人教版高中物理选择性必修第三册第五章原子核第1节原子核的组成课件（44页PPT）

(共44张PPT)
[学习目标]
1.了解天然放射现象和天然放射现象发现的意义。
2.知道三种射线的本质和特征。
3.知道原子核的组成和同位素的概念，会正确书写原子核符号。
4.了解发现天然放射现象的相关史实。
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)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__________射线的现象，叫作____________。
(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_____________。
贝克勒尔
放射性
放射性元素
自发地发出
天然放射现象
自发
83
钋(Po)和镭(Ra)
②速度只有光速的_____。
③电离作用___，穿透能力____，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
α粒子
正
②速度接近光速。
③电离作用较___，穿透力_____，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
10%
强
较弱
电子
弱
较强
(3)γ射线
①本质是一种波长极短的_______。波长约是X射线波长的1%。
②不带电，静止质量为0。
③电离作用_____，穿透力_____，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
电磁波
更弱
更强
[易错辨析]
(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。( )
(4)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。( )
(5)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。( )
×
×
√
×
√
[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
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。
ACD
[总结提升]　三种射线的性质、特征比较
[例2]　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(　　)
D
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
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，由核内中子转化为质子时放出；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，所以D正确。
[总结提升]
三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，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。
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，用p表示，质子是______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____，但______的粒子，称为中子。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___________组成，质子和中子统称为_____。
α粒子
原子核
相同
不带电
质子和中子
核子
4.原子核的符号
质子数
中子数
同一位置
[易错辨析]
(1)原子核的核子数等于质子数。( )
(2)原子核的电荷数不是它所带的电荷量。( )
(3)同位素具有不同的化学性质。( )
×
√
×
BC
[总结提升]
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。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。
(3)核电荷数与元素的原子序数相同，在中性原子中，核电荷数与核外电子数也相同。
1.(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
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。
BC
2.(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(　　)
C
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
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。
解析　钍核的质量数为234，质子数为90，A错误；铍核的质子数为4，中子数为5，B错误；同位素的质子数相同而中子数不同，即质量数不同，C错误，D正确。
D
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[基础巩固练]
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
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，揭示了原子核还可以再分，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。
B
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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
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。
C
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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(　　)
B
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
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4.关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法正确的是(　　)
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.人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
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射线的速度接近c，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射线是由原子核内的中子转化为质子时放出的电子，故C错误；人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故D正确。
D
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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。
B
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6.原子核能放射出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法正确的是(　　)
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　原子核是由质子和中子组成的。所放射出的三种射线是由于核内发生核反应所致，并不是原子核内有这三种粒子，D正确。
D
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7.一置于铅盒中的放射源发射的α、β、γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a和射线b分别为(　　)
D
A.α　β B.β　γ
C.γ　α D.γ　β
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解析　放射源发射的α、β和γ三种射线中，α射线的穿透本领最弱，一张普通的纸就能挡住，不会穿过铝箔；β射线和γ射线的穿透本领强，能穿透铝箔，故穿过铝箔的是β射线和γ射线，A、C错误；其中γ射线不带电(电中性)，在电场中不偏转，是射线a；β射线带负电，在电场中发生偏转，是射线b，故B错误，D正确。
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AC
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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。由此知这两种镭的原子核质子数均为88，核子数分别为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。
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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(　　)
B
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　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，故选项B正确。
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10.如图所示，铅盒A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，在小孔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(　　)
C
A.打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的电场强度适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
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11.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，则：
(1)该元素两种同位素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，试写出该元素的两种同位素的原子核符号。
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[拓展培优练]
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。
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