中小学教育资源及组卷应用平台
高中物理人教版选择性必修三教案
第五章 原子核
第5.1节 原子核的组成
学习目标
1.了解天然放射现象和放射性元素。
2.知道三种射线的本质和特征。了解原子核的组成和同位素的概念,会正确书写原子核符号。
3.通过对原子核结构的探究,感悟探索微观世界的研究方法,强化证据意识和推理能力。
课前导学
基础知识导学
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．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________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________地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能放出射线．
射线的本质
1．α射线：实际上就是________，速度可达到光速的110，其________能力强，________能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用________就能把它挡住．
2．β射线：是________，它速度很大，可以接近光速，它的________能力较弱，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：呈电中性，是能量很高的________，波长很短，在10－10m以下，它的________作用更弱，________更强，甚至能穿透几厘米厚的________和几十厘米厚的混凝土．
4．放射线来自原子核，说明________是有复杂结构的．
原子核的组成
1．质子的发现
2．中子的发现
3．原子核的组成
由________和________组成，它们统称为________．
4．原子核的符号
5．同位素
具有相同________而________不同的________，在元素周期表中处于________，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素分别为H、H、H.
答案：1.质子 质子
2．中子 中子 原子核
3．质子 中子 核子
4．质子数 质子数
5．质子数 中子数 原子核 同一位置
知识点探究
知识点一 天然放射现象 射线的本质
如图所示为放射性元素放出三种射线甲、乙、丙在磁场中的偏转情况,能判断它们的带电情况吗
提示 能,甲带负电,乙不带电,丙带正电。
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)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)。
2.射线的本质
(1)α射线:是α粒子流,速度可达到光速的,其电离作用强,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:是电子流,速度可以接近光速,它的电离作用较弱,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:是一种电磁波,波长很短的光子,波长在10-10 m以下,它的电离作用更弱,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。
(4)射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的。
【思考】
在某次科学实验中,对α、β、γ三种射线穿透能力进行测试,其穿透能力的示意图如图所示,判断甲、乙、丙射线分别是哪种射线。
提示 甲为α射线、乙为β射线、丙为γ射线。
例1 (多选)放射性元素发出的射线包括三种成分,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
答案 ACD
解析 由三种射线的本质和特点可知,α射线穿透能力最弱,一张黑纸就能挡住,但一张黑纸挡不住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。
α、β、γ三种射线的性质、特征比较
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)
带电荷量 2e -e 0
质量 4mp(mp=1.67×10-27 kg) 静止质量为零
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
电离作用 很强 较弱 很弱
例2 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,下图表示射线偏转情况中正确的是( )
答案 AD
解析 已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动所受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中所受静电力方向不同,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向均正确。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r=,则α粒子与β粒子的半径之比为=··=××≈371,故A正确,B错误;带电粒子垂直进入匀强电场,设初速度为v0,垂直电场线方向位移为y,沿电场方向位移大小为x,则y=v0t,x=at2,a=,整理得x=,因此垂直电场方向位移相同的情况下,α、β粒子沿电场偏转距离之比为=··=××≈,故C错误,D正确。
三种射线在电场中和磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中,α射线偏转距离较小,β射线偏转距离较大,γ射线不偏转,如图甲所示。
(2)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,如图乙所示。
训练1 如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放出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
答案 D
解析 α射线实质为α粒子流,带正电,有很强的电离本领;β射线为高速电子流,带负电,来源于原子核;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方向向左,故④是α射线;β射线受到的洛伦兹力方向向右,故⑥是β射线;γ射线在磁场中不受磁场的作用力,轨迹不会发生偏转,故⑤是γ射线,故D正确。
知识点二 原子核的组成
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。
