2020-2021高二物理3-5學(xué)案：第十九章 第1節(jié) 原子核的組成含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5學(xué)案：第十九章第1節(jié)原子核的組成含解析第1節(jié)原子核的組成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．會(huì)利用帶電粒子在電磁場中的偏轉(zhuǎn)判斷射線的電性及種類。一、天然放射現(xiàn)象1．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)1896年，法國物理學(xué)家eq\o(□,\s\up3(01）)貝可勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能發(fā)出看不見的射線，這種射線可使被黑紙包裹的照相底版eq\o(□,\s\up3（02）)感光。2．放射性和放射性元素(1)放射性:物質(zhì)eq\o(□,\s\up3（03）)發(fā)射射線的性質(zhì).（2)放射性元素：具有eq\o(□，\s\up3（04))放射性的元素。（3)原子序數(shù)大于或等于83的元素,都是eq\o(□,\s\up3(05)）放射性元素,原子序數(shù)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))自發(fā)地發(fā)出射線的放射性元素。二、射線到底是什么1．三種射線在射線經(jīng)過的空間施加磁場，射線分成三束，其中兩束在磁場中向不同的方向偏轉(zhuǎn),說明這兩束是eq\o（□，\s\up3(01)）帶電粒子流，另一束在磁場中eq\o（□，\s\up3（02)）不偏轉(zhuǎn)，說明這一束不帶電，這三束射線分別叫做α射線、β射線、γ射線。2．三種射線的比較三、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)盧瑟福用eq\o（□，\s\up3（01））α粒子轟擊氮原子核,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，質(zhì)子就是氫原子核。2．中子的發(fā)現(xiàn)盧瑟福的學(xué)生eq\o（□，\s\up3（02))查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在。3．原子核的組成原子核由eq\o（□，\s\up3(03))質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為eq\o（□，\s\up3（04）)核子。4．原子核的電荷數(shù)原子核所帶的電荷量總是質(zhì)子電荷的eq\o(□，\s\up3(05))整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的eq\o（□,\s\up3（06)）電荷數(shù)。5．原子核的質(zhì)量數(shù)原子核中質(zhì)子和中子的總數(shù)目叫做原子核的eq\o（□，\s\up3（07)）質(zhì)量數(shù)。6．原子核的符號eq\o\al（A,Z）X，其中X表示元素的符號，A表示核的eq\o(□,\s\up3(08)）質(zhì)量數(shù),Z表示核的eq\o（□,\s\up3（09））電荷數(shù).7．同位素具有相同eq\o(□，\s\up3(10))質(zhì)子數(shù)而eq\o（□，\s\up3(11））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eq\o(□，\s\up3(12）)同位素。判一判(1)α粒子其實(shí)是高速氦原子核.（)（2）溫度越高，放射性元素發(fā)出射線越強(qiáng)。()（3）原子核的電荷數(shù)就是電荷量.()(4）天然放射現(xiàn)象說明原子核是可以再分的。()（5）α射線、β射線、γ射線都屬于電磁波.（）提示：（1）√(2）×(3)×（4)√（5)×想一想(1）怎樣利用電場、磁場判斷三種射線的帶電性質(zhì)？提示:讓三種射線垂直通過勻強(qiáng)電場，則γ射線不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電；α射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相同，說明它帶正電;β射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相反，說明它帶負(fù)電。讓三種射線垂直通過勻強(qiáng)磁場,則γ射線不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電；對α射線和β射線，可根據(jù)它們在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定它們的帶電性質(zhì)。(2）eq\o\al(235，92)U的核子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？提示：核子數(shù)235，質(zhì)子數(shù)92，中子數(shù)143。課堂任務(wù)天然放射現(xiàn)象和三種射線1．放射性的特點(diǎn)及研究意義：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果一種元素具有放射性，那么，無論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以化合物的形式存在，都具有放射性.放射性的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)的影響.由于元素的化學(xué)性質(zhì)決定于原子核外的電子，這就說明射線與這些電子無關(guān)，也就是說，射線來自原子核.這說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的。2．三種射線(1)知道三種射線帶電的性質(zhì),α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電。α射線、β射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子；而γ射線是波長很短的光子,屬電磁波的一種.（2)三種射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)①垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，α粒子和β粒子沿相反方向做類平拋運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示.②垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中,γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，α粒子和β粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖乙所示。例1（多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從鉛盒右端小孔水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則下列說法中正確的是（)A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線B．α射線和β射線的軌跡是拋物線C．α射線和β射線的軌跡是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場，則屏上的亮斑可能只剩下bα射線、β射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中后做什么運(yùn)動(dòng)？提示：均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。