人教版物理選修3-5講義第19章1原子核的組成Word版含答案

1原子核的組成[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律.2.理解三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場(chǎng)區(qū)分它們．(重點(diǎn))3.掌握原子核的組成，知道核子和同位素的概念．(重點(diǎn))4.掌握質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)和核子數(shù)間的關(guān)系．(重點(diǎn))一、天然放射現(xiàn)象及三種射線1．天然放射現(xiàn)象(1)1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性．(2)①放射性：物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)．②放射性元素：具有放射性的元素．③天然放射現(xiàn)象：放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(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)．2．三種射線(1)α射線：實(shí)際上就是氦原子核，速度可達(dá)到光速的eq\f(1,10)，其電離能力強(qiáng)，穿透能力較差，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋?。?2)β射線：是高速電子流，它速度很大，可達(dá)光速的99%，它的穿透能力較強(qiáng)，電離能力較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．(3)γ射線：呈電中性，是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下，它的電離作用更小，但穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土．二、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(如圖所示)2．中子的發(fā)現(xiàn)(如圖所示)3．原子核的組成由質(zhì)子和中子組成，它們統(tǒng)稱為核子．4．原子核的符號(hào)5．同位素具有相同質(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，它們互稱同位素．例如，氫有三種同位素，eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)放射性元素發(fā)出的射線的強(qiáng)度可以人工控制． (×)(2)放射性元素的放射性都是自發(fā)的現(xiàn)象． (√)(3)γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱． (√)(4)原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)． (×)(5)在元素周期表中處在同一位置上，而質(zhì)量數(shù)不同的元素叫同位素． (√)2．(多選)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α射線，但不能擋住β射線和γ射線B．某原子核在放出γ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α射線D．β粒子是電子，但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子[解析]由三種射線的本質(zhì)和特點(diǎn)可知，α射線穿透本領(lǐng)最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是一種波長很短的光子，不會(huì)使原核變成新核．三種射線中α射線電離作用最強(qiáng)，故C正確；β粒子是電子，來源于原子核，故D正確．[答案]ACD3．據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥eq\o\al(166,67)Ho在醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A．32B．67C．99D．166[解析]根據(jù)原子核內(nèi)各量的關(guān)系可知核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝67，中子數(shù)為166－67＝99，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99－67＝32，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)．[答案]A對(duì)三種射線的理解1．α、β、γ射線性質(zhì)、特征比較射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用α射線α粒子是氦原子核eq\o\al(4,2)He約eq\f(1,10)c很小，一張薄紙就能擋住很強(qiáng)β射線β粒子是高速電子流eq\o\al(0,－1)e接近c(diǎn)很大，能穿過幾毫米厚的鋁板較弱γ射線波長很短的電磁波等于c最大，能穿過幾厘米厚的鉛板很小2．三種射線在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大，β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖所示．(2)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，α射線偏離較小，β射線偏離較大，γ射線不偏離，如圖所示．3．元素的放射性如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響．也就是說，放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性僅與原子核有關(guān)．因此，原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子核也存在著一定結(jié)構(gòu)．【例1】(多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法中正確的有()A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線B．α射線和β射線的軌跡是拋物線C．α射線和β射線的軌跡是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b[解析]由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中帶正電的α粒子受的洛倫茲力向上，帶負(fù)電的β粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧．而γ射線不帶電，做直線運(yùn)動(dòng)．所以B錯(cuò)誤，A、C正確；如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，由于α粒子速度約是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．[答案]AC三種射線的比較方法(1)知道三種射線帶電的性質(zhì)，α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電．α、β是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種．(2)在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中，通過其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來判斷α和β射線，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線．(3)α射線穿透能力較弱，β射線穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)．1．如圖所示，放射性元素鐳釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中________是α射線，________是β射線，________是γ射線．[解析]由放射現(xiàn)象中α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電，結(jié)合在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可知②⑤是γ射線，③④是α射線．[答案]③④、①⑥、②⑤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．2．原子核的符號(hào)和數(shù)量關(guān)系(1)符號(hào)：eq\o\al(A,Z)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)若鐳原子呈電中性，它核外有幾個(gè)電子？(4)eq\o\al(228,88)Ra是鐳的一種同位素，讓eq\o\al(226,88)Ra和eq\o\al(228,88)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？[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N＝A－Z＝226－88＝138.(2)鐳核所帶電荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C.(3)鐳原子呈電中性，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)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力，故有Bqv＝meq\f(v2,r)，r＝eq\f(mv,qB).兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故eq\f(r226,r228)＝eq\f(226,228)＝eq\f(113,114).[答案](1)88138(2)1.41×10－17C(3)88(4)113∶114原子核的“數(shù)”與“量”辨析(1)核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量．(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同．原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫做核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和．2．(多選)下列說法正確的是()A．eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n,m－1)Y互為同位素B．eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－1,m)Y互為同位素C．eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－2,m－2)Y中子數(shù)相同D．eq\o\al(235,92)U核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子，235個(gè)中子[解析]A選項(xiàng)中，eq\o\al(n,m)X核與eq\o\al(n,m－1)Y核的質(zhì)子數(shù)不同，不能互為同位素；B選項(xiàng)中eq\o\al(n,m)X核與eq\o\al(n－1,m)Y核質(zhì)子數(shù)都為m，而質(zhì)量數(shù)不同，則中子數(shù)不同，所以互為同位素；C選項(xiàng)中eq\o\al(n,m)X核內(nèi)中子數(shù)為n－m，eq\o\al(n－2,m－2)Y核內(nèi)中子數(shù)為(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子數(shù)相同；eq\o\al(235,92)U核內(nèi)有143個(gè)中子，而不是235個(gè)中子．[答案]BC課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)1.物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性．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．2．α射線是高速氦核流，β射線是高速電子流，γ射線是光子流．3．原子核由質(zhì)子和中子組成．盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核獲得了質(zhì)子，查德威克證實(shí)了中子的存在.1．(多選)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．原子核中的質(zhì)子數(shù)一定與核外電子數(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)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比，因此原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子[解析]原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故A錯(cuò)；對(duì)于中性原子來說，原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)；正是用α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)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比，才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子．故D正確．[答案]CD2．原子核中能放出α、β、γ射線，關(guān)于原子核的組成，下列說法正確的是()A．原子核中有質(zhì)子、中子，還有α粒子B．原子核中有質(zhì)子、中子，還有β粒子C．原子核中有質(zhì)子、中子，還有γ粒子D．原子核中只有質(zhì)子和中子[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α粒子的來源，不能據(jù)此認(rèn)為α粒子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β粒子．原子核發(fā)出射線后處于高能級(jí)，在回到低能級(jí)時(shí)多余的能量以γ光子的形式輻射出來，形成γ射線，故原子核里也沒有γ粒子，故D正確．[答案]D3．在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其監(jiān)測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如圖所示．該裝置中探測(cè)器接收到的是()A．X射線B．α射線C．β射線D．γ射線[解析]放射源放出的是α射線、β射線、γ射線，無X射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；另外α射線穿透本領(lǐng)最弱，一張紙就能將其擋住，而β射線穿透本領(lǐng)較強(qiáng)能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線穿透本領(lǐng)最強(qiáng)可以穿透幾厘米厚的鉛板，而要穿過軋制鋼板只能是γ射線，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確