2020-2021高二物理3-5学案：第十九章 第1节 原子核的组成含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高二物理人教版选修3-5学案：第十九章第1节原子核的组成含解析第1节原子核的组成1．了解什么是放射性和天然放射现象。2．知道原子核的组成及三种射线的特征。3．会利用带电粒子在电磁场中的偏转判断射线的电性及种类。一、天然放射现象1．天然放射现象的发现1896年，法国物理学家eq\o(□,\s\up3(01）)贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线可使被黑纸包裹的照相底版eq\o(□,\s\up3（02）)感光。2．放射性和放射性元素(1)放射性:物质eq\o(□,\s\up3（03）)发射射线的性质.（2)放射性元素：具有eq\o(□，\s\up3（04))放射性的元素。（3)原子序数大于或等于83的元素,都是eq\o(□,\s\up3(05)）放射性元素,原子序数小于83的元素有的也具有放射性。3．天然放射性元素能eq\o（□,\s\up3(06))自发地发出射线的放射性元素。二、射线到底是什么1．三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eq\o（□，\s\up3(01)）带电粒子流，另一束在磁场中eq\o（□，\s\up3（02)）不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线。2．三种射线的比较三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用eq\o（□，\s\up3（01））α粒子轰击氮原子核,发现了质子，质子就是氢原子核。2．中子的发现卢瑟福的学生eq\o（□，\s\up3（02))查德威克通过实验证实了中子的存在。3．原子核的组成原子核由eq\o（□，\s\up3(03))质子和中子组成，质子和中子统称为eq\o（□，\s\up3（04）)核子。4．原子核的电荷数原子核所带的电荷量总是质子电荷的eq\o(□，\s\up3(05))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eq\o（□,\s\up3（06)）电荷数。5．原子核的质量数原子核中质子和中子的总数目叫做原子核的eq\o（□，\s\up3（07)）质量数。6．原子核的符号eq\o\al（A,Z）X，其中X表示元素的符号，A表示核的eq\o(□,\s\up3(08)）质量数,Z表示核的eq\o（□,\s\up3（09））电荷数.7．同位素具有相同eq\o(□，\s\up3(10))质子数而eq\o（□，\s\up3(11））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eq\o(□，\s\up3(12）)同位素。判一判(1)α粒子其实是高速氦原子核.（)（2）温度越高，放射性元素发出射线越强。()（3）原子核的电荷数就是电荷量.()(4）天然放射现象说明原子核是可以再分的。()（5）α射线、β射线、γ射线都属于电磁波.（）提示：（1）√(2）×(3)×（4)√（5)×想一想(1）怎样利用电场、磁场判断三种射线的带电性质？提示:让三种射线垂直通过匀强电场，则γ射线不偏转，说明它不带电；α射线偏转方向和电场方向相同，说明它带正电;β射线偏转方向和电场方向相反，说明它带负电。让三种射线垂直通过匀强磁场,则γ射线不偏转，说明它不带电；对α射线和β射线，可根据它们在磁场中的偏转方向和左手定则确定它们的带电性质。(2）eq\o\al(235，92)U的核子数、质子数和中子数分别是多少？提示：核子数235，质子数92，中子数143。课堂任务天然放射现象和三种射线1．放射性的特点及研究意义：实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质的形式存在，还是以化合物的形式存在，都具有放射性.放射性的强度不受温度、外界压强的影响.由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是说，射线来自原子核.这说明原子核内部是有结构的。2．三种射线(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射线、β射线都是高速运动的粒子；而γ射线是波长很短的光子,属电磁波的一种.（2)三种射线在电场和磁场中的偏转①垂直进入匀强电场中，γ射线不发生偏转，做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，如图甲所示.②垂直进入匀强磁场中,γ射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,如图乙所示。例1（多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从铅盒右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是（)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bα射线、β射线垂直进入匀强磁场中后做什么运动？提示：均做匀速圆周运动。［规范解答］粒子向右射出后，由左手定则可知在匀强磁场中α粒子所受的洛伦兹力向上,β粒子所受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，B错误，C正确；又由于γ射线不带电，打在b点,A正确.由于α粒子速度约是光速的eq\f(1，10)，而β粒子速度接近光速，所以在同样的复合场中不可能都做直线运动（如果一个打在b点，则另一个必然打在b点下方),D错误，本题选A、C。［完美答案］ACα、β、γ三种射线在电场或磁场中的运动特点(1）γ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。（2）α射线和β射线在磁场中的偏转特点：垂直进入匀强磁场中,α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动.(3）α射线和β射线在电场中的偏转特点：垂直进入匀强电场中,α和β粒子沿相反方向做类平抛运动.如果电场和磁场方向未知,也可以根据偏转的大小情况及其他已知条件区分射线的种类。eq\a\vs4\al(［变式训练1］）关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（)A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．γ射线是光子，它的穿透能力最强D．γ射线是粒子，它的穿透能力最弱答案C解析α射线的粒子是氦原子核，相比之下，α射线射出的速度较小，约为光速的十分之一，贯穿物质的本领很小，一张纸就能把它挡住，故A项错误；β射线是高速运动的电子流，它不是核外电子电离形成的，而是从原子核中放射出来的，B项错误；γ射线是波长很短的光子，其速度为光速,贯穿能力最强，甚至能贯穿几厘米厚的铅板，故C项正确，D项错误。课堂任务原子核的组成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.原子核的直径为10－15~10－142．原子核的符号和数量关系(1)符号：eq\o\al(A,Z）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（中性原子）.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电荷量是多少？（3）若镭原子呈中性，它核外有多少电子？（4)eq\o\al(228，88)Ra是镭的一种同位素，让eq\o\al（226，88)Ra和eq\o\al(228,88)Ra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？(1)原子核各数值之间有何关系？提示：核子数＝中子数＋质子数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数（中性原子）.（2）带电粒子在磁场中运动有什么规律?提示:F洛＝qvB＝eq\f（mv2，r),r＝eq\f（mv，qB）。[规范解答](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)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z＝88，Q＝Ze＝88×1。6×10－19C≈1。41×10－(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＝meq\f(v2，r），r＝eq\f(mv,qB).两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故eq\f(r226,r228)＝eq\f(226，228）＝eq\f(113，114）.［完美答案］见规范解答对核子数、核电荷数、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,所以质子数和中子数之和叫核子数。(2）核电荷数(Z):原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，这个倍数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，这个倍数叫做原子核的质量数。eq\a\vs4\al(［变式训练2])说出以下原子核的质子数、中子数:(1)钾40；(2）eq\o\al(66,29)Cu；（3)eq\o\al(222，86）Rn。答案(1)1921(2）2937（3)86136解析(1)钾的原子序数为19，即核电荷数为19,质子数为19