高中物理 第十九章 原子核 1 原子核的組成學(xué)案(新人教版)選修3-5

1、第十九章原子核1原子核的組成目標(biāo)定位1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射現(xiàn)象.2.能說出原子核的組成，能記住三種射線的特性3會(huì)正確書寫原子核符號(hào)一、天然放射現(xiàn)象11896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性2物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象3原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線4瑪麗居里和她的丈夫皮埃爾居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素，命名為釙(Po)和鐳(Ra)二、射線到底是什么圖19111三種射線：如圖1911中1是射線，2是射線，3是射線(1)

2、射線是高速粒子流，實(shí)際上是氦原子核，電荷數(shù)是2，質(zhì)量數(shù)是4(2)射線是高速電子流(3)射線是能量很高的電磁波2三種射線的特點(diǎn)(1)射線：粒子容易使空氣電離，但貫穿本領(lǐng)很弱(2)射線：粒子貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)，但電離能力較弱(3)射線：粒子電離本領(lǐng)很弱，但貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)三、原子核的組成1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想原子核內(nèi)存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子查德威克利用云室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了中子的存在，中子是原子核的組成部分3原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成4原子核的符號(hào)：X原子核的質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)元素符號(hào)核電荷

3、數(shù)原子核的質(zhì)子數(shù)，即原子的原子序數(shù)5同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素例如：氫有三種同位素H、H、H.一、三種射線的本質(zhì)及特點(diǎn)1、三種射線的性質(zhì)、特征比較種 類射線射線射線組 成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2ee0質(zhì) 量4mp(mp1.671027 kg)靜止質(zhì)量為零續(xù)表速 率0.1c0.99cc貫穿本領(lǐng)最弱用一張紙就能擋住較強(qiáng)能穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng)能穿透幾厘米的鉛板電離作用很強(qiáng)較弱很弱2.在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，射線偏轉(zhuǎn)較小，射線偏轉(zhuǎn)較大，射線不偏轉(zhuǎn)，如圖1912甲所示圖1912(2)在勻強(qiáng)磁

4、場(chǎng)中，射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，射線不偏轉(zhuǎn)，如圖乙所示例1一置于鉛盒中的放射源發(fā)射出的、和射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進(jìn)，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖1913所示，則圖中的射線a為_射線，射線b為_射線圖1913答案解析在三種射線中，射線帶正電，穿透能力最弱，射線不帶電，穿透能力最強(qiáng)；射線帶負(fù)電，穿透能力一般，綜上所述，結(jié)合題意可知，a射線應(yīng)為射線，b射線應(yīng)為射線借題發(fā)揮三種射線的比較方法：(1)射線是、三種射線中貫穿本領(lǐng)最弱的一種，它穿不過白紙(2)要知道三種射線的成分，貫穿本領(lǐng)和電離本領(lǐng)(3)要知道

5、、三種射線的本質(zhì)，、是實(shí)物粒子，射線是電磁波譜中的一員針對(duì)訓(xùn)練1天然放射性物質(zhì)的放射線包括三種成分，下列說法正確的是()A一張厚的黑紙能擋住射線，但不能擋住射線和射線B某原子核在放出射線后會(huì)變成另一種元素的原子核C三種射線中對(duì)氣體電離作用最強(qiáng)的是射線D粒子是電子，但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子答案ACD解析由三種射線的本質(zhì)和特點(diǎn)可知，射線貫穿本領(lǐng)最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住射線和射線，故A正確；射線是伴隨、衰變而產(chǎn)生的一種電磁波，不會(huì)使原核變成新核三種射線中射線電離作用最強(qiáng)，故C正確；粒子是電子，來源于原子核，故D正確二、原子核的組成1原子核的組成：原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中

6、子不帶電不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)并不相同原子核的直徑為10151014 m.2原子核的符號(hào)和數(shù)量關(guān)系：(1)符號(hào)：X.(2)基本關(guān)系：核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)3同位素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱為同位素例2已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)鐳核所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈現(xiàn)中性，它核外有幾

7、個(gè)電子？(4)Ra是鐳的一種同位素，讓Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比是多少？答案(1)88138(2)1.411017 C(3)88(4)113114解析因?yàn)樵有驍?shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的，原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和由此可得：(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138.(2)鐳核所帶電荷量QZe881.61019C1.411017C.(3)鐳原子呈中性，則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，故核外電子數(shù)為88.(4)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做

8、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力，故有Bqvm，兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故.借題發(fā)揮對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)(3)質(zhì)量數(shù)(A)：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)針對(duì)訓(xùn)練2在粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)中，粒子可以表示為He，He中的4和2分別表示()A4為核子數(shù)，2為中子數(shù)B4

9、為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)C4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù)D4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)答案B解析根據(jù)He所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù).He符號(hào)的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2，He符號(hào)左上角表示的是核子數(shù)，即為4，故選項(xiàng)B正確三種射線的特性1天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了()A原子不可再分B原子的核式結(jié)構(gòu)C原子核還可再分D原子核由質(zhì)子和中子組成答案C解析本題涉及物理學(xué)史的一些知識(shí)湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子說明原子可再分；盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)；貝克勒

10、爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明了原子核也有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分；盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用粒子轟擊鈹核打出了中子，使人們認(rèn)識(shí)到原子核是由質(zhì)子和中子組成的所以正確選項(xiàng)為C.2.圖1914(2013文昌高二檢測(cè))圖1914中P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束，以下判斷正確的是()Aa為射線、b為射線Ba為射線、b為射線Cb為射線、c為射線Db為射線、c為射線答案BC解析由題圖可知電場(chǎng)線方向向右，射線帶正電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向一致，故射線向右偏轉(zhuǎn)，即c為射線；射線帶負(fù)電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反，故射線

