5.1 原子核的组成 专项训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦原子核组成与射线特性，以概念填空夯实基础，以选择辨析深化理解，构建"现象-本质-结构"的认知逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|3个知识点填空|放射性、射线本质、原子核组成的概念辨析|从天然放射现象发现切入，逐步揭示射线本质与原子核构成，形成"实验现象→粒子性质→结构模型"的推导链条| |备考训练|10道选择（含5道多选）|结合磁场偏转、同位素、核反应方程等综合应用|以三种射线特性为核心，辐射同位素判断、动量守恒、左手定则等跨知识点应用，体现科学推理与模型建构的核心素养|

———————理解为王——物理快乐学 2 / 5 5.1原子核的组成 1．天然放射现象 (1)天然放射现象的发现 1896年，法国物理学家_____发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片_____。 (2)放射性和放射性元素 ①放射性：物质______的性质。 ②放射性元素：具有______的元素。 ③原子序数______的元素，都能自发地发出射线，原子序数______的元素，有的也能发出射线。 射线的本质 2．射线的本质 (1)三种射线 在射线经过的空间施加磁场，射线分裂成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明它们是______；另一束在磁场中______，说明它不带电。人们把这三束射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 (2)对三种射线的认识 ①α射线：是α粒子流。α粒子带正电，电荷量是电子的2倍，质量是氢原子的4倍，其组成与______相同。α粒子的速度可达到光速的，其______作用较强，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。 ②β射线：是______，速度可以接近光速。它的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的______。 ③γ射线：是一种______，波长很短的光子，波长在10-10m以下。它的电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的______和几十厘米厚的混凝土。 (3)射线来自______，说明______内部是有结构的。 原子核的组成 3．原子核的组成 (1)质子的发现 卢瑟福用______轰击氮原子核，发现了质子，质子就是氢原子核，用______表示。 (2)中子的发现 卢瑟福猜想，原子核内存在质量与质子______，但是______的粒子，叫作中子，用______表示。卢瑟福的学生______通过实验证实了中子的存在。 (3)原子核的组成 原子核由______组成，质子和中子统称为______。 (4)原子核的电荷数 原子核所带的电荷总是质子电荷的______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，用______表示。 (5)原子核的质量数 原子核的质量几乎等于______质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数，用______表示。 (6)原子核的符号 ，其中X为元素符号，A表示核的______数，Z表示核的______（即原子序数）。 (7)同位素 核中______相同而______不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称______。 备考训练一：原子核及三种射线特性 1．（多选）观测分子云中的射电谱线对我们理解恒星的诞生、星际物质循环等具有重要意义。我国正在开展的第二期“银河画卷”巡天项目中，观测同位素分子辐射出的电磁波的频率如表所示。下列说法正确的是（　　） CO同位素分子 频率 1.153 1.102 1.098 A．比多两个质子 B．比多一个中子 C．辐射出的光子的能量最小 D．辐射出的电磁波的波长最短 2．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．某原子核发生核反应时放出一个正电子，则新原子核内多了一个（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．核子 4．人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性，它们经常会同时放出α、β、γ射线。如图所示，若将放射源分别放在匀强电场或匀强磁场中，并使电场和磁场与射线射出的方向垂直，由于场的作用带电的射线将发生偏转，下列说法正确的是（     ） A．图甲中的③射线是α射线，具有很强的穿透能力 B．图乙中的⑥射线是电子流，用一张厚纸就可以把它挡住 C．图甲中的①射线和图乙中的④射线均是α射线，具有很强的电离能力 D．图甲中的②射线和图乙的⑤射线属于同种射线，具有较强的电离能力 5．（多选）以下说法正确的是（     ） A．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但无法解释氦原子的光谱现象 B．布朗运动就是液体分子的无规则运动 C．射线的电离作用强，射线的电离作用很弱 D．在完全失重的状态下，气体的压强可能为零 6．在医院放射科，常用放射性同位素治疗肿瘤，医生会根据肿瘤位置和深度选择合适的射线类型。关于这些射线（、、），下列说法正确的是（　　） A．射线是氦原子核流，其穿透能力最强，电离能力最弱 B．射线是高速电子流，其在磁场中一定发生偏转 C．射线是波长极短的电磁波，其能量是一份一份的，可用于金属探伤 D．射线是原子核外电子受激发后产生的 7．在匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核发生了衰变，衰变后射出的粒子及新核恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示，两圆的半径之比为44∶1。则下列说法中正确的是（　　） A．该原子核发生的是α衰变 B．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向外 C．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D．衰变前的原子核内质子数为45 8．从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。地磁场的示意图（虚线，方向未标出）如图所示，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有α、β、γ射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下（　　） A．质子向北偏转 B．γ射线向东偏转 C．α射线向东偏转 D．β射线沿直线射向赤道 9．从原子核中能放出、射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（　　） A．原子核中有质子、中子，还有粒子 B．原子核中有质子、中子，还有粒子 C．原子核中有质子、中子，还有光子 D．原子核中只有质子和中子 10．（多选）如图，为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一粒子，另一个放出一粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中与分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　） A．放出的是粒子，放出的是粒子 B．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 C．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 D．磁场方向一定垂直纸面向里 参考答案 1．BD 【详解】A．12C18O和12C16O中C均为12C，质子数均为6，氧的质子数均为8，两者分子总质子数均为6+8=14 质子数相等，故A错误； B．