1. 原子核的组成（同步讲义）物理人教版选择性必修第三册

1. 原子核的组成 【知识梳理】 1 一、 天然放射现象 1 二、 射线的本质 1 三、 原子核的组成 2 【重难探究】 2 探究1 　　对射线的本质的理解 2 探究2 对原子核的组成的理解 4 【课堂自测·基础练】 8 【素养进阶·提升练】 16 【知识梳理】 知识点1 天然放射现象 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线． 2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象． 3原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线． 知识点2 射线的本质 1．α射线： (1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同． (2)速度可达到光速的. (3)电离作用强，穿透能力较弱，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： (1)是高速电子流． (2)它的速度更大，可达光速的99%. (3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板． 3．γ射线： (1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下． (2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土． 知识点3 原子核的组成 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子. 2．中子的发现：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. 3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子 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组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H. 【重难探究】 探究1 　对射线的本质的理解 【探究导入】把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，观察到射线如图所示 问题 1.你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？ 提示：射线分成三束，其中两束在磁场中发生偏转，说明这两束是带电粒子。 2.如果 α 射线、β 射线都是带电粒子流的话，根据图判断，它们分别带什么电荷？ 提示：根据左手定则，可以判断α 射线带正电荷，β 射线带负电荷。 3.不用磁场，还有其他什么方法可以判断三种射线的带电性质？ 提示：带电粒子在电场中会受到电场力的作用，因此可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质 【探究归纳】 α、β、γ三种射线的性质、特征比较 种 类 α射线 β射线 γ射线 组 成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质 量 4mp(mp＝1.67×10－27 kg) 静止质量为零 速 率 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米厚的铝板 最强，能穿透几厘米厚的铅板 电离作用 很强 较弱 很弱 【典例赏析】 [例1]　如图所示在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子右侧面上的小孔射出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分成了1、2和3三束，则（    ） A．射线1带负电 B．射线2为γ射线，电离能力最强 C．射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子 D．三束射线的穿透能力相同 【答案】C 【详解】根据原子物理相关知识可知，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。天然放射现象可发出三种不同的射线，射线名称及特性分别为： 射线，由高速氦核流组成，电荷量为，速率为0.1c，穿透能力较弱，电离作用很强； 射线，由高速电子流组成，电荷量，速率为0.99c，穿透能力较强，电离作用较弱； 射线，由光子流组成，不带电，速率为c，穿透能力最强，电离作用很弱。（c为光速） 根据左手定则判断粒子所受洛伦兹力的方向特性可知，射线1向下偏转带正电，所以为射线。射线2不偏转不带电，所以为射线。射线3向上偏转带负电，所以为射线。 由以上分析可知： A．射线1为射线，带正电，A错误； B．射线2为射线，电离能力很弱，B错误； C．射线3为射线，带负电，光电效应现象中从金属板中逸出的为核外电子，带负电，二者为同一种粒子，C正确； D．三束射线穿透能力不同，2最强，3比较强，1最弱，D错误。 故选C。 　【针对训练】 1． (多选)放射性元素发出的射线包括三种成分，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射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流 C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子 答案　ACD 解析　由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透能力最弱，一张黑纸就能挡住，但一张黑纸挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种电磁波，不是中子流，故B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。 2．贝克勒尔是最早发现衰变的科学家，在衰变过程中往往能放出、、三种射线，下列关于三种射线的说法正确的是（   ） A．射线的穿透性最弱 B．射线的电离能力最强 C．射线带负电 D．三种射线均来自核外电子的跃迁 【答案】A 【详解】AB．射线的穿透性最弱，射线的穿透性最强；射线的电离能力最强，射线的电离能力最弱，故A正确，B错误； CD．、射线来自于原子核的衰变，射线来自于衰变后的新核从高能态向低能态跃迁，射线是一种电磁波，不带电，故CD错误。 故选A。 探究2 对原子核的组成的理解 【探究导入】 情境探究 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。 问题 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？ 提示：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？ 提示：说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 3.原子核的电荷数是不是就是电荷量？ 提示：不是。原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，这个倍数就被称为原子核的电荷数 4.原子核的质量数是不是等同于质量？ 提示：原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数被称为原子核的质量数。 