高中物理原子核组成课件新人教版选修

一、三种射线的比较2.在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图.(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图.3.研究放射性的意义：如果一种元素具有放射性,那么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.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.

α、β、γ射线中的电子是从原子核中放出的，并不是从原子核外面的电子放出的.【典例1】将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示射线偏转情况正确的是()

【解题指导】求解此题应把握以下三点：【标准解答】选A、D.已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ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，可知A、B、C、D四幅图中α、β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,其半径将数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比由此可见,A项正确,B项错误.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x,沿电场线方向位移为y,则有消去t可得对某一确定的x值,α、β粒子沿电场线偏转距离之比由此可见，C项错误，D项正确.【规律方法】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.【变式训练】（2011·浙江高考）关于天然放射现象，下列说法正确的是()A.α射线是由氦原子核衰变产生B.β射线是由原子核外电子电离产生C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D.通过化学反应不能改变物质的放射性【解析】选D.α射线是在α衰变中产生的，本质是氦核，A错误；β射线是在β衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误；γ射线是发生α衰变和β衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关,D正确.二、原子核的组成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.质量数(A)=核子数=质子数+中子数.3.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.原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数称为原子核的质量数.因此，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，但它们的质量不同，中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一.【典例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？

【解题指导】解答本题应把握以下三点：【标准解答】(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【互动探究】镭有一种同位素，原子核质量数是228，若让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？【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，故有两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故答案：

【变式备选】在垂直于纸面向外的匀强磁场中，从A处垂直于磁场飞出一批速度相同的中子、质子、电子、α粒子的粒子流，形成如图所示的径迹，则中子的径迹是_____，质子的径迹是_____,电子的径迹是_____，α粒子的径迹是_____.【解析】中子不带电，在磁场中不偏转，中子的径迹是②；电子带负电，在磁场中由左手定则可判断①为电子的径迹；质子、α粒子带正电，则粒子流向右偏转，再由得比较得③为质子的径迹，④为α粒子的径迹.答案：②③①④【典例】如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是()A.充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有α粒子引起的闪烁B.充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁C.充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁D.充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁【解题指导】根据实验的目的是让α粒子轰击氮核产生的新粒子引起闪烁求解此题.【标准解答】选D.实验目的是观察α粒子轰击氮核产生新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔的厚度，使α粒子恰好不能透过，但质子仍能透过，故选D.一、选择题1.以下实验能说明原子核内有复杂结构的是()A.光电效应实验B.原子发光产生明线光谱C.α粒子散射实验D.天然放射现象【解析】选D.光电效应实验是光子说的实验依据;原子发光产生明线光谱说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象中放射出的粒子是从原子核中放出的，说明原子核内有复杂结构.2.氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，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.它们的中子数相等【解析】选A、B.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，C错；质子数和核外电子数相同，都为1，A、B正确；中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，D错.3.(2011·包头高二检测)用α粒子轰击94Be时，得到126C,同时放出一种粒子.关于这种粒子，下列说法中不正确的是()A.它来自于原子核B.它能穿透几十厘米厚的铅板C.它在磁场中不发生偏转D.它是一种频率很高的光子【解析】选B、D.因为42He+94Be

126C+10n,所以释放的粒子为中子，它来自于原子核，在磁场中不发生偏转，其穿透力较强，但并不能穿透几十厘米厚的铅板.A、C正确，B、D错误.4.(2011·西宁高二检测)如图，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，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】选C.本题考查三种射线的特点.由于α粒子的贯穿本领较小，在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明含有α粒子；在薄铝片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，说明穿过铝片的是γ射线而不是β射线，因此放射源为α和γ的混合放射源.故正确选项为C.

【方法技巧】三种射线的判断方法(1)根据射线在匀强磁场中的运动轨迹和左手定则进行判断，同时结合半径公式进行分析.(2)根据射线在电场中的运动轨迹结合弯曲程度进行判断.5.已知22888Ra是22688Ra的一种同位素，则下列说法正确的是()A.它们具有相同的质子数和不同的质量数B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质【解析】选A、C.原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和.由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同.故正确答案为A、C.6.由原子核符号23592U，可知()A.23592U原子核中有质子92个B.23592U原子核中有电子92个C.23592U原子核中有中子235个D.23592U原子核中有中子143个【解析】选A、D.原子核符号为AZX,A为核子数，Z为质子数，可见23592U原子核中核子数是235个，质子数是92个，中子数为235-92=143个，故B、C错误，A、D正确.7.原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是()A.原子核中，有质子、中子，还有α粒子B.原子核中，有质子、中子、还有β粒子C.原子核中，有质子、中子、还有γ粒子D.原子核中，只有质子和中子【解析】选D.在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分.原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子.原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确.8.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，则下面说法中正确的有()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b【解析】选A、C.由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀强磁场中，α粒子受到的洛伦兹力向上，β粒子受到的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧.由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，本题选A、C.二、非选择题9.(2011·韶关高二检测)如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的_____射线对控制厚度起主要作用.当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得_____些.【解析】因β射线能穿过几毫米的铝板，故β射线对厚度起主要作用.通过铝板的粒子数超标是指通过铝板的粒子个数太多，铝板的厚度偏薄，应加大铝板的厚度，即将M、N两轧辊间距离调大一些.答案：β大10.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示.在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影.(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出三个