第5章 第1节 原子核的组成-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用Word(教科版)

第1节　原子核的组成 1．掌握原子核的组成，知道同位素的概念。　2.掌握质量数、中子数和质子数间的关系。 3．知道核力是四种基本相互作用中的强相互作用。　 一、原子核的组成 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用____________轰击氮原子核，发现了氢原子核，即质子从氮原子核中被打了出来。由于从各种原子核里都能打出__________来，可以证实________普遍存在于原子核之中，是原子核的组成成分。 2．中子的预言：发现了电子和质子之后，人们最初猜测原子核就是由电子和质子组成的。实验结果显示，带正电的质子的质量大体上只占原子核质量的一半。________________在1920年提出猜测：核内可能还存在一种____________的粒子。 3．中子的发现：________________用α粒子轰击铍时，得到了一种不带电的粒子，它的质量几乎与质子相等。他将这种粒子命名为________。 4．原子核的组成 (1)原子核是由________和________组成的，质子和中子统称为________。 (2)原子核所带的电荷数就等于它的质子数，原子序数为Z的原子核中有Z个质子。原子核中的中子数N和质子数Z的和用A表示，即A＝__________，A叫原子核的____________。 (3)原子核通常用符号X表示，如图所示。其中X表示该核所属的化学元素符号，在元素符号的左下角和左上角分别标出它的____________和____________。 二、同位素 1．原子序数相同而____________不同的原子核互称为同位素。例如，氢有三种同位素，叫作氕(氢)、氘(重氢)、氚(超重氢)，分别用H、H、H来表示。 2．同位素具有相同的________性质，但由于中子数不同，它们的某些物理性质会有所不同，因此用途也有所不同。 三、核力 将原子核中的核子结合在一起的，核子之间的相互作用力，称为核力，它属于四种基本相互作用中的强相互作用。 判断下列说法是否正确。 (1)原子核的核子数等于质子数。(　　) (2)原子核是由质子和电子构成的。(　　) (3)质量较大的原子核中，中子数往往大于质子数。(　　) (4)同位素在周期表中的位置相同，具有相同的化学性质。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ [答案自填] α粒子　质子　质子　卢瑟福　电中性　查德威克　中子　质子　中子　核子　Z＋N　质量数　电荷数　质量数　中子数　化学 知识点一　原子核的组成 查德威克实验示意图如图所示，用天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B。 试探究：(1)在这个实验中粒子流A是什么粒子？ (2)粒子流B又是什么粒子？ [提示]　(1)A为中子流。 (2)B为质子流。　 1．原子核 2．基本关系 (1)符号：X。 (2)基本关系：原子核的电荷数(Z)＝核内的质子数＝元素的原子序数＝核外电子数。 原子核的质量数(A)＝核内的核子数＝质子数＋中子数。 3．三个概念 (1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数。 (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数，简称核电荷数。 (3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数。 角度1　原子核的组成 　(2024·陕西咸阳期末)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 [解析]　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，即中子。 [答案]　C 角度2　原子核的有关计算 　(2024·河南濮阳期末)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 [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，则核外电子数为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。 [答案]　D 角度3　原子核的符号表示 　α粒子可以表示为He，He中的4和2分别表示(　　) A．4为核子数，2为中子数 B．4为质子数和中子数之和，2为质子数 C．4为核外电子数，2为中子数 D．4为中子数，2为质子数 [解析]　根据X所表示的意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数。He中的2表示的是质子数或核外电子数，He中的4表示的是核子数，故B正确。 [答案]　B 知识点二　同位素的特点 角度1　同位素的理解 　(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，下列说法正确的是(　　) A．它们的质子数相等 B．若为中性原子，则它们的核外电子数相等 C．它们的核子数相等 D．它们的化学性质相同 [解析]　氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，故C错误；由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同，都是1，故A、B正确；它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只是物理性质不同，故D正确。 [答案]　ABD 角度2　同位素的分析 　下列表示某种元素的各同位素间的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是(　　) [解析]　各同位素间的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，中子数也不同，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，中子数可能为零即N≥0，整理得N＝A－Z，A－N图像和N－A图像应该与A轴有截距，故A、D错误。 [答案]　B 　117号元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子。 (1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？ (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？ (3)若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？ [解析]　(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数。故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子呈中性，故核外电子数等于核内质子数，也均为117。 (2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117＋176＝293，中子数为177的原子核的质量数为117＋177＝294。 (3)元素符号一般用X 表示，其中A表示质量数，Z表示核电荷数，中子数为176的原子核的符号为X，中子数为177的原子核的符号为X。 [答案]　(1)均为117　均为117　(2)293　294 (3)X　X 知识点三　对核力的理解 1．核力的性质 (1)核力是四种基本相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 (2)核力是短程力。约在10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时表现为引力，距离小于 0.8×10－15 m 时表现为斥力，距离超过1.5×10－15 m时核力几乎消失。 (3)核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 (4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。 2．原子核中质子与中子比例关系 (1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多。 (2)形成原因 ①若质子与中子成对地放在一起，人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。 ②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的原子核中子数要比质子数多。 ③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核， 一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。 　(多选)对于核力与四种基本相互作用，以下说法正确的是(　　) A．核力是弱相互作用力，作用力很小 B．核力是强相互作用的表现，是强力 C．核力使核子紧密结合为稳定的原子核 D．核力是万有引力在短距离内的表现 [解析]　核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围约10－15m，B正确，A、D错误；核力使核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核，C正确。 [答案]　BC 1．(原子核的组成)原子核符号C中，12表示(　　) A．电子数 B．质子数 C．中子数 D．核子数 解析：选D。在原子核的符号X中，X为元素符号，A表示质量数，Z表示电荷数(即原子序数)，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数，因此原子核符号C中，12表示核子数。 2．(原子核的组成)若用x代表一个中性原子核外的电子数，y代表此原子核内的质子数，z代表此原子核内的中子数，则对Th的原子来说(　　) A．x＝90　y＝90　z＝234 B．x＝90　y＝90　z＝144 C．x＝144　y＝144　z＝90 D．x＝234　y＝234　z＝324 解析：选B。在Th的原子中，左下角标为质子数，左上角标为质量数，则y＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，即z＝234－90＝144，B正确。 3．(同位素的特点)(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 解析：选BC。 X核与Y核的质子数不同，不互为同位素，A错误；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；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。 4．(对核力的理解)(多选)对核力的认识，下列说法正确的是(　　) A．任何核子之间均存在核力 B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 C．核力只存在于质子之间 D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力 解析：选BD。由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m内的核子之间存在核力，核力发生在相邻核子之间。 学科网（北京）股份有限公司 $