【探究归纳】． 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＋中子数能 【例2】 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问： (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ (2)镭核的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？ 答案　(1)88　138　(2)88　1.408×10－17 C (3)88　(4)113∶114 解析　(1)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)镭原子的核外电子数为88。 (4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提向心力，qvB＝m 解得r＝ 二者的速度相同，电荷量相同，故 ＝＝＝。 【针对训练】 3在某种元素中，质子数为（ ），中子数为（   ）。核的质子数为（ ），中子数为 （ ），质量数为（ ），核电荷数为（ ）。 【答案】 【解析】在某种元素中，质子数为，中子数为 核的质子数为 中子数为 质量数为 核电荷数为 4.．（多选）质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如是的镜像核，同样也是的镜像核。下列说法正确的是（　　） A．和互为镜像核 B．和互为镜像核 C．和互为镜像核 D．互为镜像核的两个核质量数相同 【答案】ACD 【详解】AC．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，可知和的质子数与中子数互换了，互为镜像核；和的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故AC正确； B．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； D．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正确。 故选ACD。 【课堂自测·基础练】 1.在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列叙述与事实相符合的是(    ) A. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应 B. 汤姆生通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 C. 贝克勒尔发现天然放射现象，说明了原子核有复杂的内部结构 D. 玻尔通过实验提出了玻尔原子模型并成功解释了所有原子的光谱 【答案】C  【解析】A.爱因斯坦成功解释了光电效应， A错误 B.卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型， B错误 C.贝克勒尔发现天然放射现象，说明了原子核有复杂的内部结构，正确 D.玻尔理论是假说，只能解释氢原子的光谱，故 D错误。 2.下列关于原子和原子核的说法正确的是(    ) A. 粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B. 天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C. 紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D. 按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小 【答案】C  【解析】A.射线的穿透能力比粒子强，故A错误； B.人们认识到原子核具有复杂结构是从发现天然放射现象开始的，故B错误； C.根据光电效应方程知，可知最大初动能与入射光的强度无关，故C正确； D.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电场力做正功，电子的动能增加，电势能减小，故D错误。 故选C。 3.如图所示，放射性元素镭放射出、、三种射线，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外。能正确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是(    ) A. B. C. D. 【答案】B  【解析】射线实质为氦核，带正电，在磁场中受到洛伦兹力作用向右偏转； 射线实质为电子流，带负电，在磁场中受到洛伦兹力作用向左偏转； 射线不带电，在磁场中不偏转，故B正确，ACD错误。 故选B。 4．年月日，中国科学院高能物理研究所在科学通报上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能射线泡状结构，内有多个能量超过千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到千万亿电子伏。关于射线，下列说法正确的是(    ) A. 电子发生轨道跃迁时可以产生射线 B. 射线是波长很长、频率很小的光子流 C. 射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D. 射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 【答案】D  【解析】A.  射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生  射线；射线是原子内层电子跃迁时产生的，紫外线、可见光、红外线是原子外层电子跃迁时产生的，故A错误； B.  射线是波长很短、频率很高的光子流，故B错误； C.  射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是相等的，故C错误； D.  射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，故D正确。 故选D。 5.如图所示是、、三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是(    ) A. 甲为射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱 B. 乙为 射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 C. 丙为射线，它在真空中的传播速度是 D. 以上说法都不对 【答案】C  【解析】A.甲为射线，射线穿透能力很弱，一张纸就能把它挡住。电离作用很强，故A错误； B.乙为射线，粒子是原子核内的一个中子转化为质子时释放的电子，故B错误； 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，它在真空中的传播速度是，故C正确，D错误。 故选C。 6.关于三种射线，下列说法正确的是(    ) A. 三种射线都是电磁波 B. 三种射线在真空中传播速度相等 C. 三种射线在匀强磁场中可能都不偏转 D. 三种射线在匀强电场中可能都不偏转 【答案】CD  【解析】本题考查三种射线的性质和带电粒子在电场和磁场中的偏转问题，要注意重点掌握各粒子的带电情况，明确带电粒子在电场和磁场中的运动规律应用。 明确、、三种射线的性质，知道射线是高速运动的氦原子核的粒子束，射线是电子流，射线不带电；同时明确带电粒子在电场和磁场中的受力和运动规律。 