
A．射到b处的一定是α射线
B．射到b处的一定是β射线
C．射到b处的可能是γ射线
D．射到b处的可能是α射线
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
D
11
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
D α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受静电力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；α射线和β射线在电场、磁场中受到静电力和洛伦兹力，若α射线打在a点，则有Eqα＝Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ＝Eqβ，对α射线有Bqαvα12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
(1)上面的印相纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？
(2)下面的印相纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比。
(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之比是多少？
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
答案：(1)两个暗斑 β射线和γ射线
(2)5∶184 (3)10∶1
点击进入WORD文档
课时规范训练(二十二)
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
