第十九章第一节原子核的组成

1、第十九章原子核第十九章3.第一节学习目标1.知道什么是天然放射现象. 知道原子核的组成，知道什么是同位素.原子核原子核的组成2.知道三种射线的本质和各自的特点.预习导学新知探究一、天然放射现象和射线到底是什么（阅读教材P65P66）1 . 1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性.2 .物质发射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做天然放射现象.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，命名为针（Po）和镭（

2、Ra）.5 .三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同 的方向偏转，说明这两束是带电粒子流，另一束在磁场中不偏转， 说明这一束不带电， 这三束射线分别叫做“射线、3射线、丫射线.6. a、3丫三种射线的比较种类a射线3射线丫射线组成高速氮核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e一e0速率0.1c0.99cC员身本领最也用一张纸就能挡 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拓展延伸？ （解疑难）1 .研究放射性的意义：放射性元素能自发地发出射线，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.

3、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.2 .研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质把样品放在铅块的窄孔中，在孔的对面放着照相底片，在没有电场和磁场时，发现在底 片上正对孔的位置感光了.若在铅块和底片之间放一对电极或加上磁场，使电场方向或磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在电场或磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电，有的不带电.进一步的研究可知带正电的粒子为氮核， 带负电的粒子为电子，不带电的为光子流.1.(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到.(2)放射性元素发出的射线

4、的弓II度可以人工控制.()(3)三种射线中，带正电的射线为氨核，带负电的为电子，不带电的为中子.()提示：(1)X (2)X (3)X二、原子核的组成(阅读教材P66P67)1 .质子的发现：1919年，卢瑟福用“粒子轰击氮原子核发现了质子,质子是原子核的 组成部分.2 .中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子, 称为中子.查德威克利用云室进行实验验证了中子也有，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 .原子核的符号原子核的质地数=质子数十中子数T核电荷数=原子核的质子数.即原子的原子序数5 .同位素：具有

5、相同的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，它们互称为同位素.例如，氢有三种同位素1h、2h、3h.6 展延伸？ (解疑难)1.电荷数不等于电荷量，质量数不是原子核的质量(1)电荷数Z是指原子核内质子的个数，它可以表示原子核的电荷量，这个电荷量的单 位不是库仑，而是“元电荷”，即它表示原子核中有Z个“元电荷e”，原子核的电荷量 Q=Ze.(2)质量数也不是原子核的质量.质子和中子统称为核子，原子核内质子和中子的总个数就是质量数，原子核的质量是指原子核内所有质子和中子的质量总和，即m = Zmp+(AZ)mn=Amp.2.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

6、性质，但它们的中 子数可能不同，所以它们的物理性质不同.他Id匆2.一个铅原子质量数为 207,原子序数为82,其核外电子有多少个？中子数又 是多少？提示：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，质子 与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为207 82= 125(个).对三种射线的研究与比较1 .三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较 如图所示.X(1)在匀强电场中，a射线偏转较小，3射线偏转较大，丫射线不偏转.(2)在匀强磁场中，a射线偏转半径较大，3射线偏转半径较小，丫射线不偏转

7、.2 .三种射线的比较方法(1)知道三种射线带电的性质，a射线带正电、3射线带负电、丫射线不带电.a、3是实物粒子，而丫射线是光子流，属于电磁波的一种.(2)要知道三种射线的贯穿本领和电离本领，即 a粒子穿透能力较弱， 3粒子穿透能力 较强，丫射线穿透能力最强，而电离作用相反.(3)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a和3射线偏转方向，由于丫射线不带电，故运动轨迹仍为直线.必修例题也(自选例题，启迪思维)1 .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，计数器的计数率大巾I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

8、是()B .纯a放射源D.纯丫放射源A . a和3的混合放射源C. a和丫的混合放射源解析由三种射线的本质和性质可以判断：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即a粒子；在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， 说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有丫射线.因此放射源可能是a和丫的混合放射源.答案C2.(2015高考重庆卷)如图中曲线 a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分 粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是()A . a、b为3粒子的径迹B. a、b为丫粒子的径迹C. c

9、、d为a粒子的径迹D. c、d为3粒子的径迹1 解析由于“粒子带正电，3粒子带负电，丫粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为a粒子的径迹， c、d可能为3粒子的径迹，选项 D正确.答案D3 .如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL'是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的 O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达 O点的射 线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的 ()选项磁场方向到达。点 的射线到达P点的 射线A竖直向上3aB竖直向下a3C垂直纸向向里丫3D垂直纸向向外Ya解析R放射出来的射线共有a、3、丫三种，其中a、 3射线垂直于磁场方向进入磁场区域时

