高中物理原子核組成課件新人教版選修

一、三種射線的比較2.在電場、磁場中偏轉(zhuǎn)情況的比較(1)在勻強(qiáng)電場中，α射線偏轉(zhuǎn)較小，β射線偏轉(zhuǎn)較大，γ射線不偏轉(zhuǎn)，如圖.(2)在勻強(qiáng)磁場中，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.3.研究放射性的意義：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).

α、β、γ射線中的電子是從原子核中放出的，并不是從原子核外面的電子放出的.【典例1】將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是()

【解題指導(dǎo)】求解此題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、D.已知α粒子帶正電，β粒子帶負(fù)電，γ射線不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場中運(yùn)動受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場中受電場力方向，可知A、B、C、D四幅圖中α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,其半徑將數(shù)據(jù)代入,則α粒子與β粒子的半徑之比由此可見,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯誤.帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場,設(shè)初速度為v0,垂直電場線方向位移為x,沿電場線方向位移為y,則有消去t可得對某一確定的x值,α、β粒子沿電場線偏轉(zhuǎn)距離之比由此可見，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確.【規(guī)律方法】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，屬電磁波的一種.2.在電場或磁場中，通過其受力及運(yùn)動軌跡半徑的大小來判斷α和β射線偏轉(zhuǎn)方向，由于γ射線不帶電，故運(yùn)動軌跡仍為直線.3.α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強(qiáng)，γ射線穿透能力最強(qiáng)，而電離作用相反.【變式訓(xùn)練】（2011·浙江高考）關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B.β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C.γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D.通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性【解析】選D.α射線是在α衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是氦核，A錯誤；β射線是在β衰變中產(chǎn)生的，本質(zhì)是高速電子束，B錯誤；γ射線是發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)原子核發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生的電磁波，C錯誤；物質(zhì)的放射性由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),D正確.二、原子核的組成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.對核子數(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，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(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)量的總和，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)整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù).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)稱為原子核的質(zhì)量數(shù).因此，質(zhì)量數(shù)就是核子的個(gè)數(shù)，是一個(gè)純數(shù)字，它與質(zhì)量是不同的.如質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)相同均為1，但它們的質(zhì)量不同，中子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量約大一千八百分之一.【典例2】已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(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)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有幾個(gè)電子？

【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】(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)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.答案：(1)88

138

(2)1.41×10-17C

(3)88【互動探究】鐳有一種同位素，原子核質(zhì)量數(shù)是228，若讓以相同的速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，它們運(yùn)動的軌道半徑之比是多少？【解析】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的向心力為洛倫茲力，故有兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故答案：

【變式備選】在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，從A處垂直于磁場飛出一批速度相同的中子、質(zhì)子、電子、α粒子的粒子流，形成如圖所示的徑跡，則中子的徑跡是_____，質(zhì)子的徑跡是_____,電子的徑跡是_____，α粒子的徑跡是_____.【解析】中子不帶電，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，中子的徑跡是②；電子帶負(fù)電，在磁場中由左手定則可判斷①為電子的徑跡；質(zhì)子、α粒子帶正電，則粒子流向右偏轉(zhuǎn)，再由得比較得③為質(zhì)子的徑跡，④為α粒子的徑跡.答案：②③①④【典例】如圖為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置，M是顯微鏡，S是熒光屏，窗口F處裝鋁箔，氮?dú)鈴拈y門T充入，A是放射源，在觀察由質(zhì)子引起的閃爍之前需進(jìn)行必要調(diào)整的是()A.充入氮?dú)夂?，調(diào)整鋁箔厚度，使S上有α粒子引起的閃爍B.充入氮?dú)夂?，調(diào)整鋁箔厚度，使S上見不到質(zhì)子引起的閃爍C.充入氮?dú)馇?，調(diào)整鋁箔厚度，使S上能見到質(zhì)子引起的閃爍D.充入氮?dú)馇埃{(diào)整鋁箔厚度，使S上見不到α粒子引起的閃爍【解題指導(dǎo)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的是讓α粒子轟擊氮核產(chǎn)生的新粒子引起閃爍求解此題.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯^察α粒子轟擊氮核產(chǎn)生新核并放出質(zhì)子，所以實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整鋁箔的厚度，使α粒子恰好不能透過，但質(zhì)子仍能透過，故選D.一、選擇題1.以下實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明原子核內(nèi)有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的是()A.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B.原子發(fā)光產(chǎn)生明線光譜C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)D.天然放射現(xiàn)象【解析】選D.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)是光子說的實(shí)驗(yàn)依據(jù);原子發(fā)光產(chǎn)生明線光譜說明原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有核式結(jié)構(gòu)；天然放射現(xiàn)象中放射出的粒子是從原子核中放出的，說明原子核內(nèi)有復(fù)雜結(jié)構(gòu).2.氫有三種同位素，分別是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，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.它們的中子數(shù)相等【解析】選A、B.氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，C錯；質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，都為1，A、B正確；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，D錯.3.(2011·包頭高二檢測)用α粒子轟擊94Be時(shí)，得到126C,同時(shí)放出一種粒子.關(guān)于這種粒子，下列說法中不正確的是()A.它來自于原子核B.它能穿透幾十厘米厚的鉛板C.它在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.它是一種頻率很高的光子【解析】選B、D.因?yàn)?2He+94Be