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,原子核内可能存在着一种质量与质子相同,但不带电的粒子,叫作中子。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,分别叫作氕、氘、氚,符号分别是HHH。
【思考】
一个铅原子的质量数为207,原子序数为82,其核外电子有多少个 中子数又是多少
提示 核外电子数为82个,中子数为125个。
例3 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
(2)镭核的电荷数和所带的电荷量分别是多少
(3)若镭原子呈中性,它核外有几个电子
(4Ra是镭的一种同位素,让Ra和Ra以相同的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
答案 (1)88 138 (2)88 1.408×10-17 C
(3)88 (4)113∶114
解析 (1)镭核中的质子数等于原子序数,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)镭核的电荷数等于原子序数,即Z=88
所带的电荷量
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)镭原子的核外电子数等于核电荷数,即为88。
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提向心力,有qvB=m
解得r=
二者的速度相同,电荷量相同,故
===。
1.原子核(符号X)
原子核
2.基本关系
(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数。
(2)质量数(A)=核子数=质子数+中子数。
训练2 下列有关原子核的叙述正确的是( )
AC中有12个中子
BO和O具有相同的中子数
CK的核子数为21
DU的原子序数为92
答案 D
解析C中12表示质量数,中子数为6,A错误;O和O质子数相同,中子数不同,互为同位素,B错误;核子数等于质量数,所以K的核子数为40,C错误;原子序数=电荷数=质子数,所以U的原子序数为92,D正确。
随堂对点自测
1.(三种射线的特性)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处放置照相底片,Q、P之间为垂直纸(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
答案 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纸面向外,选项B错误,C正确;此放射性元素放出的射线中可能有α射线、β射线和γ射线,选项D错误。
2.(天然放射现象)(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
答案 BC
解析 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。
3.(原子核的组成)下列说法正确的是( )
A.Th为钍核,由此可知,钍核的质量数为90,钍核的质子数为234
BBe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
答案 D
解析Th的质量数为234,质子数为90,A错误Be的质子数为4,中子数为5,B错误;同位素的质子数相同而中子数不同,则质量数不同,C错误,D正确。
课后巩固训练
对点题组练
题组一 天然放射现象 射线的本质
1.下列事实中,能说明原子核具有复杂结构的是( )
A.α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
答案 B
解析 卢瑟福通过α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。
2.关于天然放射性,下列说法正确的是( )
A.元素周期表中的所有元素都具有天然放射性
B.γ射线的实质是高速运动的电子流
C.放射性元素形成化合物后,该元素仍具有放射性
D.α、β、和γ三种射线中,γ射线的电离作用最强
答案 C
解析 元素周期表中不是所有元素都具有天然放射性,故A错误;γ射线实质是波长极短、频率极高的电磁波,故B错误;放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故C正确;α、β和γ三种射线中,α射线的电离作用最强,而γ射线的穿透能力最强,故D错误。
3.如图所示,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种,下列判断正确的是( )
A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线
B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线
C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线
D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线
答案 B
解析 α射线是高速氦核He)流,带正电荷;β射线是高速电子e)流,带负电荷。根据左手定则知,α射线受到的洛伦兹力方向向右,β射线受到的洛伦兹力方向向左,故丙是α射线,甲是β射线。γ射线是光子流,光子是电中性的,在磁场中运动轨迹不会发生偏转,故乙是γ射线,B正确。
4.关于天然放射现象中产生的三种射线,以下说法中正确的是( )
A.α、β、γ三种射线中,α射线的电离作用最强,穿透能力也最强
B.α、β、γ三种射线中,β射线的速度最快,可以达到0.9c
C.β射线是由原子核外电子电离产生的
D.γ射线是电磁波,来源是原子核内部
答案 D
解析 α、β、γ三种射线中,α射线的电离作用最强,穿透能力最弱,故A错误;α射线的速度约0.1c,β射线的速度约0.99c,γ射线的速度为c,所以三种射线中γ射线的速度最快,故B错误;β射线来源于原子核内,故C错误;根据射线的本质可知γ射线是电磁波,来自原子核内部,故D正确。
5.(2025·山东潍坊高二期末)为保证生产安全,大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图如图所示,若钢柱的直径为20 cm,则下列说法正确的是( )
A.射线源放出的射线应该是β射线
B.射线源放出的射线应该是α射线
C.射线源放出的射线应该是γ射线
D.若钢件内部有伤痕,探测器接收到的射线粒子将减少
答案 C
解析 此射线必须能穿透部件,接收器才能接收到射线粒子,根据用一张纸就能将α射线挡住,β射线只能穿透几毫米厚的铝板,γ射线能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土,可知应该用γ射线检查直径为20 cm的钢铁部件内部是否有伤痕存在,故C正确,A、B错误;当遇到钢件内部有砂眼或裂纹时,穿过钢柱到达探测器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要多一些,故D错误。