10、将受到洛伦兹力作用，丫射线不偏转，故打在。点的应为丫射线；由于 a射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是3射线；依据 3射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里.答案C名师点评明确三种射线的性质以及a粒子、3粒子在电场、磁场中的偏转方向和偏 转的程度是解决这类问题的关键.知识点一原子核的组成A4 .原子核（符号AX）,大小：很小，半径为101510T4 m质子：电量 e= +1.6X10 19 c原27,组 质量 mp= 1.672 623 1 X 10 kg成中子：电量e= 0核 -27质量 mn= 1.674 928 6X 10 27 kg、同位素：质子数相同，中子数不同

11、的原子核5 .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=质子数十中子数.6 .对核子数、电荷数、质量数的理解（1）核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，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，叫做原子核的电荷数.（3）质量数（A）:原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，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，这个整数叫做原子核的质量数.过1典例题阿（自选例题，启迪思维）1.下列说法正确的是（）A.294Th为社核

12、，由此可知，社核的质量数为90,社核的质子数为 2349B.4Be为被核，由此可知，被核的质量数为9,被核的中子数为 4C.同一元素的两种同位素具有相同的质量数D.同一元素的两种同位素具有不同的中子数解析A项社核的质量数为 234,质子数为90,所以A错；B项被核的质子数为 4, 中子数为5,所以B错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而 C 错，D对.答案D2.下列说法中正确的是()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，一定跟核外电子数相等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

13、原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，因而原子核 内还存在一种不带电的中性粒子解析原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错.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不正确.正是用a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跟质子 电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故 D正确.答案CD3.已知镭的原子序数是 88,原子核质量数是 226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？思路探究(1)原子核的核电荷数、质子数、核外电

14、子数具有什么关系？(2)质量数和核子数具有什么关系？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 = AZ= 226 88= 138.(2)镭核所带电荷量：Q=Ze=88X1.6X 10 19 C= 1.41X 10 17 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.一17答案(1)88 138 (2)1.41 X 10 C (3)88名师点评明确核子数、质子数、核外电子数及中子数的相互关系，是正确解答此类 问题的关键.质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同的.如质子和中子的质量数相同均为1,但它们的质量不

15、同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一.以例说法触类旁通典型问题三种射线在电磁场中偏转情况的分析疑旌突破思维升华1. 丫射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转.根据上述特点,在电场或磁场中不发生偏转的射线是丫射线.2. a射线和3射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，a和3粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，3粒子的偏移量大.根据粒子在电场力方向做初速度为零的 匀加速直线运动，偏移量 x可表示为：mvx= 2at = 2所以，在同样条件下 3与“粒子偏移量之比为 12xe e、/ 4mp=丁 x x” 2e mp/1 836X 暧=37>a和3粒子沿相反

16、方向做匀3. a射线和3射线在磁场中的偏转特点：在匀强磁场中,2速圆周运动，且在同样条件下，3粒子的轨道半径小，偏转大.根据qvB = mV得Rmv mvR=：一.qB q所以，在同样条件下 3与“粒子的轨道半径之比为Rb mp/1 836c 2e 1R“= 4mpc/10 e =371< .根据上述径迹特点，即使电场和磁场方向未知，也可以区分射线的种类.范例将“、3 丫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()CD解析已知a粒子带正电，3粒子带负电，丫射线不带电，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

17、、D四幅图 中，a、 3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.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r=mv,Bq将其数据代入，则a粒子与3粒子的半径之比为：r” m« v qe 4 、, 0.1c、, 1 371=- =Xx =n> me ve q«10.99c 211 836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, “、3粒子沿电场偏转距离之比为1xaq”mev某放射源放出三种射线， 其中3射线为高速电子流，质量约为质子质量的1 速度接近光速；a射线为氨核流，速度约为光速的 10.如图所示，当射

18、线射入同一匀2 1 836( 0.99c) 21xeqem«v21* 4 * (0.1c) 237.由此可见，C错误，D正确.答案AD名师归纳由轨迹判断区分三种射线，一要清楚三种射线的本质和特点，二要结合带 电粒子在电磁场中的运动规律.1 800'M即学即练强磁场中后，若不考虑速度对质量的影响， 则3射线和“射线在磁场中做匀速圆周运动的轨 道半径之比约为（）A.B.C.D.1 : 901 ： 1801 : 3601 : 720m«v«r« Bq “1 、人彳=777,选项 Cre meve 360Bq以.练促学补焉扬长解析：选C.洛伦兹力始终与速

19、度垂直，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心2力，qvB = m,解得,=警故粒子与3粒子的轨道半径之比为正确.分层演练巩固落实随堂达标1.天然放射现象的发现揭示了（）A.原子不可再分B.原子的核式结构C.原子核还可以再分D.原子核由质子和中子组成解析：选C.汤姆孙发现了电子说明原子也可再分；卢瑟福通过a粒子散射实验提出了 原子的核式结构；贝可勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也是有着复杂的结构的.天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分.卢瑟福用a粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用a粒子轰击被核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的.所以选项C正确.2. （2015衡阳八中