A.、和三种射线中，射线是氦核，射线是电子流，射线是电磁波，故A错误； B.射线和射线不属于电磁波，则在真空中的传播速度与光速不相同，故B错误； C.射线是氦核，射线是电子流，当射线和射线进入磁场时速度与磁场方向平行，则射线和射线不受洛伦兹力，即不发生偏转，而射线是电磁波不带电，在磁场中也不偏转，故C正确； D.射线是氦核，射线是电子流，这两种射线进入电场的速度方向与电场平行，受到的电场力与运动方向在同一直线上，则这两种射线不发生偏转，而射线是电磁波不带电，在电场中也不偏转，故D正确。 故选CD。 7.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板、分别与电源的两极、连接，位于、两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知射线、射线的速度分别约为、是真空中的光速，射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应，下列判断正确的有(    ) A. 为电源正极 B. 为电源负极 C. 到达板的为射线 D. 到达板的为射线 【答案】AC  【解析】设两板间距为  ，板间电压为  ，则两板间场强为 设电子电量为  ，质量为  ，则对于射线，有， 对于射线，有， 可得 可知，到达板的为射线，由于射线带负电，所以为电源正极。 故选AC。 8. 人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的该种同位素应表示为(　　) A． BHe CHe DHe 【答案】B 【解析】同一元素的两种同位素质子数相同而中子数不同，则氦的该种同位素质子数一定为2，质量数为3，故可写作He，故选B。 9.将、、三种射线分别垂直射入匀强磁场和匀强电场，如图所示射线偏转情况可能正确的是已知：，，，(    ) A. B. C. D. 【答案】AD  【解析】了解各种射线的特点，掌握带电粒子在电场和磁场中的受力分析和运动规律． 可根据电场或磁场对粒子的作用力判断粒子运动的方向，然后依据粒子在电场或磁场中满足的运动学规律确定偏转程度的不同。已知  粒子带正电，  粒子带负电，  射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受到的电场力方向，可知、、、四幅图中，  、  粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断。 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  粒子与  粒子的半径之比为 由此可见，可能正确，B错误。 带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为  ，垂直电场线方向位移为  ，沿电场线方向位移为  ，则有， 消去  可得 对某一确定的  值，  、  粒子沿电场线偏转距离之比为 由此可见，C错误，可能正确。 故选AD。 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、、三种射线的放射线射线的速度，射线的速度约为，空间未加电场和磁场时，右边荧光屏上仅在其中心处有一光斑，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、射线打在点，射线打在点上方的某一点 B. 可能是、射线打在点，射线打在点下方的某一点 C. 可能是、射线打在点，射线打在点上方的某一点 D. 可能是、射线打在点，射线打在点下方的某一点 【答案】BD  【解析】、由于射线不带电，因此一定打在点处，虽然带正电、带负电，但它们受到的电场力与洛伦兹力方向相反，因此当射线打到点时，即此时电场力等于洛伦兹力，而射线，根据，由于射线的速度，射线的速度约为，因此射线的洛伦兹力大于电场力，所以打到点的下方，故A错误，B正确， 、由选项分析可知，当、射线打在点，则射线所受到的电场力与洛伦兹力相等，由于射线的速度小于射线，因此射线受到的电场力大于洛伦兹力，则打在点下方的某一点，故C错误，D正确； 故选：。 11．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 【答案】C 【详解】A．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，故A错误； B．只有γ射线的速度等于光速，故B错误； C．γ射线是处于激发态的原子核发射的，故C正确； D．三种射线穿透能力从强到弱依次是γ、β、α射线，故D错误。 故选C。 12．（多选）某种元素的原子核符号为，则（    ） A．原子核的质子数为Z，中子数为A-Z B．原子核的质子数为z，核子数为A C．原子核的质子数为A，中子数为Z D．原子核的质子数为A，中子数为A-Z 【答案】AB 【详解】ACD．的质量数为A，质子数为Z，质量数=质子数+中子数，所以中子数是A-Z，故A正确，CD错误。 B．核子数=质子数+中子数，则核子数等于质量数，为A，故B正确。 故选AB． 13．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm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．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 【答案】B 【详解】将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数没有变化，说明磁场对射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的射线；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，说明除接收到射线外，又接收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5mm左右的铝箔能挡住的只有射线，所以此放射源应是和的混合放射源。 故选B。 14．（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，则下列说法正确的有（   ） A．打在图中、、三点的依次是射线、射线和射线 B．射线和射线的轨迹是抛物线 C．射线和射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下 【答案】AC 【详解】ABC．由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中粒子受的洛伦兹力向上，粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，故AC正确，B错误； D．加上电场，若粒子能到达b点，则对粒子当电场力和洛伦兹力平衡时有 此时 但是由于射线的速度大于粒子的速度，此时射线所受的电场力和洛伦兹力不能相等，则屏上的亮斑仍不能到达b点，选项D错误。 故选AC。 【素养进阶·提升练】 1.（2023·海南·高考真题）钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是（   ） A．中子 B．质子 C．电子 D．光子 【答案】C 【详解】放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ分别是氦核流、电子流和光子流。 故选C。 2．