高中物理粤教版选修3-5学案 第四章+第一节+走进原子核+Word版含解析

第一节走进原子核
1．物体放射出射线的性质叫作放射性，具有放射性的元素叫作放射性元素。
2．人们认识到原子核具有复杂的结构是从发现天然放射现象开始的。
3．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，把它命名为质子。
4．卢瑟福预言了原子核内中子的存在，被他的学生查德威克用实验所证实。
5．原子核是由质子和中子组成的，组成原子核的质子和中子统称为核子。
放射性的发现
1.放射性
物体放射出射线的性质叫作放射性。
2．放射性元素
具有放射性的元素叫作放射性元素。
3．天然放射现象
(1)概念：物体自发地放出射线的现象叫天然放射现象，能自发地放出射线的元素叫天然放射性元素。
(2)天然放射现象的意义：射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分。实际上人们认识到原子核具有复杂的结构就是从发现天然放射现象开始的。
(1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。
(2)虽然具有天然放射性的元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少。
1．天然放射现象的发现揭示了(　　)
A．原子不可再分　　　　　　
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
解析：选C　天然放射现象说明原子核是有内部结构的，即原子核不是最小的结构，还可以再分，故选项C对。
原　子　核
1.原子核的组成
原子核由质子和中子组成，组成原子核的质子和中子统称为核子。
质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位。
2．原子核的电荷数
由于中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，故原子核所带电荷量总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数，用Z表示。
3．原子核的质量数
原子核的质量等于核内质子与中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，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，用A表示。
4．原子核的符号
X，其中X表示元素符号，A表示质量数，Z表示电荷数。
原子的质量与原子的质量数是两个不同的概念，原子的质量数是指原子的质量是原子质量单位的多少整数倍(近似)。要注意区分两点：其一，原子质量是有单位的量，而原子质量数则是无单位的；其二，严格讲原子质量数所表示的质量并不等于原子质量。
2．关于质子与中子的以下说法不正确的是(　　)
A．原子核是由质子与中子组成的
B．质子是卢瑟福发现的
C．卢瑟福预言了中子的存在，而由他的学生查德威克用实验所证实
D．中子也可能带电
解析：选D　卢瑟福在用α粒子轰击氮核的实验中发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克在用射线轰击铍核的实验中发现了中子。
原子核的组成
[例]　已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)Ra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？
[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)镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C。
(3)核外电子数等于核电荷数，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为洛伦兹力，故有qvB＝m，r＝，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
＝＝。
[答案]　(1)88　138　(2)1.41×10－17 C
(3)88　(4)
原子核的几个重要的等量关系：
(1)原子核的电荷数＝质子数(Z)＝原子序数＝中性原子的核外电子数。
(2)原子核的质量数＝核子数＝质子数＋中子数。
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．核外有82个电子，核内有82个质子
C．核内有82个质子，207个中子
D．核内有125个核子
解析：选B　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。只有选项B正确。
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．(天津高考)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是(　　)
A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
解析：选A　天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确。电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误。由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误。密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D错误。
2．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是(　　)
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
解析：选C　卢瑟福发现质子后，设想原子核只由质子组成，但核电荷数只是质量数的一半或少一些，这与假设相矛盾，因此他又设想原子核内除质子外还有不带电的中子存在，所以选项C正确。
3．原子核的表示符号为X，下列说法正确的是(　　)
A．原子核的质子数为A
B．原子的质量数为A
C．原子的质量数为Z
D．原子核的中子数为Z
解析：选B　由原子核的数学符号可知，原子核的质子数为Z，质量数为A，故选项B对。
4．下列说法正确的是(　　)
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B．原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等
C．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在
D．具有天然放射性的原子核由于不稳定而放出射线
解析：选D　原子中除含带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错。对中性原子来说质子数才跟核外电子数相等，故B错。卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在，故C错。放射性元素的原子核由于不稳定放出某种射线而变成新核，故D对。
5．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
解析：选B　天然放射现象说明原子核有复杂的结构，与原子核内部变化有关，故B对。
6．下列说法正确的是(　　)
A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构
B．卢瑟福在α粒子的散射实验中发现了电子
C．查德威克在原子核人工转变实验中发现了中子
D．爱因斯坦为解释光电效应的实验提出了光子假说
解析：选CD　卢瑟福首先提出原子的核式结构，故A错。卢瑟福在α粒子的散射实验中并没有发现电子，而是发现了质子，故B错。
7．元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b为正整数，下列说法中正确的是(　　)
A．a等于此原子核内质子数，b等于此原子核内中子数
B．a等于此原子核内中子数，b等于此原子核内质子数
C．a等于此元素中性状态的原子的核外电子数，b等于此原子核内质子数加中子数
D．a等于此原子核内质子数，b等于此原子核内核子数
解析：选CD　a表示原子的电荷数或质子数，b表示质量数或核子数，它等于质子数与中子数之和，故选项C、D对。
8．卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，下列说法正确的是(　　)
A．通过此实验发现了质子
B．实验中利用了放射源放出的γ射线
C．实验中利用了放射源放出的α射线
D．原子核在人工转变过程中，电荷数可不守恒
解析：选AC　卢瑟福通过用α粒子轰击氮核实验第一次打出了质子，A正确。实验中利用了放射源放出的α粒子而不是γ射线，故B错误，C正确。该实验电荷数一定保持守恒，D错误。
二、非选择题
9．用符号表示以下原子核：(1)铀238　(2)有6个中子的碳原子核　(3)核质量数为14的碳原子核
(4)核电荷数为8，核质量数为17的原子核　(5)α粒子
解析：X中A表示质量数，Z表示质子数。
答案：(1)U　(2)C　(3)C　(4)O　(5)He
10．有J、K、L三种原子核，已知J、K的核子数相同，K、L的质子数相同，试完成下列表格。
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
K
L
10
19
解析：质子数与原子序数相同，中子数等于质量数减去质子数。
答案：如下表所示。
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
9
9
K
10
18
10
8
L
10
19
10
9