第15.2节 原子核的组成-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十五章 原子核 15.2 原子核的组成 课程标准 1. 了解发现质子和中子的实验和核反映方程。 2. 了解人工放射性。 物理素养 物理观念：通过发现质子和中子的实验建立原子核由中子和质子组成的物理观念。 科学思维：天然放射性和人工放射性的内在统一性。 科学探究：查阅文献了解人工放射性的最新进展和应用。 科学态度与责任：了解人工放射性在医学上的广泛应用，树立探索科学，造福人类的理想。 一、质子的发现 1． 1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变，用高速α粒子轰击原子核，使原子核放出了质子。 2． 实验步骤及结果： (1)适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好不出现闪光 (2)充入氮气后，荧光屏出现了闪光 3． 发现质子的核反应方程式： 例1. 卢瑟福通过原子核的人工转变实验发现了质子，实验中利用（ ） A. β粒子轰击氮核 B. α粒子轰击氮核 C. α粒子轰击铍核 D. β粒子轰击铍核 【答案】B 【解析】卢瑟福用高速α粒子轰击原子核，使原子核放出了质子，B正确。 二、中子的发现 1． 卢瑟福依据原子核的电荷数与质量数的差别，预见到原子核中应该存在质量与质子相等的、不带电的粒子，卢瑟福称其为中子。　 2． 1932年，查德威克用放射性元素钋发出的α射线轰击铍，证实了中子的存在。 查德威克用碰撞中的动量守恒和能量守恒分析得到不可见粒子是质量与质子几乎相等的、不带电的粒子，它正是卢瑟福预见的中子。中子的质量数与质子的相等，都是1，中子不带电，其电荷数为零。 物理学中用符号表示中子。 3． 发现中子的核反应方程式： 1．原子核(符号X) 2．基本关系 核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 例2.查德威克用 α 粒子轰击铍核，核反应方程式是42He+ 94Be→X+ 126 C，其中 X 是（ ） A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. 正电子 【答案】B 【解析】该核反应方程式是查德威克发现中子的方程式，X是中子，B正确。 三、同位素 1． 核子：将质子和中子统称为核子。 2． 同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素。 例如，、、、都是碳的同位素，自然界中是含量最多，占碳元素总量的 98.9%。 3． 同位素的化学性质相同，但物理性质不同。 4． 放射性同位素：有些同位素具有放射性，称为放射性同位素。 5． 原子序数大于83的天然元素都具有放射性。 四、人工放射性（人工合成放射性同位素） 1． 1932年，美国物理学家安德森发现正电子。正电子的质量和电荷量大小与电子相同，但电性与电子相反，正电子的符号是，它是人类发现的首个反物质基本粒子。 2． 1934年，居里夫妇用a 粒子轰击铝后，发现了放射性同位素，即人工制得放射性元素 核反应方程： 磷30具有放射性，发生正电子衰变，衰变方程： 磷30是首个人工合成放射性同位素。 3． 原子序数超过92的放射性同位素都是通过人工方法获得的。 现在，利用原子能反应堆和粒子加速器生成的同位素已经超过2000种，每种元素都有放射性同位素。 五、放射性同位素的应用 1． 检测：利用射线的穿透能力可以检查各种产品厚度、密封在容器中的液面高度等。 2． 放疗：放射性同位素放出的射线会致癌，但也用射线对某些癌症患者进行放射性治疗。 射线对迅速生长的癌细胞有破坏作用，但同时也会破坏周边的正常细胞。 3． 示踪：在某种元素中掺进适量的放射性同位素，放射性同位素会跟随这种元素一起运动。 通过探测放射性同位素放出的射线，就可以知道这种元素的踪迹，该放射性同位素称为示踪原子。 例3.（多选）关于放射性同位素，以下说法正确的是（       ） A．放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得 D．以上说法均不对 【答案】AB 【解析】AB．放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后生成新的原子核。故AB正确。 CD．放射性同位素天然衰变可以产生，也可以用人工方法制得，如粒子轰击铝核产生放射性同位素磷30，故CD错误。 题型01 发现质子的实验 例4. 卢瑟福发现质子，并第一次实现原子核人工转变的实验示意图是（ ） 【答案】D 【解析】A是天然放射性实验，B是查德威克发现中子实验，C是α粒子散射实验，D是卢瑟福发现质子实验。 BD都是原子核人工转变，但卢瑟福发现质子实验先于查德威克发现中子实验，所以D正确。 题型02 发现中子的实验 例5.（2024崇明二模）原子核内部有结构：卢瑟福发现了质子以后，猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子 X，后来科学家用 α 粒子轰击铍核实验证实了这一猜想，该核反应方程为：42He + 94Be → 126C+ mnX，则（ ） A．