（2023·全国甲卷·高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足， 第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足， 联立解得， 故选D。 3.（2022·上海·高考真题）某元素可表示为，则下列可能为该元素同位素的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】同位素之间质子相同，中子不同，可知质量数不同，C正确，ABD错误。 故选C。 4.（2023·广东·高考真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（    ） A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 B．Y是粒子，射线电离能力比射线强 C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 D．Y是粒子，射线电离能力比射线强 【答案】D 【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是粒子（），三种射线的穿透能力，射线最强，射线最弱；三种射线的电离能力，射线最强，射线最弱。 故选D。 5.（2020·上海·高考真题）β射线的本质是（　　） A．原子核放出的电子流 B．原子核外电子电离形成的电子流 C．原子核放射出的电磁波 D．原子核外电子激发产生的电磁波 【答案】A 【详解】β射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，故A正确，BCD错误。 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1. 原子核的组成 【知识梳理】 1 一、 天然放射现象 1 二、 射线的本质 1 三、 原子核的组成 2 【重难探究】 2 探究1 　　对射线的本质的理解 2 探究2 对原子核的组成的理解 4 【课堂自测·基础练】 8 【素养进阶·提升练】 16 【知识梳理】 知识点1 天然放射现象 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线． 2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象． 3原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线． 知识点2 射线的本质 1．α射线： (1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同． (2)速度可达到光速的. (3)电离作用强，穿透能力较弱，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： (1)是高速电子流． (2)它的速度更大，可达光速的99%. (3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板． 3．γ射线： (1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下． (2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土． 知识点3 原子核的组成 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子. 2．中子的发现：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. 3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子 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组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H. 【重难探究】 探究1 　对射线的本质的理解 【探究导入】把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，观察到射线如图所示 问题 1.你观察到了什么现象？为什么会有这样的现象？ 提示：射线分成三束，其中两束在磁场中发生偏转，说明这两束是带电粒子。 2.如果 α 射线、β 射线都是带电粒子流的话，根据图判断，它们分别带什么电荷？ 提示：根据左手定则，可以判断α 射线带正电荷，β 射线带负电荷。 3.不用磁场，还有其他什么方法可以判断三种射线的带电性质？ 提示：带电粒子在电场中会受到电场力的作用，因此可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质 【探究归纳】 α、β、γ三种射线的性质、特征比较 种 类 α射线 β射线 γ射线 组 成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质 量 4mp(mp＝1.67×10－27 kg) 静止质量为零 速 率 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米厚的铝板 最强，能穿透几厘米厚的铅板 电离作用 很强 较弱 很弱 【典例赏析】 [例1]　如图所示在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子右侧面上的小孔射出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分成了1、2和3三束，则（    ） A．射线1带负电 B．射线2为γ射线，电离能力最强 C．射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子 D．三束射线的穿透能力相同 　【针对训练】 1． (多选)放射性元素发出的射线包括三种成分，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射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流 C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子 2．贝克勒尔是最早发现衰变的科学家，在衰变过程中往往能放出、、三种射线，下列关于三种射线的说法正确的是（   ） A．射线的穿透性最弱 B．射线的电离能力最强 C．射线带负电 D．三种射线均来自核外电子的跃迁 探究2 对原子核的组成的理解 【探究导入】 情境探究 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。 问题 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？ 提示：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？ 提示：说明原子核中除了质子外还有其他粒子。 3.原子核的电荷数是不是就是电荷量？ 提示：不是。原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，这个倍数就被称为原子核的电荷数 4.原子核的质量数是不是等同于质量？ 提示：原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数被称为原子核的质量数。 【探究归纳】． 