第1节 原子核的组成

第五章|原子核第1节原子核的组成核心素养点击物理观念(1)了解放射性现象和放射性元素。(2)知道三种射线的特性。(3)了解原子核的组成，会正确写出原子核的符号。科学思维三种射线的本质、特点及应用。科学探究探究三种射线的穿透能力。科学态度与责任通过对原子核结构的探究，感悟探索微观世界的研究方法，强化证据意识和推理能力。一、天然放射现象及射线的本质1．填一填(1)放射性的发现①1896年，法国物理学家

发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的

，它能穿透黑纸使照相底片感光。②波兰裔法国物理学家玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现放射性更强的新元素，分别命名为钋(Po)、

。贝克勒尔射线镭(Ra)(2)放射性①定义：物质发出射线的性质。②放射性元素：具有

性的元素，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。(3)天然放射现象：放射性元素

发出射线的现象。(4)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，说明这两束是_____粒子流；另一束在磁场中

，说明它不带电，这三束射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。放射自发地带电不偏转电离穿透

一张纸电子流电离几毫米电磁波穿透铅板无关温度原子核内部2．判一判(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。

(

)(2)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

(

)(3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。

(

)××√3．想一想要判断三种射线是否带电以及带正电荷还是负电荷，可以用什么方法？提示：方法一：让射线垂直磁场方向射入磁场，发生偏转的射线带电，不偏转的射线不带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与磁场方向和速度方向的关系，依据左手定则可以判断带正电荷还是带负电荷。方法二：让射线垂直电场方向射入电场，发生偏转的射线带电，不偏转的射线不带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与电场方向的关系，依据电荷受力方向与电场强度方向的关系，可以判断带正电荷还是带负电荷。二、原子核的组成1．填一填(1)质子的发现：1919年，卢瑟福用镭放射出的

轰击氮原子核，发现质子，它是

的组成部分。(2)中子的发现：因绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值，卢瑟福猜想，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，称为中子。1932年，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想。(3)原子核的组成：原子核由

组成，质子和中子统称为

。α粒子原子核质子和中子核子(4)原子核的符号质子数中子数同一位置2．判一判(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。

(

)(2)原子核的电荷数等于核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。

(

)(3)同位素具有不同的化学性质。

(

)√××3．选一选某种元素的原子核用

X表示，下列说法中正确的是

(

)A．原子核的质子数为Z，中子数为AB．原子核的质子数为Z，中子数为A－ZC．原子核的质子数为A，中子数为ZD．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z解析：根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确。答案：B探究(一)对三种射线的理解[问题驱动]

如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图。(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？提示：说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。(2)α粒子的速度约为β粒子速度的十分之一，但α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？提示：说明α射线比荷小于β射线的比荷。[重难释解]1．α、β、γ射线的比较如图所示，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，计数器的计数率大幅度减小，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可能是 (

)A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源

D．纯γ放射源[解析]

在放射源和计数器之间加上L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α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γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正确。[答案]

C三种射线的比较方法(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、β是实物粒子，而γ射线是光子流，属电磁波的一种。(2)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α和β射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。(3)α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反。[素养训练]1．(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核 (

)A．三种射线的能量都很高B．放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C．元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关D．α射线、β射线都是带电的粒子流解析：能说明放射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关，B、C正确。答案：BC2．α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚度分别为0.0005cm、0.05cm和8cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是

(

)A．α射线 B．β射线C．γ射线

D．可见光解析：根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，钢板厚度控制为5cm，则α、β射线均不能穿透，而γ射线可以穿透，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用γ射线；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故A、B、D错误，C正确。答案：C

3．如图，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是

(

)A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线解析：α射线是高速氦核

流，带正电荷；β射线是高速电子

流，带负电荷。根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力方向向右，β射线受到的洛伦兹力方向向左，故丙是α射线，甲是β射线。γ射线是光子流，光子是电中性的，在磁场中的运动轨迹不会发生偏转，故乙是γ射线。B正确。答案：B

探究(二)原子核的组成与数量关系[问题驱动]汤姆孙通过确定阴极射线的电性和电荷量，猜测电子来源于原子，通过换用不同的材料作阴极得到相同的阴极射线，证明了电子是原子的组成部分；天然放射线是从原子核中射出的，使人们认识到原子核可分，进而才有质子、中子的发现。(1)质子是由谁发现的？怎样发现的？提示：卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现质子。(2)中子是由谁发现的？依据是什么？提示：查德威克发现中子。发现依据：如果原子核中只有质子，那么原子核的质量与电荷量之比应等于质子的质量与电荷量之比，但实际却是，绝大多数情况下前者的比值较大，卢瑟福猜想核内还有另一种粒子。查德威克通过实验证实了这个猜想。[重难释解]1．原子核的大小、组成和同位素2．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，所以质子数和中子数之和叫作核子数。(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。(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，这个倍数叫作原子核的质量数。已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？[解析]

(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数Z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)镭核所带电荷量：Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C。(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。[答案]

(1)88

138

(2)1.41×10－17C

(3)88原子核的“数”与“量”辨析(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，核内的质子数叫作核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同。原子核内质子和中子的总和叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。答案：D答案：A一、培养创新意识和创新思维(选自鲁科版新教材课后练习)查德威克发现新粒子的实验示意图如图所示。由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会轰击出粒子流B，请问A和B分别是什么粒子？提示：A为中子，B为质子。二、注重学以致用和思维建模1．(多选)近几年，我国北京、上海、广州等地引进了多台γ刀，治疗患者数以万计，效果极好，成为目前治疗脑肿瘤的最佳仪器。令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半个小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”。据报道，我国自主研发的旋式γ刀性能更好。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用

(

)A．γ射线具有很强的穿透本领B．γ射线具有很强的电离作用C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易地绕过阻碍物到达目的地解析：γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很弱，波长很短，不易发生衍射，不会很容易地绕过阻碍物，但穿透物质的本领极强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，A、C正确，B、D错误。答案：AC2．如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三束，他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线。基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1908年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述正确的是

(

)A．α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B．β射线在真空中的运动速度是光速C．γ射线本质上是波长很短的电磁波，电离能力极强D．β射线带负电，是来自镭原子的核外电子解析：α射线的穿透能力最弱，电离作用最强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度可达光速的99%，故B错误；γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β