X 是中子，m = 1，n = 0 B．X 是电子，m = 1，n = 0 C．X 是中子，m = 0，n = 1 D．X 是电子，m = 0，n = 1 【答案】A 【解析】核反应方程遵循的电荷数和质量数守恒，故 4+9=12+m 2+4=6+n 解得 m=1，n=0，即X为中子，故A正确。 1．对微观世界的探索中，下列说法正确的是（　　） A．密立根最先发现了电子 B．汤姆孙最先通过油滴实验测出了电子的比荷 C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 D．人们认识到原子核具有复杂结构是从发现质子开始的 【答案】C 【解析】A．1897年汤姆孙发现电子，A错误； B．最先通过油滴实验测出了电子的比荷的物理学家是密立根，B错误； C．1911年，卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，否定了汤姆孙的枣糕式模型，C正确； D．人们认识到原子核具有复杂结构是从天然放射现象开始的，D错误。 2． 以下几个原子核反应中，X 代表α粒子的反应式是（ ） A. 42He＋94Be→126C＋X B. 23490Th→23491Pa＋X C. 21H＋31H→10n＋X D. 3015P→3014Si＋X 【答案】C 【解析】根据核反应方程的质量数和电荷数守恒，判断C中X是α粒子。 3． 第一次发现原子核的组成中有质子的是（ ） A. 光电效应现象 B. 天然放射现象 C. α粒子散射实验 D. 人工转变实验 【答案】D 【解析】第一次发现原子核的组成中有质子的是卢瑟福用α粒子轰击氮核，属于人工转变实验，D正确。 4． 在核反应方程 42He + 147N→178O +X 中，X 是（ ） A.电子 B. 光子 C. 质子 D. 中子 【答案】C 【解析】根据核反应方程的质量数和电荷数守恒，判断中X是质子，C正确。 5． 核反应方程 42He+94Be→126C+AZX 中的 AZX 是（ ） A. 11H B. 01e C. 0-1e D. 10n 【答案】D 【解析】根据核反应方程的质量数和电荷数守恒，判断中X是中子，D正确。 6．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为，对式中X、a、b的判断正确的是（　 ） A．X代表中子，a=17，b=1 B．X代表正电子，a=17，b=-1 C．X代表正电子，a=17，b=1 D．X代表质子，a=17，b=1 【答案】C 【解析】根据质量数、电荷数守恒可知 ， 因此X可表示为，为正电子，故ABD错误，C项正确。 7． 用中子轰击，产生和x；具有放射性，它衰变后变成和y，则x和y分别是（ ） A. 质子和α粒子 B. 电子和α粒子 C. α粒子和正电子 D. α粒子和电子 【答案】D 【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒，x的质量数=27+1=24=4，核电荷数=13-11=2，所以x是α粒子； y的质量数=24-24=0，核电荷数=11-12=-1，所以y是电子，D正确。 8． 在下列四个核反应方程中，x表示质子的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】根据质量数和电荷数守恒A中x是正电子，B中x是质子，C中x是电子，D中x是中子，B正确。 9．（2024虹口二模）查德威克用钋放出的 α 射线轰击铍，从而发现了中子。装置图中的粒子 B 为___________，发现中子的核反应方程为：94Be + 42He → _________ + 10n。 【答案】质子，126C 【解析】A为中子，B为质子。由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知该粒子的核电荷数位6，核子数为12，所以为126C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十五章 原子核 15.2 原子核的组成 课程标准 1. 了解发现质子和中子的实验和核反映方程。 2. 了解人工放射性。 物理素养 物理观念：通过发现质子和中子的实验建立原子核由中子和质子组成的物理观念。 科学思维：天然放射性和人工放射性的内在统一性。 科学探究：查阅文献了解人工放射性的最新进展和应用。 科学态度与责任：了解人工放射性在医学上的广泛应用，树立探索科学，造福人类的理想。 一、质子的发现 1． 1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变，用高速α粒子轰击原子核，使原子核放出了质子。 2． 实验步骤及结果： (1)适当选择铝箔的厚度，使荧光屏恰好不出现闪光 (2)充入氮气后，荧光屏出现了闪光 3． 发现质子的核反应方程式： 例1. 卢瑟福通过原子核的人工转变实验发现了质子，实验中利用（ ） A. β粒子轰击氮核 B. α粒子轰击氮核 C. α粒子轰击铍核 D. β粒子轰击铍核 二、中子的发现 1． 卢瑟福依据原子核的电荷数与质量数的差别，预见到原子核中应该存在质量与质子相等的、不带电的粒子，卢瑟福称其为中子。　 