第5章 1 原子核的组成 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（人教版2019，津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕）

DIWUZHANG 第五章 1　原子核的组成 1 学习目标 1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象。 2.了解三种射线的本质，知道其特点(重难点)。 3.知道原子核的组成和同位素的概念，会正确书写原子核符号(重点)。 2 内容索引 一、天然放射现象 二、射线的本质 课时对点练 三、原子核的组成 3 一 天然放射现象 4 1.1896年，法国物理学家_________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。 2.物质发出_____的性质称为放射性，具有_______的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出_____的现象，叫作天然放射现象。 3.原子序数_____83的元素，都能自发地发出射线，原子序数__________ 83的元素，有的也能发出射线。 贝克勒尔 放射性 射线 射线 大于 小于或等于 (2022·清远市高二期末)下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是 A.光电效应 B.α粒子的散射 C.天然放射现象 D.康普顿效应 例1 √ 光电效应表明了光具有粒子性，故A错误； α粒子的散射实验表明原子具有核式结构，故B错误； 天然放射现象反映了原子核具有复杂的结构，故C正确； 康普顿效应说明光具有粒子性，光子和实物粒子一样，具有能量和动量，故D错误。 二 射线的本质 7 如果α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？ 答案　α射线：在磁场中向左偏转，由左手定则可判断α粒子带正电。 β射线：在磁场中向右偏转，由左手定则可判断β粒子带负电。 γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。 1.α射线： (1)是高速_______，其组成与___原子核相同，符号为 ，带电荷量为__，质量是氢原子的4倍。 (2)速度可以达到光速的____。 (3)电离作用____，穿透能力_____，在空气中只能前进______，用一张纸就能把它挡住。 梳理与总结 粒子流 氦 2e 强 较弱 几厘米 2.β射线： (1)是高速_______，符号为 ，带电荷量为____。 (2)它的速度可接近光速。 (3)电离作用_____，穿透能力_____，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的_____。 电子流 －e 较弱 较强 铝板 3.γ射线： (1)是能量很高的_______，波长很短，波长在10－10 m以下。 (2)不带电，静止质量为0。 (3)电离作用_____，穿透能力_____，甚至能穿透几厘米厚的_____和几十厘米厚的混凝土。 电磁波 更弱 更强 铅板 (1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。 (　　) (2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。 (　　) (3)放射性元素的放射性都是自发的现象。 (　　) (4)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。 (　　) (5)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。 (　　) (6)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。 (　　) × × × × √ √ 辨析 (多选)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑。下列说法正确的是 A.电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线 B.电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线 C.电场方向竖直向上，到达P点的是β射线 D.电场方向竖直向下，到达P点的是α射线 例2 √ √ 13 α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL′纸板，只有β、γ两种射线穿过纸板到达MM′荧光屏，其中γ射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β 射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下的静电力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。 14 (多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是 例3 √ √ 15 已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受静电力方向不同，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需要进一步判断。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半 径 ，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为： 带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为y，α、β粒子沿电场偏转距离之比为： 三种射线在磁场中偏转情况的分析 1.γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。 2.α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为： 总结提升 所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为 3.α射线和β射线在磁场中偏转的特点：在匀强磁场中，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨迹半径小， 偏移量大，根据 。 所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为 。 总结提升 三 原子核的组成 20 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。 (1)人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？ 答案　说明质子是原子核的组成部分。 (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 答案　说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 1.质子p： (1)1919年，卢瑟福用______轰击氮原子核发现了质子。 (2)质子带___电，电荷量与一个_____电荷量相等，质子的质量为mp＝1.672 621 898×10－27 kg。 梳理与总结 α粒子 正 电子 2.中子n： (1)卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。 (2)中子的质量为mn＝1.674 927 471×10－27 kg。 3.原子核的组成：原子核由_____和_____组成，质子和中子统称为_____。 4.原子核的符号 质子 中子 核子 5.同位素：核中_______相同而______不同的原子，在元素周期表中处于________，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号分别是 。 质子数 中子数 同一位置 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问： (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ 例4 答案　88　138 原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，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)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e＝1.6×10－19 C) 答案　88　1.408×10－17 C 镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z＝88， Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。 (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ 答案　88 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故有 二者的速度相同，又由于同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同， 答案　113∶114 总结提升 总结提升 2.基本关系 (1)核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数； (2)质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。 A.它们的质子数和核外电子数都相等 B.它们的质子数和中子数都相等 C.它们的核子数和中子数都相等 D.它们的中子数和核外电子数都相等 例5 √ 具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同原子互为同位素。核外电子数和质子数相等，所以它们的质子数和核外电子数都相等，但是中子数不同，质子和中子统称为核子，由于中子数不同，所以它们的核子数不相等，故选A。 总结提升 同位素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但中子数不同，所以物理性质不同。 四 课时对点练 考点一　天然放射现象　射线的本质 1.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是 A.法国物理学家贝克勒尔发现了X射线 B.德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线 C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子 D.