5.1 原子核的组成-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修三）

高中物理 选择性必修三 第五章 原子核 5.1 原子核的组成 天然放射现象及三种射线 知识点一 1．天然放射现象 (1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。 (2)天然放射现象：某些元素可以自发的放出射线 (3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。 (4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里在沥青铀矿中发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。 2．元素的放射性 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。 3．三种射线性质、特征比较 射线种类 组成 速度 贯穿本领 电离作用 α射线 α粒子是氦原子核He 约c 很小，一张薄纸就能挡住 很强 β射线 β粒子是高速电子流e 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱 γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小 4．三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较 图甲 图乙 (1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图甲所示。 (2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图乙所示。 原子核的组成 知识点二 1．质子的发现(如图所示)： 2． 中子的发现(如图所示)： 3．原子核的组成：由质子和中子组成，它们统称为核子。 4．原子核的符号： 5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素。例如，氢有三种同位素分别为H、H、H。 说明：同位素的化学性质相同，物理性质一般不同。 对三种射线的理解 考点一 【例1.1】(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　ACD　) A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 [解析：由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，故B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确。] 【例1.2】如图所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中__③④__是α射线，__①⑥__是β射线，__②⑤__是γ射线。 [解析：由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线。] 【练习1.1】下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　B　) A．α粒子散射现象 B．天然放射现象 C．光电效应现象 D．原子发光现象 [解析：α粒子散射现象表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故A错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内质子数、中子数发生变化，故B正确；光电效应现象是原子核外层电子脱离原子核内部的束缚而逸出，没有涉及原子核内部的变化，故C错误；原子发光现象是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及原子核内部的变化，故D错误。] 【练习1.2】(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　AC　) A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B．α射线和β射线的轨迹是抛物线 C．α射线和β射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b [解析：由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中带正电的α粒子受的洛伦兹力向上，带负电的β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，而γ射线不带电，做直线运动，故B错误，A、C正确；如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场时，由于α粒子速度约是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，故D错误。] 【练习1.3】(多选)图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是(　BC　) A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线 C．b为γ射线、c为α射线 D．b为α射线、c为γ射线 [解析：由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线。β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线。γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线。故选项B、C正确。] 原子核的组成 考点二 【例2.1】(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是(　ACE　) A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 [解析：密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，选项A正确；原子中存在原子核是卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，选项B、D错误；居里夫妇发现的钋和镭是从沥青铀矿中分离出来的，选项C正确；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了其比荷，选项E正确。] 【练习2.1】(多选)以下说法中正确的是(　CD　) A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电 B．原子核中的质子数一定与核外电子数相等 C．用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分 D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比，因此原子核内还存在一种不带电的中性粒子 [解析：原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错误；对于中性原子来说，原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B错误；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比，才确定原子核内必还有别的中性粒子，故D正确。] 【练习2.2】原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是(　D　) A．原子核中有质子、中子，还有α粒子 B．原子核中有质子、中子，还有β粒子 C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子 D．原子核中只有质子和中子 [解析：在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分。原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子。原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确。] 【例2.2】已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226。试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？ (3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？ [解析：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，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)镭核所带电荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C。 (3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，故核外电子数为88。] 【例2.3】(多选)已知Ra是Ra的一种同位素，则下列说法正确的是(　AC　) A．两者具有相同的质子数和不同的质量数 B．两者具有相同的中子数和不同的原子序数 C．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数 D．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质 [解析：同位素是同一种元素，故质子数、核外电子数及化学性质相同，但中子数不同，A、C正确，B、D错。] 【练习2.3】据最新报道，放射性同位素钬Ho在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是(　A　) A．32　　　　 B．67　　　　 C．99　　　　 D．166 [解析：根据原子核内各量的关系可知核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A正确，B、C、D错误。] 【练习2.4】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(　B　) A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核外有82个电子，核内有82个质子 C．核内有82个质子，207个中子 D．核内有125个核子 [解析：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。故选项B正确。] 【练习2.5】氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则下列说法正确的是(　A　) A．它们的质子数相等 B．它们的核外电子数不相等 C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等 [解析：它们是氢的同位素，所以它们的质子数相等，故A正确；原子的核外电子数与质子数相等，所以它们的核外电子数相等，故B错误；核子数即为质子数、中子数之和，也叫质量数，所以它们的核子数不相等，故C错误；左上角数字为质量数，左下角数字为质子数，所以它们的质子数相等而质量数不相等，因而其中子数不相等，故D错误。故选A。] 【练习2.6】(多选)下列说法正确的是(　BC　) 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 [解析：A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素，A错误；B选项中X核与Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确；C选项中X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确；U核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修三 第五章 原子核 5.1 原子核的组成 天然放射现象及三种射线 知识点一 1．天然放射现象 (1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。 (2)天然放射现象：某些元素可以自发的放出射线 (3)原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。 (4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里在沥青铀矿中发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。 2．元素的放射性 如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。 3．三种射线性质、特征比较 射线种类 组成 速度 贯穿本领 电离作用 α射线 α粒子是氦原子核He 约c 很小，一张薄纸就能挡住 很强 β射线 β粒子是高速电子流e 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱 γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小 4．三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较 图甲 图乙 (1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图甲所示。 (2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图乙所示。 原子核的组成 知识点二 1．质子的发现(如图所示)： 2． 中子的发现(如图所示)： 3．原子核的组成：由质子和中子组成，它们统称为核子。 4．原子核的符号： 5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称同位素。例如，氢有三种同位素分别为H、H、H。 说明：同位素的化学性质相同，物理性质一般不同。 对三种射线的理解 考点一 【例1.1】(多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　 　) A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 【例1.2】如图所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，__________是β射线，__________是γ射线。 【练习1.1】下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　 　) A．α粒子散射现象 B．天然放射现象 C．光电效应现象 D．原子发光现象 【练习1.2】(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　 　) A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B．α射线和β射线的轨迹是抛物线 C．α射线和β射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 【练习1.3】(多选)图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是(　 　) A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线 C．b为γ射线、c为α射线 D．b为α射线、c为γ射线 原子核的组成 考点二 【例2.1】(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是(　 　) A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 【练习2.1】(多选)以下说法中正确的是(　 　) A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电 B．原子核中的质子数一定与核外电子数相等 C．用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分 D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比，因此原子核内还存在一种不带电的中性粒子 【练习2.2】原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是(　 　) A．原子核中有质子、中子，还有α粒子 B．原子核中有质子、中子，还有β粒子 C．原子核中有质子、中子，还有γ粒子 D．原子核中只有质子和中子 【例2.2】已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226。试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？ (3)若镭原子呈电中性，它核外有几个电子？ 【例2.3】(多选)已知Ra是Ra的一种同位素，则下列说法正确的是(　 　) A．两者具有相同的质子数和不同的质量数 B．两者具有相同的中子数和不同的原子序数 C．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数 D．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质 【练习2.3】据最新报道，放射性同位素钬Ho在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是(　 　) A．32　　　　 B．67　　　　 C．99　　　　 D．166 【练习2.4】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．核外有82个电子，核内有82个质子 C．核内有82个质子，207个中子 D．核内有125个核子 【练习2.5】氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则下列说法正确的是(　 　) A．它们的质子数相等 B．它们的核外电子数不相等 C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等 【练习2.6】(多选)下列说法正确的是(　 　) 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 1 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