2017-2018學(xué)年同步備課套餐之物理人教浙江專版選修3-5講義：第19章原子核

1、原子核1原子核的組成知識(shí)內(nèi)容考試要求必考加試原子核的組成a課時(shí)要求1 .了解什么是放射性和天然放射現(xiàn)象.2 .知道原子核的組成及三種射線的特征.3 .掌握原子核的符號(hào)表示，知道同位素的概念.知識(shí)探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)一、天然放射現(xiàn)象和三種射線導(dǎo)學(xué)探究1 .1896年法國(guó)物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，即天然放射現(xiàn)象.是否所有的元素都具有放射性？放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有哪些種類？答案原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線.放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：“射線、3射線、丫射線.2 .怎樣用電場(chǎng)或磁場(chǎng)判斷三種射線粒子的帶電性質(zhì)？答案

2、讓三種射線通過(guò)勻強(qiáng)電場(chǎng)，則丫射線不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明丫射線不帶電.a射線偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相同，帶正電，3射線偏轉(zhuǎn)方向和電場(chǎng)方向相反，帶負(fù)電.或者讓三種射線通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則丫射線不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明丫射線不帶電，a射線和3射線可根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定帶電性質(zhì).知識(shí)梳理1 .對(duì)天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)(1)1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝亙勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性.(2)物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性,具有放射性的元素稱為放射性元素,放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象.(3)原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線.2 .對(duì)三種射線的認(rèn)識(shí)種類a射線3射線丫射

3、線組成高速氮核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2e一e0速率0.1c0.99cC貫穿本領(lǐng)最邕用一張紙就能擋住較強(qiáng)，能穿透幾毫米厚的鋁板最典能穿透幾厘米厚的口板和幾十厘米厚的混凝土電禺作用很阻較強(qiáng)很我_即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)1896年，法國(guó)的瑪麗居里首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象.(X)(2)原子序數(shù)大于83的元素都是放射性元素.(V)(3)原子序數(shù)小于83的元素都不能放出射線.(X)(4) “射線實(shí)際上就是氯原子核，a射線具有較強(qiáng)的穿透能力.(X)(5) 丫射線是能量很高的電磁波，電離作用很強(qiáng).(X)二、原子核的組成知識(shí)梳理1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年，盧瑟福用鐳放射出的a粒子轟擊氮原

4、子核，從氮核中打出了一種新的粒子，測(cè)定了它的電荷和質(zhì)量，確定它是氫原子核，叫做質(zhì)子，用p或；H表示，其質(zhì)量約為mp=1.67X1027_kg.2 .中子的發(fā)現(xiàn)(1)盧瑟福的預(yù)言：原子核內(nèi)可能還有一種不帶電的粒子，名字叫中子.(2)查德威克的發(fā)現(xiàn)：用實(shí)驗(yàn)證明了中子的存在，用n表示，中子的質(zhì)量非常接近質(zhì)子的質(zhì)量.3 .原子核的組成(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和生子數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(Z):原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)信-通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù).(3)質(zhì)量數(shù)(A):原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)王和中壬的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子

5、與中子的質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù).I原子核的質(zhì)地?cái)?shù)=質(zhì)數(shù)一中干數(shù)4 4）;X一元素符號(hào)1-核電荷數(shù)=原子核的虹鰲.即元素的原子序數(shù)5 .同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素.例如：氫有三種同位素，分別是1h、2h、1h.即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.（1）質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子.（X）（2）原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù).（V）（3）同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì).（X）（4）原子核內(nèi)的核子數(shù)與它的核電荷數(shù)不可能相等.（X）題型探究聿點(diǎn)

6、堆點(diǎn)個(gè)個(gè)擊破一、天然放射現(xiàn)象和三種射線1 .三種射線的實(shí)質(zhì)“射線：高速氫核流，帶2e的正電荷；3射線：高速電子流，帶e的負(fù)電荷；丫射線：光子流（高頻電磁波）,不帶電.2 .三種射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（1）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，丫射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a粒子和3粒子沿相反方向做類平拋運(yùn)動(dòng)，在同樣的條件下，3粒子的偏移大，如圖1所示.圖1（2）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，丫射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a粒子和3粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且在同樣條件下，3粒子的軌道半徑小，如圖2所示.XXXx 8x3 .元素的放射性（1）一種元素的放射性與是單質(zhì)還是化合物無(wú)關(guān)，這就說(shuō)明射線跟原子核外電子無(wú)關(guān).（2