居里夫妇通过实验发现了中子 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 基础对点练 7 √ 13 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误； 德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误； 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确； 查德威克通过实验发现了中子，D错误。 13 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2.(2022·哈尔滨市高二期末)在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是 A.γ、β、α B.β、γ、α C.α、β、γ D.α、γ、β 13 √ α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确。 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中 A.C为氦核组成的粒子流 B.B的穿透能力最弱 C.A的电离能力最强 D.B为比X射线波长更长的光子流 √ 从三束射线在电场中运动径迹可以看出，A为α射线，电离能力最强，B为γ射线，穿透能力最强，γ射线是波长比X射线波长更短的光子流；C为β射线，故C正确。 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 考点二　原子核的组成 4.(2022·咸阳市高二期末)卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是 A.原子核外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 √ 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 当卢瑟福发现质子后，接着又发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或者更少一些，因此猜想在原子核内还存在有质量且不带电的中性粒子，故选C。 13 5.(2022·濮阳市高二期末)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.核内有82个电子、125个中子 C.核内有82个质子、207个中子 D.核内有82个质子、207个核子 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 √ 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 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(核子数)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个，故D正确，A、B、C错误。 13 A.它们具有相同的质子数和不同的质量数 B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数 C.它们具有相同的核电荷数和不同的质子数 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 √ 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13 的质子数与核电荷数均为88，质量数为228， 的质子数与核电荷数均为88，质量数为226，两者具有相同的质子数和不同的质量数，A正确，C错误； 的原子序数为88，中子数为228－88＝140， 的原子序数为88，中子数为226－88＝138，两者具有不同的中子数和相同的原子序数，B错误； 原子的核外电子数与核内质子数相等，而核外电子数决定了原子的化学性质，两者质子数相等，则具有相同的核外电子数与化学性质，D错误。 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 7.(多选)下列说法正确的是 √ √ 13 46 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 13 的质子数不同，不是互为同位素，A错误； 质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确； 内中子数为n－m， 内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确； 核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。 47 8.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 能力综合练 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13   磁场方向 到达O点射线 到达P点射线 A 竖直向上 β射线 α射线 B 竖直向下 α射线 β射线 C 垂直线面向里 γ射线 β射线 D 垂直线面向外 β射线 γ射线 √ 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13 由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O处亮斑为γ射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，正确选项为C。 9.如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线 A.向右偏 B.向左偏 C.直线前进 D.无法判断 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 √ 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 γ射线不带电，故在电磁场中不偏转，β粒子带负电，且不偏转，说明所受静电力与洛伦兹力平衡，故 Eq＝Bqv，即 ，α粒子的速度远小于β粒子的 速度，因此α粒子受向右的静电力大于向左的洛伦兹力，故α射线向右偏，A正确，B、C、D错误。 7 2 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 10.(多选)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如 的镜像核，同样 的镜像核。下列说法正确的是 13 √ √ √ 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和，可知 的质子数与中子数互换了，互为镜像核； 的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确； 的质子数为7，中子数为8；而 的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误； 互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确。 13 11.(2022·衡水市高二月考)下列表示某种元素的各同位素的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13 √ 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 各同位素的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误。 同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A＝N＋Z，且质子数不可能为零即Z>0为常数，中子数可能为零即N≥0，整理得N＝A－Z，A－N和N－A图像应该与A轴有截距，故A、D错误。 13 12.(2022·西安市高二期末)一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是 A.射到b处的一定是α射线 B.射到b处的一定是β射线 C.射到b处的可能是γ射线 D.射到b处的可能是α射线 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 √ 13 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受静电力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误； α射线和β射线在电场、磁场中受到静电力和洛伦 13 兹力，若α射线打在a点，则有Eqα＝Bqαvα，对β射线vβ>vα，则Bqβvβ>Eqβ，此时β射线打到b点，若β射线打在a点，则Bqβvβ＝Eqβ，对α射线有Bqαvα<Eqα，此时α射线打到b点，故射到b处的可能是α射线，也可能是β射线。A、B错误，D正确。 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13.如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为 A.α射线和β射线的混合放射源 B.α射线和γ射线的混合放射源 C.β射线和γ射线的混合放射源 D.α射线、β射线和γ射线的混合放射源 13 √ 1 3 4 5 6 8 9 10 11 12 7 2 13 将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光 屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源是α射线和γ射线的混合放射源，故选项B正确，A、C、D错误。 He e ＝··＝××≈。由此可见，A正确，B错误。 r＝ ＝··＝××≈。由此可见，C错误，D正确。 x＝at2＝·2∝ ＝××≈37＞1。 ＝××≈＜1 qvB＝得R＝∝ H、H、H 解得r＝ qvB＝m (4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的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？ 故＝＝＝。 原子核 1.原子核(符号X) (2022·遂宁市高二期末)氢的三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)和氚(H)，下列说法正确的是 6.镭Ra是镭Ra的一种同位素，下列说法正确的是 镭Ra 镭Ra Ra Ra A.X与Y互为同位素 B.X与Y互为同位素 C.X与Y中子数相同 D.U核内有92个质子，235个中子 X核与Y核 X核与Y核 X核 Y核 U v＝ He是H H也是He A.N和C互为镜像核 B.N和O互为镜像核 C.N和O互为镜像核 D.互为镜像核的两个核质量数相同 和C N N和O N O $$