题组二 原子核的组成
6.某种元素的原子核用X表示,下列说法中正确的是( )
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
答案 B
解析 根据原子核的符号的含义可知,A表示质量数,Z表示质子数,则中子数为A-Z,故B正确。
7.(多选)下列说法正确的是( )
A.X与Y互为同位素
BX与Y互为同位素
CX与Y中子数相同
DU核内有92个质子,235个中子
答案 BC
解析X核与Y核的质子数不同,不是互为同位素,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-mY核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,C正确U核内有143个中子,D错误。
8.(多选Ra是Ra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( )
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
答案 AC
解析 原子核的原子序数与核内质子数、电荷数、核外电子数都是相等的,且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和。可知这两种镭的原子核质子数均为88,质量数分别为228和226,中子数分别为140和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,故A、C正确,B、D错误。
综合提升练
9.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,铝箔右侧是一真空区域,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,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
答案 B
解析 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,说明磁场对穿过p的射线没有影响,可知射到屏上的是不带电的γ射线;再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开,每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加,说明除接收到γ射线外,又收到了原来被薄铝箔挡住的射线,而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线,所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源,故B正确。
10.(2025·河南驻马店高二下月考)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
D.到达A板的射线电离作用最强
答案 C
解析 由题图可知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,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,α射线的电离作用最强,故C正确,A、B、D错误。
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
答案 D
解析 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qαE=qαvαB,因vβ>vα,则对β射线有qβvβB>qβE,此时β射线打到b点;若β射线打在a点,则qβvβB=qβE,对α射线有qαvαB培优加强练
12.质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可视为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。
(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B,求x的大小;
(2)氢的三种同位素HHH从离子源S出发,求到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少
答案 (1) (2)1∶∶
解析 (1)离子在电场中被加速时,由动能定理得
qU=mv2,进入磁场时洛伦兹力提供向心力,则qvB=,又x=2r
联立解得x=。
(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3,由(1)结果知
xH∶xD∶xT=∶∶=1∶∶。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
高中物理人教版选择性必修三教案
第五章 原子核
第5.1节 原子核的组成
学习目标
1.了解天然放射现象和放射性元素。
2.知道三种射线的本质和特征。了解原子核的组成和同位素的概念,会正确书写原子核符号。
3.通过对原子核结构的探究,感悟探索微观世界的研究方法,强化证据意识和推理能力。
课前导学
基础知识导学
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．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________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________地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能放出射线．
射线的本质
1．α射线：实际上就是________，速度可达到光速的110，其________能力强，________能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用________就能把它挡住．
2．β射线：是________，它速度很大，可以接近光速，它的________能力较弱，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：呈电中性，是能量很高的________，波长很短，在10－10m以下，它的________作用更弱，________更强，甚至能穿透几厘米厚的________和几十厘米厚的混凝土．
4．放射线来自原子核，说明________是有复杂结构的．
原子核的组成
1．质子的发现
2．中子的发现
3．原子核的组成
由________和________组成，它们统称为________．
4．原子核的符号
5．同位素
具有相同________而________不同的________，在元素周期表中处于________，它们互称同位素．例如，氢有三种同位素分别为H、H、H.