7、）射線來(lái)自于原子核說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的.【例1】如圖3所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，LL'是厚紙板，MM'是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑，由此可知磁場(chǎng)的方向、到達(dá)。點(diǎn)的射線種類、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類應(yīng)屬于下表中的（）LV磁場(chǎng)VM，圖3選項(xiàng)磁場(chǎng)方向到達(dá)。點(diǎn)的射線到達(dá)P點(diǎn)的射線A豎直向上3aB豎直向下a3C垂直紙向向里丫3D垂直紙向向外丫a答案C解析R放射出來(lái)的射線共有“、3丫三種，其中“、3射線垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，丫射線不偏轉(zhuǎn)，故打在。點(diǎn)的應(yīng)為丫射線；由于a射線貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是3射

8、線；依據(jù)3射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.【例2（多選）將a、&丫三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是（）答案AD解析已知a粒子帶正電，3粒子帶負(fù)電，丫射線不帶電，根據(jù)正、負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向可知,A、B、C、D四幅圖中 8 3粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷.帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑mv=而將數(shù)據(jù)代入，則“粒子與3粒子的半徑之比3=如vqj=-X*15,rpmeveqa10.99c21836A對(duì)，B錯(cuò)；帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)初速度為V0,垂直電場(chǎng)線方向位移為

9、x,沿電場(chǎng)線方向位移為y,則有1qE2x=v0t,尸2,消去t可得y=2S對(duì)某一確定的X值，a、3粒子沿電場(chǎng)線偏轉(zhuǎn)距離之比12 2.y_a_q_amjvj_2*1_836xf0.99c)21yTqem«v«=14(0.1c)375C錯(cuò)，D對(duì).L歸納總結(jié)-三種射線的鑒別：(1) a射線帶正電、3射線帶負(fù)電、丫射線不帶電.a射線、3射線是實(shí)物粒子，而丫射線是光子流，屬于電磁波的一種.(2) a射線、3射線都可以在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)方向不同，丫射線則不發(fā)生偏轉(zhuǎn).(3) a射線穿透能力弱，3射線穿透能力較強(qiáng)，丫射線穿透能力最強(qiáng)，而電離本領(lǐng)相反.二、原子核的組成I.原子核（符號(hào)

10、2x）大?。缓苄?半徑為1O-I5O-Um質(zhì)子士電荷量e=+L6X1019C療'組質(zhì)量叫尸1.6726231MIO-"kg成中子；電荷量e=0核I質(zhì)量"垢=L6749286X10盯kg,同位素；質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子核2.基本關(guān)系核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)（Z）=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù)，質(zhì)量數(shù)（A）=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)十中子數(shù).【例3已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226.試問(wèn)：（1）鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？（2）鐳核所帶電荷量是多少？（保留三位有效數(shù)字）（3）呈電中性的鐳原子，核外有幾個(gè)電子？答案（1）88138（2）1.41X1017c（3）88解析（1

11、）鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88,中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即N=AZ=226-88=138.（2）鐳核所帶電荷量Q=Ze=88X1.6X1019C=1.41X1017C.核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.針對(duì)訓(xùn)練在“粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)中，a粒子可以表示為4He,4He中的4和2分別表示（）A. 4為核子數(shù)，2為中子數(shù)B. 4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)C. 4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù)D. 4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)答案B解析根據(jù)AX所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的核電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù).原子核的

12、質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù).4He符號(hào)的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2,4He符號(hào)左上角表示的是核子數(shù)，即為4,故選項(xiàng)B正確.當(dāng)堂檢測(cè)鞏固反選達(dá)標(biāo)檢測(cè)1 .下列說(shuō)法正確的是（）A.“射線是由高速運(yùn)動(dòng)的氨核組成的，其運(yùn)行速度接近光速B.某原子核在放出丫射線后會(huì)變成另一種元素的原子核C. 丫射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱D. 3射線的粒子和電子是兩種不同的粒子答案C2 .（2016湖州市高二下學(xué)期期中）為了探究放射性元素射線的性質(zhì)，小張將裝有放射性元素的鉛盒放入磁場(chǎng)B中，從云室中觀察到射線的徑跡如圖4所示，對(duì)這三種射線，下列說(shuō)法正確的是（）mnA.射線甲是a射線

13、B.射線乙是丫射線C.射線乙的貫穿能力最弱D.射線丙是高速電子流答案B解析a射線是高速氫核流，一個(gè)a粒子帶兩個(gè)正電荷，根據(jù)左手定則，a射線受到的洛倫茲力向右，故丙是a射線.3射線是高速電子流，帶負(fù)電荷，根據(jù)左手定則，3射線受到的洛倫茲力向左，故甲是3射線.丫射線是電磁波，是中性的，在磁場(chǎng)中不受磁場(chǎng)的作用力，軌跡不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故乙是丫射線，故A、D錯(cuò)誤，B正確；丫射線貫穿能力最強(qiáng)，故C錯(cuò)誤.3 .（多選）氫有三種同位素，分別是五（1H）、笊（2H）、瓶（1H）,則（）A.它們的質(zhì)子數(shù)相等B.它們的核外電子數(shù)相等C.它們的核子數(shù)相等D.它們的中子數(shù)相等答案AB解析五、笊、瓶的核子數(shù)分別為1、2、3