20、高二检测）下列关于放射性元素发出的三种射线的说法中正确的是 （）A. a粒子就是氢原子核，它的穿透本领和电离本领都很强B. 3射线是电子流，其速度接近光速C. 丫射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D.以上三种说法均正确解析：选BC. a粒子是氯原子核，它的穿透本领很弱而电离本领很强，A项错误；3射线是电子流，其速度接近光速，B项正确；丫射线的穿透能力很强，可以穿透几厘米厚的铅板，C项正确.3. （2014高考福建卷）如图，放射性元素镭衰变过程中释放出“、& 丫三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（）A .表布丫射线，表小a射线B.表布3射线，表小a

21、射线C.表小a射线，表小丫射线D.表小3射线，表小a射线解析：选C. 丫射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故 和表示丫射线，A、B、 D项错；a射线中的a粒子为氨的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故表示a射线，由左手定则可知在匀强磁场中a射线向左偏，故表示a射线，C项对.4.氢有三种同位素，分别是五 （：H）、笊（储）、M （1H）,则（）A.它们的质子数相等B.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：选ABD.五、笊、瓶的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数相同，都是1,中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B选项正确.同位素的

22、化学性质相同，只是物理性质不同，D选项正确.5.（选做题）已知镭的原子序数是 88,原子核质量数是 226.288Ra是镭的一种同位素，让 286Ra和228Ra以相同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：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有qvB=mv, rmvqB'两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，226 226113故荔=228-=而.答案：113 ： 114课时彳业一、选择题1 .最早发现天然放射现象的科学家为（）A.卢瑟福B.贝可勒尔C.爱因斯坦D.查德威克解析：选B.卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，

23、爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒 尔发现天然放射现象，故 B正确，A、C、D不正确.2 .（多选）关于3射线，下列说法中正确的是 （）A.它是高速电子流B. 3粒子是放射出来的原子内层电子C. 3粒子是从原子核中放射出来的D.它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板解析：选AC. 3射线是高速电子流，它是从原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿 透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板，故选项 A、C正确.3 .（多选）关于丫射线，下列说法正确的是（）A.它是处于激发状态的原子核放射的B.它是原子内层电子受到激发时产生的C.它是一种不带电的光子流D.它是波长极短的电磁波解析：选ACD

24、. 丫射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故A、C、D正确.4 .放射性元素产生的射线在电场中分成三束，如图所示，其中 （A . C是a射线B . B是丫射线C. A是3射线D.上述说法都不对解析：选B. a射线是由高速运动的氯原子核组成的，它带有两个单位的正电荷，故垂直进入电场后沿电场方向偏转；3射线是由高速运动的电子组成的，它带有个单位的负电荷，故垂直进入电场后背向电场方向偏转；丫射线是光子流，不带电，在电场中不受电场力，所以不偏转.5 .如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素针（Po）放射的a射线轰击破时会产a粒子,B生粒子流A,用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子

25、流 B,经研究知道（）A. A为中子，B为质子B. A为质子，B为中子C. A为丫射线，B为中子D. A为中子，B为丫射线解析：选A.不可见射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡 中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子.6 .放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）A. a射线、3射线、丫射线B. 丫射线、3射线、a射线C. 丫射线、a射线、3射线D. 3射线、a射线、丫射线解析：选B.本题考查三种射线的性质.三种射线的穿透能力丫射线最强、a射线最弱, 故本题选B.7 .天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所 示，由此可推知

26、（）A .来自于原子核外的电子8 .的电离作用最强，是一种电磁波C.的电离作用较弱，是一种电磁波D.的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子解析：选D.三种射线的特点：a射线是2He原子核，带电量最大，电离作用最强，穿透 本领最弱；3射线是°ie,带电量较大，电离作用较弱，穿透本领较强；丫射线是光子，不 带电，电离作用最弱，穿透本领最强.三种射线都来自于原子核.故 D正确.8.在a粒子轰击金箔的散射实验中，a粒子可以表木为2He, ；He中的4和2分别表不（）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

27、解析：选B.根据AX所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，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.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.4He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2,2He符号左上角表示的是核子数，即为4,故选项B正确.9.下列关于3He的叙述正确的是（）A.3He与3H互为同位素3B.3He原子核内中子数为 2 3C.2He原子核外电子数为 2D.3He代表原子核内有2个质子和3个中子的氨原子解析：选C.3He核内质子数为2, 3H核内质子数为1,两者质子数不等，不是同位素，1个中子的氨原子A错误；3He核内中子数为1, B错误；3He代表原子核内有2个质子和 核，核外电子数为 2,故C正确，D错误.二、非选择题10.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 S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,