13C中子数为13-6=7 12C中子数为12-6=6 13C比12C多1个中子，两者的O均为16O，中子数相同，故13C16O总中子数比12C16O多1，故B正确； C．光子能量公式为，由表格可知12C16O的辐射频率最大，对应光子能量最大，故C错误； D．电磁波波长与频率关系为，频率越大波长越短，12C16O频率最大，故波长最短，故D正确。 故选BD。 2．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。 【点睛】 3．B 【详解】根据原子核在发生核反应的过程中遵守质量数守恒和电荷数守恒，且质量数=电荷数+中子数，反应时放出一个正电子，则新原子核内的电荷数减少了一个，而质量数保持不变，则中子数增加了一个，即多了一个中子，所以B正确，ACD错误。 故选B。 4．C 【详解】A．图甲中的③射线在电场中偏向正极板，可知带负电，是β射线，穿透能力不是很强，A错误； B．根据左手定则可知，图乙中的⑥射线带负电，是β射线，是电子流，可以穿透几毫米厚的铝板，B错误； C．图甲中的①射线在电场中偏向负极板，则是α射线；根据左手定则，图乙中的④射线带正电，是α射线，具有很强的电离能力，C正确； D．图甲中的②射线和图乙的⑤射线均为γ射线，不带电，具有较强的穿透能力，但是电离能力很弱，D错误。 故选C。 5．AC 【详解】A．玻尔理论引入量子化假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，但保留了经典力学的部分观点，仅能解释单电子原子的光谱，无法解释氦这类多电子原子的光谱现象，故A正确； B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观反映，不是液体分子本身的运动，故B错误； C．三种射线的性质中，射线是氦核流，电离作用强，穿透能力弱；射线是高频电磁波，电离作用很弱，穿透能力强，故C正确。 D．气体压强是大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的，与失重无关，完全失重状态下分子仍然会持续碰撞容器壁，压强不会为零，故D错误。 故选AC。 6．C 【详解】A．射线是氦原子核流，其电离能力在三种射线中最强，穿透能力最弱，故A错误； B．射线是高速电子流带负电，当电子运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力，不会发生偏转，故B错误； C．射线是波长极短的电磁波，本质为光子，能量是量子化即一份一份的，穿透能力极强，可用于金属内部探伤，故C正确； D．射线是原子核内的中子衰变为质子时释放的电子，不是原子核外电子受激发产生的，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】BC．根据牛顿第二定律得 解得 根据动量守恒定律，衰变后射出的粒子与新核的动量大小相等，所以电荷量与轨道半径成反比，所以，轨迹1是粒子的，轨迹2是新核的； 因为新核带正电，根据左手定则，磁场方向垂直纸面向里，B错误，C正确； A．因为磁场方向垂直纸面向里，且轨迹1是粒子的，根据左手定则，粒子带负电荷，所以粒子是电子，A错误； D．因为粒子是电子，所以新核的电荷量是+44e，根据电荷守恒定律，衰变前的原子核带电量为+43e，衰变前的原子核内质子数为43，D错误。 故选C。 8．C 【详解】赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的α射线和质子向东偏转，带负电的β射线向西偏转，不带电的γ射线不偏转。 故选C。 9．D 【详解】原子核内只有质子和中子、原子核放出的粒子是核内两个质子和两个中子结合形成的；放出的粒子是核内的一个中子转变成一个质子时产生的；原子核发生衰变或衰变时处于激发态，向低能级跃迁时，将多余的能量以光子的形式辐射出去。 故选D。 10．AB 【详解】A．放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是粒子，放出的是粒子，A正确； BC．放射性元素放出粒子过程中动量守恒，由半径公式可得 轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而粒子和粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则粒子和粒子的轨迹半径比反冲核的轨迹半径大，故为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹，B正确，C错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子做圆周运动的方向相反，由于粒子和粒子的速度方向未知，所以不能判断磁场的方向，D错误。 故选AB。 参考答案： 1．(1) 贝克勒尔 感光 (2) 发出射线 放射性 大于83 小于或等于83 【详解】（1）[1][2]1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。 （2）放射性和放射性元素 ①[1]放射性：物质发出射线的性质。 ②[2]放射性元素：具有放射性的元素。 ③[3][4]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。 2．(1) 带电 不偏转 (2) 氦原子核 电离 高速电子流 铝板 电磁波 铅板 (3) 原子核 原子核 【详解】（1）[1][2]在射线经过的空间施加磁场，射线分裂成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明它们是带电的；另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。人们把这三束射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。 （2）①[1][2]α射线：是α粒子流。α粒子带正电，电荷量是电子的2倍，质量是氢原子的4倍，其组成与氦原子核相同。α粒子的速度可达到光速的，其电离作用较强，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[3][4]β射线：是高速电子流，速度可以接近光速。它的电离作用较弱，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[5][6]γ射线：是一种电磁波，波长很短的光子，波长在10-10m以下。它的电离作用更弱，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。 （3）[1][2]射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。 3．(1) 粒子 (2) 相同 不带电 查德威克 (3) 质子和中子 核子 (4) 整数 Z (5) 单个核子 A (6) 质量 电荷数 (7) 质子数 中子数 同位素 【详解】（1）[1][2]卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子就是氢原子核，用表示。 （2）[1][2][3][4]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，用表示，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在。 （3）[1][2]原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 （4）[1][2]原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，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，用Z表示。 （5）[1][2]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，用A表示。 （6）[1][2]，其中X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数（即原子序数）。 （7）[1][2][3]核中质子数相同而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 学科网（北京）股份有限公司 $