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＋中子数能 【例2】 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问： (1)镭核中质子数和中子数分别是多少？ (2)镭核的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？ 【针对训练】 3在某种元素中，质子数为（ ），中子数为（   ）。核的质子数为（ ），中子数为 （ ），质量数为（ ），核电荷数为（ ）。 4.．（多选）质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如是的镜像核，同样也是的镜像核。下列说法正确的是（　　） A．和互为镜像核 B．和互为镜像核 C．和互为镜像核 D．互为镜像核的两个核质量数相同 【课堂自测·基础练】 1.在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列叙述与事实相符合的是(    ) A. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应 B. 汤姆生通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 C. 贝克勒尔发现天然放射现象，说明了原子核有复杂的内部结构 D. 玻尔通过实验提出了玻尔原子模型并成功解释了所有原子的光谱 2.下列关于原子和原子核的说法正确的是(    ) A. 粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B. 天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C. 紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D. 按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小 3.如图所示，放射性元素镭放射出、、三种射线，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外。能正确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是(    ) A. B. C. D. 4．年月日，中国科学院高能物理研究所在科学通报上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能射线泡状结构，内有多个能量超过千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到千万亿电子伏。关于射线，下列说法正确的是(    ) A. 电子发生轨道跃迁时可以产生射线 B. 射线是波长很长、频率很小的光子流 C. 射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D. 射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 5.如图所示是、、三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是(    ) A. 甲为射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱 B. 乙为 射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 C. 丙为射线，它在真空中的传播速度是 D. 以上说法都不对 6.关于三种射线，下列说法正确的是(    ) A. 三种射线都是电磁波 B. 三种射线在真空中传播速度相等 C. 三种射线在匀强磁场中可能都不偏转 D. 三种射线在匀强电场中可能都不偏转 7.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板、分别与电源的两极、连接，位于、两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知射线、射线的速度分别约为、是真空中的光速，射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应，下列判断正确的有(    ) A. 为电源正极 B. 为电源负极 C. 到达板的为射线 D. 到达板的为射线 8. 人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的该种同位素应表示为(　　) A． BHe CHe DHe 9.将、、三种射线分别垂直射入匀强磁场和匀强电场，如图所示射线偏转情况可能正确的是已知：，，，(    ) A. B. C. D. 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、、三种射线的放射线射线的速度，射线的速度约为，空间未加电场和磁场时，右边荧光屏上仅在其中心处有一光斑，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、射线打在点，射线打在点上方的某一点 B. 可能是、射线打在点，射线打在点下方的某一点 C. 可能是、射线打在点，射线打在点上方的某一点 D. 可能是、射线打在点，射线打在点下方的某一点 11．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 12．（多选）某种元素的原子核符号为，则（    ） A．原子核的质子数为Z，中子数为A-Z B．原子核的质子数为z，核子数为A C．原子核的质子数为A，中子数为Z D．原子核的质子数为A，中子数为A-Z 13．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm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．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 14．（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，则下列说法正确的有（   ） A．打在图中、、三点的依次是射线、射线和射线 B．射线和射线的轨迹是抛物线 C．射线和射线的轨迹是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下 【素养进阶·提升练】 1.（2023·海南·高考真题）钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是（   ） A．中子 B．质子 C．电子 D．光子 2．（2023·全国甲卷·高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（    ） A．， B．， C．， D．， 3.（2022·上海·高考真题）某元素可表示为，则下列可能为该元素同位素的是（　　） A． B． C． D． 4.（2023·广东·高考真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（    ） A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 B．Y是粒子，射线电离能力比射线强 C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 D．Y是粒子，射线电离能力比射线强 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $