第5章 1 原子核的组成-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

(2)根据爱因斯坦光电效应方程ho=W。 可得%=1.5×104Hz。 5.C根据题意可知，用能量为50eV的电子碰撞He离子，可 使He*离子跃迁到n=3能级和n=2能级，由△E=Em-En= hm=h天，可知，波长最长的谱线对应的跃迁为n=3一n=2 能级。故选C。 6.B大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射 出不同频率的种类为C?=3种，辐射出光子的能量分别为 △E1=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,△E2= E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV,△E3=E-E1= -3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,其中△E1>3.11eV,△E <3.I1eV,△E3>3.11eV,所以辐射不同频率的紫外光有2 种。故选B。 7.D当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时，会发生明 显的衍射现象。对于粒子而言，德布罗意波长入决定了其波 动性，衍射的明显程度通常与波长入和狭缝宽度的比值相关， 当分接近或大于1时，衍射现象非常明显，则可知电子的衍射 现象最明显。故选D。 8.C设电子经过电压加速后速度大小为v,由动能定理得eU= 2m,电子的动量大小为p=m,电子的德布罗意波长为 入=h,联立解得入=h一，因为U:U=100:1,可解得 2meU 1 N'=1O入，C正确，A,B.D错误。故选C。 第五章原子核 1.原子核的组成 探究点1天然放射现象 1.(1)贝克勒尔(2)钋(Po)和镭(Ra) 2.射线3.放射性4.83835.射线 判断正误 (1)×(2)V(3)× 例1：D天然放射现象的发现说明原子核内部有复杂的结构。 故选D。 探究点2三种射线的本质 1.(1)粒子流氦2(3)强(4)较弱几厘米 2.(1)电子流-e(2)接近(3)较弱(4)较强铝板 3.(1)电磁波（3)更弱(4)更强铅板 例2：Dα射线实质为氦核，带正电，有很强的电离本领；B射线 为高速电子流，带负电，y射线为高频电磁波，不带电，有很强 的穿透本领。根据电荷所受电场力特点可知：①为B射线，② 为y射线，③为a射线，根据左手定则可知，α射线受到的洛 伦兹力向左，故④是α射线。B射线受到的洛伦兹力向右，故 ⑥是B射线。y射线是处于激发态的原子核放射产生的光子 —21 流，在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故⑤是 Y射线。故D正确，A、B、C错误。 跟踪训练1：B将强磁场撤去，荧光屏上的亮点数基本没有变 化，说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响，可知射到荧光屏 上的是不带电的y射线；再将厚0.5mm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 y射线外，还接收到了原来被薄铝箔挡住的射线，而厚度为 0.5m左右的铝箔能挡住的只有a射线，所以此放射源应是 射线和y射线的混合放射源。 探究点3原子核的组成 要点归纳 1.(1)a粒子(2)正电子 2.(2)n3.质子中子核子 4.质量数电荷数5.质子中子 判断正误 (1)×(2)V(3)× 例3：(1)均为117均为117(2)293294(3)2XgX 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，由前两问可得该元素的两种同位素的原子核符号，中子 数为176的原子核的符号为2X,中子数为177的原子核的符 号为X。 跟踪训练2：BC同位素的特点：①若aX与Y互为同位素，则 X、Y相同，B=D,但A与C不同，从原子核角度判断依据是质 子数是否相同。②同位素有相同的化学性质和不同物理性 质，可判断A错误，B正确。2X元素的质子数为Z,质量数为 A,中子数为A-Z,可判断C正确，D错误。 素养能力提升 例4：AD已知a粒子带正电，B粒子带负电，y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，、B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。在 匀强电场中，α和B粒子沿相反方向做类平抛运动，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=之=号·二（仁）广品所以，在同样条件下 m /112 B与a粒子偏移量之比为产=元× 10 m(0.99c)≈37> 1836 1。即在同样的条件下，B粒子的偏移量大，C、D两项相比较， D项正确：在匀强磁场中，α和B粒子沿相反方向做匀速圆周 5 运动，根据g8=只得R-阳g所以，在同样条件下B与 9 α粒子的轨迹半径之比为 -1836×099c×2e=1 R4mp C x。37<1, 10 在同样条件下，B粒子的轨迹半径小，A、B两项相比较，A项 正确。 2.