第五章 第一节 原子核的组成-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂教师用书word（人教版）

本讲义聚焦“原子核的组成”核心知识点，从天然放射现象切入，系统梳理三种射线（α、β、γ）的本质与特性，进而探究原子核由质子和中子构成的组成规律，及同位素概念，构建完整知识脉络。 资料通过“探究导引”“实验分析”等环节，以磁场中射线偏转实验培养科学思维与探究能力，结合自我检测、跟踪训练等设计，课中辅助教师引导学生论证推理，课后助力学生巩固物理观念，查漏补缺。

第一节　原子核的组成 学习目标 核心素养 1.了解放射性及放射性元素的概念． 2．理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点． 3．了解原子核的组成，知道原子核的表示方法，掌握原子序数、电荷数、质量数之间的关系． 4．理解同位素的概念. 1.物理观念：放射性、三种射线、质子、中子、同位素． 2．科学思维：对三种射线本质的论证，原子核的组成及同位素的应用． 3．科学探究：通过利用磁场探究三种射线的本质，学习用α粒子轰击原子核发现核子， 4．物理方法：实验法、猜想法、计算法、假设法. [知识点1]　天然放射现象及三种射线　 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)①放射性：物质发射　射线　的性质． ②放射性元素：具有放射性的元素． ③天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象． (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·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为　钋(Po)和镭(Ra)　. 2．三种射线 (1)α射线：实际上就是　氦原子核　，速度可达到光速的，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用　一张纸　就能把它挡住． (2)β射线：是　高速电子流　，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，　电离　能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的　铝板　. (3)γ射线：呈电中性，是能量很高的　电磁波　，波长很短，在10－10 m以下，它的　电离　作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的　铅板　或几十厘米厚的混凝土． 说明：元素的放射性与它以单质还是化合物的形式存在无关，且天然放射现象不受任何物理变化、化学变化的影响． [知识点2]　原子核的组成　 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． [自我检测] 1．思维辨析 (1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制．( × ) (2)放射性元素的放射性都是自发的现象．( √ ) (3)γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．( √ ) (4)在元素周期表中处在同一位置上，而质量数不同的元素叫同位素．( √ ) 2．基础理解 汤姆孙通过确定阴极射线的电性和电荷量，猜测电子来源于原子，通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线，证明了电子是原子的组成部分；天然放射线是从原子核中射出的，使人们认识到原子核可分，进而才有质子、中子的发现． (1)质子由谁发现的？怎样发现的？ (2)中子是由谁发现的？依据是什么？ 答案：(1)卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现质子． (2)查德威克发现中子．发现依据：如果原子核中只有质子，那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比；但实际却是，绝大多数情况是前者的比值大些，卢瑟福猜想核内还有另一种粒子．查德威克通过实验证实了这个猜想． 对三种射线的理解 ◆[探究导引] 1896年，法国物理学家贝克勒尔首先发现了天然放射现象． 试探究：(1)贝克勒尔是根据什么发现的天然放射现象？ (2)贝克勒尔以后又是谁发现了两种更强的放射性元素？ 提示：(1)贝克勒尔是根据铀和含铀的矿物质能使用黑纸包住的照相底片感光，发现了天然放射现象． (2)后来玛丽·居里和她丈夫皮埃尔·居里发现了钋、镭两种放射性元素． ◆[探究归纳] 1．α、β、γ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 2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较 (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，如图所示． 3．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． [例1]　(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 思路点拨：(1)用左手定则可以判出其电性． (2)洛伦兹力不做功只改变速度方向，故轨迹是圆弧． [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． [答案]　AC [规律方法] 三种射线的比较方法 (1)知道三种射线带电的性质，α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电．α、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属于电磁波的一种． (2)在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线． (3)α射线穿透能力较弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强． ◆[跟踪训练] 1．关于α、β和γ三种射线，下列说法正确的是(　　) A．三种射线一定同时产生 B．三种射线的速度都等于光速 C．γ射线是处于激发态的原子核发射的 D．三种射线穿透能力由强到弱依次是α、β、γ射线 解析：C　[三种射线不一定同时产生，取决于放射性元素原子核内部结构，A错误；只有γ射线的速度等于光速，B错误；γ射线是处于激发态的原子核发射的，C正确；三种射线穿透能力从强到弱依次是γ、β、α射线，D错误．] 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． 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． 答案：③④、①⑥、②⑤ 原子核的组成 ◆[探究导引] 卢瑟福发现了质子，猜想预言了中子的存在，1932年卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想． 如图为查德威克实验示意图，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．因为石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的粒子流为中子流，从石蜡中打出的是质子流． ◆[探究归纳] 1．原子核的组成 原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．不同的原子核内质子和中子的个数并不相同． 2．原子核的符号和数量关系 (1)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． 3．同位素 原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素． [例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？ 思路点拨：(1)质子数与原子序数、核电荷数、中性原子的核外电子数相等． (2)质量数等于质子数与中子数之和． [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. [答案]　(1)88　138　(2)1.41×10－17 C　(3)88 [规律方法] 原子核的“数”与“量”辨析 (1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量． (2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对同位素的理解 3．(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：BC　[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．] [训练角度2]　原子核的组成 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 解析：B　[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．] 探测射线的方法 1．探测依据 (1)组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过过热的液体会产生气泡． (2)射线能使照相乳胶感光． (3)射线能使荧光物质产生荧光． 2．威耳逊云室 (1)原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹． (2)径迹仪器 [典例展示]　(多选)用α粒子照射充满氮气的云室，摄得如图所示的照片．下列说法正确的是(　　 ) A．A是α粒子的径迹　 B．B是α粒子的径迹 C．C是α粒子的径迹 D．C是质子的径迹 [解析]　入射的是α粒子，所以B是α粒子产生的径迹，质量大、电离作用强的新核O，径迹粗而短，故A是新核径迹．质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．所以正确选项为B、D. [答案]　BD 1．(原子核的组成)(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 解析：CD　[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．] 2．(原子核的组成)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 解析：D　[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．] 3．(三种射线)(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 解析：BC　[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．] 4．(三种射线)关于图中甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是(　　) A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电 D．丁图中1为α射线，它的电离作用很强，可消除静电 解析：D　[甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处也可以观察到很少的闪光点，故A错误；乙图中，处于基态的氢原子吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，基态氢原子跃迁到n＝2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即吸收能量为10.2 eV的光子，可以从基态跃迁到n＝2能级，能量为10.4 eV的光子不能被处于基态的氢原子吸收，故B错误；丙图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明锌板原来就带正电，故C错误；丁图中，根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，故D正确．] 5．(三种射线性质综合应用)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其监测装置由放射源、探测器等构成，如图所示． 问题探究：(1)该装置中探测器接收到的是哪种射线？ (2)如果钢板变厚了，会有什么变化？ 解析：(1)三种射线中，α射线用一张纸就能将其挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能穿透几厘米厚的铝板，这里是钢板，只能是γ射线． (2)钢板变厚，穿过的γ粒子数会明显减少． 答案：见解析 [基础达标练] 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．氦4核中有2个质子，2个中子 B．氦4核与氦3核不是互为同位素 C.Be中的质子数比中子数少2 D.Si中的质子数比中子数少2 解析：ACD　[氦4核中有2个质子，2个中子，故A正确；氦4核与氦3核是互为同位素，故B错误；Be中的质子数比中子数少2，故C正确；Si的质子数比中子数少2，故D正确．] 2．关于天然放射性，下列说法正确的是(　　) A．元素周期表中的所有元素都具有天然放射性 B．γ射线的实质是高速运动的电子流 C．放射性元素形成化合物后，该元素仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的电离能力最强 解析：C　[元素周期表中不是所有元素都具有天然放射性，故A错误；β射线实质是高速运动的电子流，γ射线是波长极短，频率极高的电磁波，故B错误；放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确；α、β和γ三种射线中，α射线的电离能力最强，而γ射线的穿透能力最强，故D错误．] 3．物理学是一门以实验为基础的科学，以下说法正确的是(　　) A．光电效应实验表明光具有波动性 B．电子的发现说明电子是构成物质的最小微粒 C．居里夫人首先发现了天然放射现象 D．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础 解析：D　[光电效应实验表明光具有粒子性，A项错误；电子的发现说明原子内部有着复杂的结构，原子是可以再分的，不能说明电子是构成物质的最小微粒，B项错误；贝克勒尔首先发现了天然放射现象，C项错误；α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，D项正确．] 4．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是(　　) A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源 解析：C　[在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透能力很弱的粒子，即α粒子；在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过薄铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．故选项C正确．] 5．(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．γ射线电离作用强而穿透能力较弱 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：ACD　[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，α、β、γ三种射线中，γ射线电离作用最弱，但其穿透能力最强，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．] 6．如图所示，放射源放在铅块中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源通过细孔放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是(　　) A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线 B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线 C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线 D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线 解析：B　[粒子垂直进入磁场，若带电则必受洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，轨迹为圆弧，而乙的运动轨迹为直线，可判定其为不带电粒子，即乙是γ射线；再根据左手定则，即可判断甲为β射线，丙为α射线，故B正确．] 