14、,質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，都為1,中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不相同，所以A、B選項(xiàng)正確.4 .以下說(shuō)法正確的是（）A.2226Rn為氫核，由此可知，氫核的質(zhì)量數(shù)為86,氫核的質(zhì)子數(shù)為222B.9Be為被核，由此可知，被核的質(zhì)量數(shù)為9,被核的中子數(shù)為4C.同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D.同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)答案D解析A項(xiàng)氫核的質(zhì)量數(shù)為222,質(zhì)子數(shù)為86,所以A錯(cuò)誤；B項(xiàng)被核的質(zhì)量數(shù)為9,中子數(shù)為5,所以B錯(cuò)誤；由于質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核互稱為同位素，即它們的質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯(cuò)誤，D正確.課時(shí)作業(yè)強(qiáng)化訓(xùn)煉拓展提升一、選擇題1 .在天然放射性物質(zhì)附近放

15、置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是（）A. 丫射線的貫穿作用B. a射線的電離作用C. 3射線的貫穿作用D. 3射線的中和作用答案B解析由于a粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和，使帶電體所帶的電荷很快消失.2 .（多選）以下說(shuō)法中正確的是（）A.原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B.原子核中的中子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C.用a粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D.絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子答案CDA錯(cuò)；原子

16、核中的中子數(shù)不解析原子中除了有帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的原子核，故一定跟核外電子數(shù)相等，故B錯(cuò)；正是用“粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確;因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確.3 .放射性元素放出的射線，在電場(chǎng)中分成A、B、C三束，如圖1所示，其中（）圖1A. C為氯原子核組成的粒子流B. B為比X射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光子流C. B為比X射線波長(zhǎng)更短的光子流D. A為高速電子組成的電子流答案C解析根據(jù)射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，可以判斷，A射線向電場(chǎng)線方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)為帶正電的粒子組成的射線，所以是a射線；B射線在

17、電場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，所以是丫射線；C射線在電場(chǎng)中受到與電場(chǎng)方向相反的作用力，應(yīng)為帶負(fù)電的粒子，所以是3射線.4 .（多選）（2017吳越聯(lián)盟高三上學(xué)期第二次聯(lián)考）如圖2所示，在研究天然放射性現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源a、b端相連，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔射出，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）A.到達(dá)A板的是a粒子B.到達(dá)A板的是3粒子C.金屬板A連接的電源a端為正極D.金屬板B連接的電源b端為正極5(多選)下列關(guān)于放射性元素發(fā)出的三種射線的說(shuō)法中正確的是()A. a粒子就是氫原子核，它的穿透本領(lǐng)和電離本領(lǐng)都很強(qiáng)B. 3射線是電子流，其速度接近光速C. 丫射線是一種

18、頻率很高的電磁波，它的穿透能力很強(qiáng)D以上三種說(shuō)法均正確答案BC6下列關(guān)于23He的敘述正確的是()A.32He與31H互為同位素B.32He原子核內(nèi)中子數(shù)為2C.32He原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為23D.32He代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和3個(gè)中子的氦原子核答案C7據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥16676Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A32B67C99D166答案A解析根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=67,中子數(shù)為16667=99,故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為9967=32,故A對(duì).8 .若用x代表一個(gè)中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表

19、此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對(duì)29325U的原子來(lái)說(shuō)()A. x=92y=92z=235B. x=92y=92z=143C. x=143y=143z=92D. x=235y=235z=325答案B解析在235U中，左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù)，則y=92;中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x=92;中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，z=235-92=143,所以B選項(xiàng)正確.9 (多選)如圖3所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法中正確的是()圖3A.打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是“射線、丫射線和3射線B. a射

20、線和3射線的軌跡是拋物線C. a射線和3射線的軌跡是圓弧D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一個(gè)豎直向下的場(chǎng)強(qiáng)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定則可知粒子向右射出，在題圖所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)中a粒子受到的洛倫茲力向上，13粒子受到的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧.由于a粒子的速度是光速的而，而3粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)，本題應(yīng)選A、C.二、非選擇題10 .有關(guān)16。、11。、188o三種同位素的比較，試回答下列問(wèn)題：(i)三種同位素中哪一種粒子數(shù)是不相同的？.A.質(zhì)子B.中子C.核外電子(2)三種同位素中，哪一個(gè)質(zhì)量最大？.三種同位素的化學(xué)性質(zhì)是否相同？.答案(1)B(2)188O(3)相同解析(1)同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，核外電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相同，故不相同