放射性元素的衰变 探究点1原子核的衰变 1.a粒子B粒子 2.电荷质量 3.(1)中子质子42(2)1中子质子电子 判断正误 (1)×(2)×(3)V(4)×(5)V 例1：A根据发生核反应时质量数和电荷数守恒，可判定A 为He,B、C为_e,A正确，B错误。U中子数为146，Pa中 子数为143，故U比1Pa中子数多3，C错误。B衰变释放的 电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子时释 放出来的，D错误。 例2：BD设Ra衰变为Rn发生了x次a衰变和y次B衰 变，即Ra一一→xHe+y9e+6Rn,则根据质量数和电荷数 守恒有2x-y+86=88,4x+222=226,解得x=1,y=0,A错 误；同理可判断C错误，B、D正确。 探究点2半衰期 要点归纳 1.半数 2.(1)不同(2)核内部自身的因素 3.统计规律 判断正误 (1)V(2)×(3)V(4)×(5)V 例3：B设采集时大气中有x个Be原子和y个9Be原子，由 于9Be的半衰期为139万年，故经过106天后9Be原子的衰 变个数可以忽略不计，4Be的半衰期为53天，故经过106天后 1 12 x·（2+y 剩余数量为x ,故可得 3 x+Y 4 ,解得 1 =2,故选B。 跟踪训练1：心原子核衰变剩余质量m=m(分) ,变形得 mo 7.3d 124d =(分)广，由题图知子=（分）=(3） ,由以 上两式解得T=115.1d,C正确，A、B、D错误。 探究点3核反应 1.新原子核 2.(2)2C(3)9P0P9e 3.质量数电荷数 判断正误 (1)V(2)V 例4：B根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为 A:N+2He0+H B:Al+2He-isP+on C:B+H→4Be+2He D:Li+HHe+He 跟踪训练2：D根据核反应前后质量数和电荷数守恒得，A=12 +1-7-2×1=4,Z=6+1-3-2×1=2,则X为2He,D 正确。 探究点4放射性同位素及其应用辐射与安全 1.(1)放射性(2)天然人工(3)丰富控制短处理 2.(1)探伤电离(2)示踪 3.破坏放射性物质 例5：Dy射线探伤仪是利用y射线的穿透能力，故A错误：利 用Co治疗肿瘤等疾病是利用它放出的y射线，故B错误；检 测古生物体中4C与非放射性碳的含量比，以确定该生物的死 亡年代，是利用4C的半衰期进行计算，故C错误：把含有放射 性同位素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射 性同位素在农作物内转移和分布情况，找出合理的施肥规律】 是同位素作为示踪原子的应用，故D正确。 跟踪训练3：AD钴60放出的y射线穿透能力强，半衰期长，选 项A正确，B错误：α射线电离能力最强，y射线的电离能力最 弱，氡222放出的是a射线，选项C错误，D正确。 素养能力提升 例6：AC若该核衰变是：衰变，则新核和α粒子向相反的方向 射出，新核和α粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外 切，由题图知，两圆内切，所以该核衰变是B衰变，根据质量数 守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为4C→_e+N,A正确，B 错误：由洛伦滋力提供向心力，可求得半径r一浴又由于衰 变前后动量守恒，即m11=m22,所以半径之比等于电荷量的 反比，从而求出半径之比R:R2=7:1,C正确，D错误。 3.核力与结合能 探究点1核力与四种基本相互作用 要点归纳 1.核子核力 2.(2)105(3)减小(4)邻近 3.(1)B(2)短程1018 4.更短电磁力万有引力 判断正误 (1)×(2)V(3)×(4)×(5)× 例1：AB原子核与电子之间的作用力主要是电磁力，A正确；中 子和质子间的作用力主要是核力，B正确；核力与万有引力、 电磁力的性质不同，核力是短程力，作用范围只有约105m, 6●115 第五章 原子核 1.原子核的组成 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)了解天然放射现象，知道发现天然放射现象的意义。 物理观念 (2)了解原子核的组成，知道同位素的概念。 (1)三种射线的性质。 (3)掌握原子核符号的书写方法。 (2)原子核的组成、表示 科学思维 能够根据三种射线的本质，利用磁场、电场区分它们。 符号。 (3)质量数、电荷数、质子 科学态度 通过了解人类研究原子核的历程，感悟物理学的研究 数、中子数的关系。 与责任 方法。 探究点1天然放射现象 1.天然放射现象的发现 (1)1896年，法国物理学家 发现了天然放射现象。 (2)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 2.放射性：物质发出 的性质，叫作放射性。 3.放射性元素：具有 的元素，叫作放射性元素。 4.原子序数大于 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于 的元 素，有的也能放出射线。 5.天然放射现象：放射性元素自发地放出 的现象。 6.元素的放射性的理解 (1)元素的放射性与该元素的存在形式无关：放射性元素无论以单质还是化合物的形式存在， 都具有放射性。 (2)放射性的强度不受温度、外界压强的影响。 (3)射线与原子核外的电子无关，射线来自原子核。 (4)元素的放射性说明原子核内部是有结构的。 [判断正误] (1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。 (2)放射性元素的放射现象都是自发的现象。 (3)所有元素都具有放射性。 116 例1：以下哪些实验现象可以说明原子核内部有复杂的结构 )[思考] A.Q粒子散射实验 射线来自哪里？放射 B.伦琴射线的发现 现象说明了什么？ 提示：实验发现，如 C.元素发光时产生明线光谱的现象 果一种元素具有放射 D.天然放射现象 性，那么，无论它是 以单质形式存在，还 探究点2三种射线的本质 是以化合物形式存 在，放射性都不受影 放射性元素放出的射线有三种，即、B、Y三种射线，三种射线的性质 响。也就是说，放 如下： 射性与元素的存在形 1.c射线 式无关。我们知 道，元素的化学性质 (1)是高速 ,其组成与 原子核相同，符号为He,带电荷 决定于原子核外的电 量为 ,质量是氢原子的4倍。 子，这就说明射线与 (2)速度可以达到光速的 这些电子无关，因此 可以断定，射线来自 (3)电离作用 ,很容易把沿途气体中的电子剥离，使气体电离。 原子核，这说明原子 核内部有复来的 (4)穿透能力 ,在空气中只能前进 ,用一张纸就能把它挡住。 结构。 2.B射线 [思考] (1)是高速 ,符号为9e,带电荷量为 在某次科学实验中， (2)它的速度可 光速。 对aB、Y三种射线穿 透能力进行测试，其 (3)电离作用 0 穿透能力的示意图如 (4)穿透能力 ,很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的 0 图所示，判断甲、乙、 P[思考] 丙射线分别是哪种 射线。 3.y射线 (1)是能量很高的 ,由光子组成，波长很短，波长在1010m 甲射线 以下。 丙射线 (2)不带电，静止质量为0。 提示：甲为心射线 (3)电离作用 乙为B射线，丙为Y (4)穿透能力 ,甚至能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚 射线。 的混凝土。 [思考] [规律方法]三种射 线的比较方法 例2：如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、B、Y三种射线， （1)知道三种射线带 分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 电的性质，α射线带 正电、B射线带负 B粒子带负电，受静电力 ② X ×α粒子带正电，由左手定则可知受 电、Y射线不带电。 向左，所以①为B射线 义盗仑兹力向左，所以④为α射线 《、B射线是实物粒 x⑥ y射线不带电，在电场不 子，而y射线是光子 ⑤为y射线 X 流，属于电磁波的 偏格，所以②为Y射线 B粒子带负电，受洛仑兹力向右，所 一种。 (2)在电场或磁场 α粒子带正电，受静电力向右，所以③为射线 以⑥为B射线 中，通过其运动方向 A.①和④是α射线，它们有很强的穿透本领 及运动轨迹半径的大 B.③和⑥是B射线，它们是高速电子流 小来判断a和B射 C.②和⑤是y射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生 线，由于Y射线不带 D.③和④是α射线，它们有很强的电离本领 电，故运动轨迹仍为 直线。 Y射线不是原子的内层电子跃迁产生的，它是处于激发态的原子核放出来的 (3)α射线穿透能力 较弱，B射线穿透能 ●[规律方法] 力较强，Y射线穿透 能力最强。 117 跟踪训练1：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0.5m左右的薄铝箔，铝箔右侧是真空区域，内有较强磁场，g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B射线的混合放射源 N B.a射线和y射线的混合放射源 C.B射线和y射线的混合放射源 D.a射线、B射线和y射线的混合放射源 探究点3原子核的组成 ●新知导学 情境：1919年，卢瑟福用粒子轰击氨原子核发现了质子，如图所示为Q 粒子轰击氨原子核示意图。 氮原子核 x。质子 E 粒子源 a粒子 →⊙氧原子核 探究：(1)人们用粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么 问题？ [提示] (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？ (1)说明质子是原子 核的组成部分。 [提示] (2)说明原子核中除 ●要点归纳 了质子外还有其他 1.质子p 粒子。 (1)1919年，卢瑟福用 轰击氨原子核发现了质子。 (2)质子带 电，电荷量与一个 的电荷量相等，质子的质 量为m。=1.672621898×10-2”kg。 2.中子的发现 (1)卢瑟福猜想 卢瑟福大胆猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子 相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子。 (2)查德威克证实老师卢瑟福的猜想 1932年，查德威克通过实验验证了卢瑟福的猜想，并证实了原子核中确 实存在着不带电、质量几乎与质子相同的中子，用 表示。 中子的质量为m,=1.674927471×10-”kg,只比质子质量约大千分 之一。 3.原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称 [图解] 原子核符号 为 元素符号 4.原子核的表示方法：原子核常用符号X表示，X为元素符号，A表示核 质量数一AV 的 ,Z表示核的 (即原子序数)，也表示质子数。[图解] 电荷数（原子序数）Z人入 118 5.同位素：具有相同 数而 数不同的原子核组成的元 素，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 6.对核子数、核电荷数、质量数及基本关系的理解 [思考] (1)核子数：质子数和中子数之和叫作核子数。 为什么原子核的电荷 (2)核电荷数(Z):原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这 数不是电荷量？原子 个整数表示原子核的电荷量，叫作原子的核电荷数。 核的质量数不是 (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 质量？ 与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数 提示：(1)原子核所 倍，这个整数叫作原子核的质量数。 带的电荷总是质子电 荷的整数倍，这个倍 (4)基本关系 数叫作原子核的电 ①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=核外电子数。 荷数。 ②质量数(A)=核子数=质子数+中子数。 [思考] (2)原子核的质量数 [判断正误] 也不是指原子核的质 (1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。 量，原子核的质量几 (2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。( )乎等于单个核子质量 (3)同位素具有不同的化学性质。 的整数倍，这个倍数 例3：据报道，某团队成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目 叫原子核的质量数， 前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种 是原子核内质子数与 中子数之和。如 同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则： Ho原子核的质量数 (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 是166，电荷数为 子数各为多少？ 67,其中质子数是 (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？ 67,中子数是99。 (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 原子核的质量为67mp 符号如何表示？ +99mn,原子核的电 ●[规律方法] 荷量为67e。 [规律方法]原子核 的书写及其应用的 一般要求 ①确定原子核的元素 符号X。 ②确定原子核的电荷 数，即核内的质子 数，也就是这种元素 的原子序数Z。 ③确定原子核的质量 数，即核内的核子 数A。 跟踪训练2：（多选）下列说法正确的是 A.mX与m1Y互为同位素 B.”X与”Y互为同位素 C.”X与”3Y中子数相同 D.22U核内有92个质子，235个中子 119 素养能力提升 拓展整合·启智培优 三种射线在电场、磁场中偏转情况的分析 例4：（多选）将α、B、Y三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，以下各图中 [规律方法]三种射 表示射线偏转情况中正确的是 线在电场中和磁场 中偏转情况的比较 XX (1)在匀强电场中， 。射线偏转距离较 小，阝射线偏转距离 较大，ǐ射线不偏 转，如图甲所示。 ●[规律方法] B (2)在匀强磁场中， a射线偏转半径较 大，B射线偏转半径 较小，Y射线不偏 转，如图乙所示。 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[23] 己.放射性元素的衰变 ○目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)知道放射现象的实质是原子核的衰变。 (1)衰变规律，、B衰变 物理观念 (2)理解半衰期的概念，会利用半衰期解决相关问题。 次数的计算。 (3)知道人工放射性同位素及其应用。 (2)半衰期的理解和应用。 (3)几种常见的粒子、核 (1)掌握半衰期的计算方法。 反应方程的书写。 科学思维 (2)知道Q衰变、B衰变和核反应及其遵循的规律，会正 (4)放射性同位素及其常 确书写核反应方程。 见应用。 探究点1原子核的衰变 1.定义：原子核自发地放出 或 ,而变成另一种原子核的变化。 2.衰变规律：原子核衰变时 数和 数都守恒。 3.衰变类型 (1)a衰变：原子核放出a粒子的衰变。