7．α、β、γ三种射线穿透能力的示意图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲为α射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱 B．乙为β射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 C．丙为γ射线，它在真空中的传播速度是3.0×108 m/s D．以上说法都不对 解析：C　[α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较弱，γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土．α射线电离作用强，A选项错误；三种射线都来自原子核，B选项错误；γ射线是一种电磁波，在真空中的传播速度是3.0×108 m/s，C选项正确，D选项错误．] 8．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，如图所示射线偏转情况中正确的是(　　) 解析：AD　[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、负电荷在电场中受电场力方向不同，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．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为： ＝··＝××≈. 由此可见，A正确，B错误． 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： ＝··＝××≈ 由此可见，C错误，D正确．] [能力提升练] 9．某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(　　) 解析：C　[同位素的质子数相同，中子数不同，而质量数等于质子数加中子数，设质子数为Z，则有A＝N＋Z，所以C正确．] 10.如图所示，铅盒中的放射性物质从小孔中不断向外辐射含有α、β、γ三种射线的放射线(α射线的速度为0.1c，β射线的速度约为0.99c)，空间未加电场和磁场时，右边荧光屏M上仅在其中心O处有一光斑，若在该空间施加如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，荧光屏上显示出了两个亮点，关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况，以下说法正确的是(　　) A．可能是α、γ射线打在O点，β射线打在O点上方的某一点 B．可能是α、γ射线打在O点，β射线打在O点下方的某一点 C．可能是β、γ射线打在O点，α射线打在O点上方的某一点 D．可能是β射线打在O点，α、γ射线打在O点下方的某一点 解析：B　[因γ射线不带电，一定打在O点，若α粒子打到O点，则有Eq＝Bvαq.由于vα＝0.1c，vβ＝0.99c，对β粒子，必有Eq<Bvβq，β粒子打在O点下方的某一点，故A、D错误，B正确；若β粒子打到O点，则有Eq＝Bvβq，因vα<vβ，则有：Eq>Bvαq，α粒子必定向下偏转，打到O点下方的某一点，故C错误．] 11．如图所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出．在小孔前Q处放置一张黑纸，在黑纸后P处放置照相机底片，QP之间为垂直纸(非黑纸)面的匀强磁场(图中未画出)，整个装置放在暗室中．实验中发现，在照相机底片的a、b两处被感光(b点正对铅盒的小孔)，则下列有关说法正确的是(　　) A．天然放射现象说明原子具有复杂的结构 B．QP之间的匀强磁场垂直纸面向里 C．通过分析可知，打到a处的射线为β射线 D．此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线 解析：C　[天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因黑纸只能挡住α射线，则打到a点的为β射线，打到b点的为γ射线，由左手定则可知，QP之间的匀强磁场垂直纸面向外，选项B错误，C正确；此放射性元素放出的射线中有α射线、β射线和γ射线，选项D错误．] 12．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？ (2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？ (3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？ (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？ 解析：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． (1)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 Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C. (3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88. (4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有qvB＝m，解得r＝. 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，故＝＝. 答案：(1)88　138　(2)88　1.408×10－17 C　(3)88　(4)113∶114 [创新应用练] 13．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x. (1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小； (2)氢的三种同位素H、H、H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？ 解析：(1)离子在电场中被加速时，由动能定理得 qU＝mv2 进入匀强磁场时洛伦兹力提供向心力，有 qvB＝，又x＝2r 由以上三式得x＝ . (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知， xH∶xD∶xT＝∶∶＝1∶∶. 答案：(1) 　(2)1∶∶ 14．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源．从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示，在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影． (1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？ (2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？ (3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？ 解析：(1)因为α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑． (2)下面印像纸从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ，则 sα＝aα·2，sβ＝aβ·2 aα＝，aβ＝ 由以上四式得＝. (3)若使α射线不偏转，qαE＝qαvαBα，所以Bα＝；同理若使β射线不偏转，应加磁场的磁感应强度Bβ＝，故＝＝10∶1. 答案：(1)两个暗斑　β射线　γ射线　(2)5∶184　(3)10∶1 学科网（北京）股份有限公司 $