知识点探究
知识点一 天然放射现象 射线的本质
如图所示为放射性元素放出三种射线甲、乙、丙在磁场中的偏转情况,能判断它们的带电情况吗
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)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)。
2.射线的本质
(1)α射线:是α粒子流,速度可达到光速的,其电离作用强,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:是电子流,速度可以接近光速,它的电离作用较弱,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:是一种电磁波,波长很短的光子,波长在10-10 m以下,它的电离作用更弱,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。
(4)射线来自原子核,说明原子核内部是有结构的。
【思考】
在某次科学实验中,对α、β、γ三种射线穿透能力进行测试,其穿透能力的示意图如图所示,判断甲、乙、丙射线分别是哪种射线。
例1 (多选)放射性元素发出的射线包括三种成分,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
α、β、γ三种射线的性质、特征比较
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)
带电荷量 2e -e 0
质量 4mp(mp=1.67×10-27 kg) 静止质量为零
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
电离作用 很强 较弱 很弱
例2 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,下图表示射线偏转情况中正确的是( )
三种射线在电场中和磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中,α射线偏转距离较小,β射线偏转距离较大,γ射线不偏转,如图甲所示。
(2)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,如图乙所示。
训练1 如图所示,放射性元素镭衰变过程中释放出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
知识点二 原子核的组成
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
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,原子核内可能存在着一种质量与质子相同,但不带电的粒子,叫作中子。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,分别叫作氕、氘、氚,符号分别是HHH。
【思考】
一个铅原子的质量数为207,原子序数为82,其核外电子有多少个 中子数又是多少
例3 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
(2)镭核的电荷数和所带的电荷量分别是多少
(3)若镭原子呈中性,它核外有几个电子
(4Ra是镭的一种同位素,让Ra和Ra以相同的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
1.原子核(符号X)
原子核
2.基本关系
(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数。
(2)质量数(A)=核子数=质子数+中子数。
训练2 下列有关原子核的叙述正确的是( )
AC中有12个中子
BO和O具有相同的中子数
CK的核子数为21
DU的原子序数为92
随堂对点自测
1.(三种射线的特性)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处放置照相底片,Q、P之间为垂直纸(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
2.(天然放射现象)(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
3.(原子核的组成)下列说法正确的是( )
A.Th为钍核,由此可知,钍核的质量数为90,钍核的质子数为234
BBe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
课后巩固训练
对点题组练
题组一 天然放射现象 射线的本质
1.下列事实中,能说明原子核具有复杂结构的是( )
A.α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
2.关于天然放射性,下列说法正确的是( )
A.元素周期表中的所有元素都具有天然放射性
B.γ射线的实质是高速运动的电子流
C.放射性元素形成化合物后,该元素仍具有放射性
D.α、β、和γ三种射线中,γ射线的电离作用最强
3.如图所示,放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种,下列判断正确的是( )
A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线
B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线
C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线
D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线
4.关于天然放射现象中产生的三种射线,以下说法中正确的是( )
A.α、β、γ三种射线中,α射线的电离作用最强,穿透能力也最强
B.α、β、γ三种射线中,β射线的速度最快,可以达到0.9c
C.β射线是由原子核外电子电离产生的
D.γ射线是电磁波,来源是原子核内部
5.(2025·山东潍坊高二期末)为保证生产安全,大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图如图所示,若钢柱的直径为20 cm,则下列说法正确的是( )
A.射线源放出的射线应该是β射线
B.射线源放出的射线应该是α射线
C.射线源放出的射线应该是γ射线
D.若钢件内部有伤痕,探测器接收到的射线粒子将减少
题组二 原子核的组成
6.某种元素的原子核用X表示,下列说法中正确的是( )
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
7.(多选)下列说法正确的是( )
A.X与Y互为同位素
BX与Y互为同位素
CX与Y中子数相同
DU核内有92个质子,235个中子
8.(多选Ra是Ra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( )
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
综合提升练
9.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,铝箔右侧是一真空区域,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,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
10.(2025·河南驻马店高二下月考)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
D.到达A板的射线电离作用最强
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
培优加强练
12.质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可视为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。
(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B,求x的大小;
(2)氢的三种同位素HHH从离子源S出发,求到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