2． 1932年，查德威克用放射性元素钋发出的α射线轰击铍，证实了中子的存在。 查德威克用碰撞中的动量守恒和能量守恒分析得到不可见粒子是质量与质子几乎相等的、不带电的粒子，它正是卢瑟福预见的中子。中子的质量数与质子的相等，都是1，中子不带电，其电荷数为零。 物理学中用符号表示中子。 3． 发现中子的核反应方程式： 1．原子核(符号X) 2．基本关系 核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 例2.查德威克用 α 粒子轰击铍核，核反应方程式是42He+ 94Be→X+ 126 C，其中 X 是（ ） A. 质子 B. 中子 C. 电子 D. 正电子 三、同位素 1． 核子：将质子和中子统称为核子。 2． 同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素。 例如，、、、都是碳的同位素，自然界中是含量最多，占碳元素总量的 98.9%。 3． 同位素的化学性质相同，但物理性质不同。 4． 放射性同位素：有些同位素具有放射性，称为放射性同位素。 5． 原子序数大于83的天然元素都具有放射性。 四、人工放射性（人工合成放射性同位素） 1． 1932年，美国物理学家安德森发现正电子。正电子的质量和电荷量大小与电子相同，但电性与电子相反，正电子的符号是，它是人类发现的首个反物质基本粒子。 2． 1934年，居里夫妇用a 粒子轰击铝后，发现了放射性同位素，即人工制得放射性元素 核反应方程： 磷30具有放射性，发生正电子衰变，衰变方程： 磷30是首个人工合成放射性同位素。 3． 原子序数超过92的放射性同位素都是通过人工方法获得的。 现在，利用原子能反应堆和粒子加速器生成的同位素已经超过2000种，每种元素都有放射性同位素。 五、放射性同位素的应用 1． 检测：利用射线的穿透能力可以检查各种产品厚度、密封在容器中的液面高度等。 2． 放疗：放射性同位素放出的射线会致癌，但也用射线对某些癌症患者进行放射性治疗。 射线对迅速生长的癌细胞有破坏作用，但同时也会破坏周边的正常细胞。 3． 示踪：在某种元素中掺进适量的放射性同位素，放射性同位素会跟随这种元素一起运动。 通过探测放射性同位素放出的射线，就可以知道这种元素的踪迹，该放射性同位素称为示踪原子。 例3.（多选）关于放射性同位素，以下说法正确的是（       ） A．放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得 D．以上说法均不对 题型01 发现质子的实验 例4. 卢瑟福发现质子，并第一次实现原子核人工转变的实验示意图是（ ） 题型02 发现中子的实验 例5.（2024崇明二模）原子核内部有结构：卢瑟福发现了质子以后，猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子 X，后来科学家用 α 粒子轰击铍核实验证实了这一猜想，该核反应方程为：42He + 94Be → 126C+ mnX，则（ ） A．X 是中子，m = 1，n = 0 B．X 是电子，m = 1，n = 0 C．X 是中子，m = 0，n = 1 D．X 是电子，m = 0，n = 1 1．对微观世界的探索中，下列说法正确的是（　　） A．密立根最先发现了电子 B．汤姆孙最先通过油滴实验测出了电子的比荷 C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 D．人们认识到原子核具有复杂结构是从发现质子开始的 2． 以下几个原子核反应中，X 代表α粒子的反应式是（ ） A. 42He＋94Be→126C＋X B. 23490Th→23491Pa＋X C. 21H＋31H→10n＋X D. 3015P→3014Si＋X 3． 第一次发现原子核的组成中有质子的是（ ） A. 光电效应现象 B. 天然放射现象 C. α粒子散射实验 D. 人工转变实验 4． 在核反应方程 42He + 147N→178O +X 中，X 是（ ） A.电子 B. 光子 C. 质子 D. 中子 5． 核反应方程 42He+94Be→126C+AZX 中的 AZX 是（ ） A. 11H B. 01e C. 0-1e D. 10n 6．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为，对式中X、a、b的判断正确的是（　 ） A．X代表中子，a=17，b=1 B．X代表正电子，a=17，b=-1 C．X代表正电子，a=17，b=1 D．X代表质子，a=17，b=1 7． 用中子轰击，产生和x；具有放射性，它衰变后变成和y，则x和y分别是（ ） A. 质子和α粒子 B. 电子和α粒子 C. α粒子和正电子 D. α粒子和电子 8． 在下列四个核反应方程中，x表示质子的是（ ） A. B. C. D. 9．（2024虹口二模）查德威克用钋放出的 α 射线轰击铍，从而发现了中子。装置图中的粒子 B 为___________，发现中子的核反应方程为：94Be + 42He → _________ + 10n。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$