11、向左偏轉(zhuǎn)，即a為射線；射線不帶電不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即b為射線故選項(xiàng)B、C正確原子核的組成及同位素3氫有三種同位素，分別是氕(H)、氘(H)、氚(H)，則()A它們的質(zhì)子數(shù)相等 B它們的核外電子數(shù)相等C它們的核子數(shù)相等 D它們的化學(xué)性質(zhì)相同答案ABD解析氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)均相同，都是1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不相同，A、B兩項(xiàng)正確；同位素化學(xué)性質(zhì)相同，只是物理性質(zhì)不同，D正確4人類探測(cè)月球時(shí)發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為未來核聚變的重要原料之一，氦的該種同位素應(yīng)表示為()A.He B.He C.He D.He答案B解析氦的同

12、位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3，故應(yīng)表示為He，因此B正確(時(shí)間：60分鐘)題組一天然放射現(xiàn)象及三種射線的性質(zhì)1下列哪些事實(shí)表明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)()A粒子的散射實(shí)驗(yàn) B天然放射現(xiàn)象C陰極射線的發(fā)現(xiàn) DX射線的發(fā)現(xiàn)答案B解析從原子核里放出射線，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)2對(duì)天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A粒子帶正電，所以射線一定是從原子核中射出的B粒子帶負(fù)電，所以射線有可能是核外電子C粒子是光子，所以射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D射線、射線、射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的答案AD解析衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核放出的，衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋

13、放出電子，射線是伴隨衰變和衰變而產(chǎn)生的所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的3關(guān)于放射性元素發(fā)生衰變放射的三種射線，下列說法中正確的是()A三種射線一定同時(shí)產(chǎn)生B三種射線的速度都等于光速C射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核發(fā)射的D原子核衰變不能同時(shí)放射射線和射線答案C解析射線是在衰變或衰變后原子核不穩(wěn)定而輻射出光子形成4.圖1915放射性元素放出的射線，在電場(chǎng)中分成A、B、C三束，如圖1915所示，其中()AC為氦原子核組成的粒子流BB為比X射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光子流CB為比X射線波長(zhǎng)更短的光子流DA為高速電子組成的電子流答案C解析根據(jù)射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，可以判斷，A射線向電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)為帶正電的粒

14、子組成的射線，所以是射線；B射線在電場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，所以是射線；C射線在電場(chǎng)中受到與電場(chǎng)方向相反的作用力，應(yīng)為帶負(fù)電的粒子，所以是射線5.圖1916天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1916所示，由此可推知()A來自于原子核外的電子B的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子答案D解析本題考查衰變中三種射線，要求學(xué)生知道三種射線的貫穿本領(lǐng)及電離能力衰變的射線均來自于核內(nèi)，A錯(cuò)；從圖中可看出，一張紙能擋住射線，則射線一定是射線，其貫穿本領(lǐng)最差，電離能力最強(qiáng)，但不是電磁波，而是高速粒子流，B錯(cuò)；鋁板能擋住，而不能擋住，說明一定是射

15、線，其電離能力最弱，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，是一種電磁波，屬于原子核內(nèi)以能量形式釋放出來的以光速運(yùn)行的高能光子，D對(duì)題組二原子核的組成及同位素6關(guān)于質(zhì)子與中子，下列說法正確的是()A原子核(除氫核外)由質(zhì)子和中子構(gòu)成B質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子C盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在D盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在答案ABC解析原子核內(nèi)存在質(zhì)子和中子，中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子，盧瑟福只發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，以后又預(yù)言了中子的存在7原子核中能放出、射線，關(guān)于原子核的組成，以下說法中正確的是()A原子核中，有質(zhì)子、中子，還有粒子B原子核中，有質(zhì)子、中子，還有粒子C原子核中，有質(zhì)子、中子，還有粒子D原子核中，只有質(zhì)子和中子答

16、案D解析在放射性元素的原子核中，2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合得較緊密，有時(shí)作為一個(gè)整體放出，這就是粒子的來源說到底它仍是由質(zhì)子和中子組成的，不能據(jù)此認(rèn)為它是原子核的組成部分原子核里是沒有電子的，但中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子，并向核外釋放一個(gè)電子，這就是粒子原子核發(fā)生衰變后處于高能級(jí)，在回到低能級(jí)時(shí)多余的能量以粒子的形式輻射出來，形成射線故原子核里也沒有粒子8若用x代表一個(gè)中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對(duì)Th的原子來說()Ax90y90z234Bx90y90z144Cx144y144z90Dx234y234z324答案B解析質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)，中性原

17、子中：質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)，所以選B項(xiàng)9同位素是指()A質(zhì)子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子B核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子C核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子D中子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子答案A解析原子序數(shù)相同(即核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)相同)而質(zhì)量數(shù)不同(即核子數(shù)不同)的元素互為同位素10據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A32 B67 C99 D166答案A解析由題知該同位素核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)67，中子數(shù)為1666799，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為996732，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)11以下說法中正確的是()A原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B原子核中

18、的中子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子答案CD解析原子中除了有帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故A錯(cuò)；原子核中的中子數(shù)不一定跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)；正是用粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確題組三綜合應(yīng)用12茫茫宇宙空間存在大量的宇宙射線，對(duì)宇航員構(gòu)成了很大的威脅現(xiàn)有一束射線(含有、三種射線)，(1)在不影響和射線的情況下，如何用最簡(jiǎn)單的方法除去射線？圖1917(2)余下的這束和射線經(jīng)