126C+10n,所以釋放的粒子為中子，它來自于原子核，在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其穿透力較強(qiáng)，但并不能穿透幾十厘米厚的鉛板.A、C正確，B、D錯誤.4.(2011·西寧高二檢測)如圖，X為未知的放射源，L為薄鋁片.若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減??；在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變.則X可能是()A.α和β的混合放射源B.純α放射源C.α和γ的混合放射源D.純γ放射源【解析】選C.本題考查三種射線的特點(diǎn).由于α粒子的貫穿本領(lǐng)較小，在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上薄鋁片后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明含有α粒子；在薄鋁片L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明穿過鋁片的是γ射線而不是β射線，因此放射源為α和γ的混合放射源.故正確選項(xiàng)為C.

【方法技巧】三種射線的判斷方法(1)根據(jù)射線在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡和左手定則進(jìn)行判斷，同時(shí)結(jié)合半徑公式進(jìn)行分析.(2)根據(jù)射線在電場中的運(yùn)動軌跡結(jié)合彎曲程度進(jìn)行判斷.5.已知22888Ra是22688Ra的一種同位素，則下列說法正確的是()A.它們具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)B.它們具有相同的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)C.它們具有相同的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D.它們具有相同的核外電子數(shù)和不同的化學(xué)性質(zhì)【解析】選A、C.原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的，且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88，核子數(shù)分別為228和226，中子數(shù)分別為140和138；原子的化學(xué)性質(zhì)由核外電子數(shù)決定，因?yàn)樗鼈兊暮送怆娮訑?shù)相同，所以它們的化學(xué)性質(zhì)也相同.故正確答案為A、C.6.由原子核符號23592U，可知()A.23592U原子核中有質(zhì)子92個(gè)B.23592U原子核中有電子92個(gè)C.23592U原子核中有中子235個(gè)D.23592U原子核中有中子143個(gè)【解析】選A、D.原子核符號為AZX,A為核子數(shù)，Z為質(zhì)子數(shù)，可見23592U原子核中核子數(shù)是235個(gè)，質(zhì)子數(shù)是92個(gè)，中子數(shù)為235-92=143個(gè)，故B、C錯誤，A、D正確.7.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】選D.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，在回到低能級時(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.8.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，則下面說法中正確的有()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，則屏上的亮斑可能只剩下b【解析】選A、C.由左手定則可知，粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場中，α粒子受到的洛倫茲力向上，β粒子受到的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧.由于α粒子速度約是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不可能都做直線運(yùn)動，本題選A、C.二、非選擇題9.(2011·韶關(guān)高二檢測)如圖所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置.假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的_____射線對控制厚度起主要作用.當(dāng)探測接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會通過自動裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得_____些.【解析】因β射線能穿過幾毫米的鋁板，故β射線對厚度起主要作用.通過鋁板的粒子數(shù)超標(biāo)是指通過鋁板的粒子個(gè)數(shù)太多，鋁板的厚度偏薄，應(yīng)加大鋁板的厚度，即將M、N兩軋輥間距離調(diào)大一些.答案：β大10.在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn)：在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中，有一個(gè)能產(chǎn)生α、β、γ三種射線的射線源.從射線源射出的一束射線垂直于電場方向射入電場，如圖所示.在與射線源距離為H高處，水平放置兩張疊放著的、涂藥面朝下的印像紙(比一般紙厚且涂有感光藥的紙)，經(jīng)射線照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影.(1)上面的印像紙有幾個(gè)暗斑？各是什么射線的痕跡？(2)下面的印像紙顯出三個(gè)