［規(guī)范解答］粒子向右射出后，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α粒子所受的洛倫茲力向上,β粒子所受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧，B錯(cuò)誤，C正確；又由于γ射線不帶電，打在b點(diǎn),A正確.由于α粒子速度約是光速的eq\f(1，10)，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的復(fù)合場中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)（如果一個(gè)打在b點(diǎn)，則另一個(gè)必然打在b點(diǎn)下方),D錯(cuò)誤，本題選A、C。［完美答案］ACα、β、γ三種射線在電場或磁場中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1）γ射線不論在電場還是磁場中，總是做勻速直線運(yùn)動(dòng),不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。（2）α射線和β射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)：垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中,α和β粒子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(3）α射線和β射線在電場中的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)：垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中,α和β粒子沿相反方向做類平拋運(yùn)動(dòng).如果電場和磁場方向未知,也可以根據(jù)偏轉(zhuǎn)的大小情況及其他已知條件區(qū)分射線的種類。eq\a\vs4\al(［變式訓(xùn)練1］）關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是（)A．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng)B．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力C．γ射線是光子，它的穿透能力最強(qiáng)D．γ射線是粒子，它的穿透能力最弱答案C解析α射線的粒子是氦原子核，相比之下，α射線射出的速度較小，約為光速的十分之一，貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很小，一張紙就能把它擋住，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，它不是核外電子電離形成的，而是從原子核中放射出來的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；γ射線是波長很短的光子，其速度為光速,貫穿能力最強(qiáng)，甚至能貫穿幾厘米厚的鉛板，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。課堂任務(wù)原子核的組成1．原子核的組成：原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)并不相同.原子核的直徑為10－15~10－142．原子核的符號和數(shù)量關(guān)系(1)符號：eq\o\al(A,Z）X。(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)（中性原子）.質(zhì)量數(shù)（A）＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。3．同位素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目,進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的質(zhì)子數(shù)相同,核外電子數(shù)也相同,所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同,所以它們的物理性質(zhì)不同。把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱為同位素。例2已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：（1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？(2）鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少？（3）若鐳原子呈中性，它核外有多少電子？（4)eq\o\al(228，88)Ra是鐳的一種同位素，讓eq\o\al（226，88)Ra和eq\o\al(228,88)Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少？(1)原子核各數(shù)值之間有何關(guān)系？提示：核子數(shù)＝中子數(shù)＋質(zhì)子數(shù)，原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)（中性原子）.（2）帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律?提示:F洛＝qvB＝eq\f（mv2，r),r＝eq\f（mv，qB）。[規(guī)范解答](1）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＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量分別是Z＝88，Q＝Ze＝88×1。6×10－19C≈1。41×10－(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88。（4)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，故有qvB＝meq\f(v2，r），r＝eq\f(mv,qB).兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故eq\f(r226,r228)＝eq\f(226，228）＝eq\f(113，114）.［完美答案］見規(guī)范解答對核子數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解（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)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)。(2）核電荷數(shù)(Z):原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)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)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(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)。eq\a\vs4\al(［變式訓(xùn)練2])說出以下原子核的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù):(1)鉀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)鉀的原子序數(shù)為19，即核電荷數(shù)為19,質(zhì)子數(shù)為19