2022年高中物理同步講義(選修性必修3)第19講-原子核的組成(原卷版)

第19講原子核的組成目標導(dǎo)航目標導(dǎo)航課程標準課標解讀1.了解原子核的組成和核力的性質(zhì)。知道四種基本相互作用。2.能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒寫出核反應(yīng)方程。1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射現(xiàn)象。2.了解三種射線的本質(zhì)，知道其特點。3.知道原子核的組成，知道原子核的表示方法，理解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系。4.了解同位素的概念。知識精講知識精講知識點01天然放射現(xiàn)象與三種射線（一）天然放射現(xiàn)象1．1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線。2．物質(zhì)發(fā)出射線的性質(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，叫作天然放射現(xiàn)象。3原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。（二）三種射線1．射線：(1)是高速粒子流，其組成與氦原子核相同；(2)速度可達到光速的eq\f(1,10)；(3)電離作用強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。2．射線：(1)是高速電子流；(2)它的速度更大，可達光速的99%；(3)電離作用較弱，穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。3．射線：(1)是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下；(2)電離作用更弱，穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土?！局R拓展】α、β、γ三種射線的比較種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)質(zhì)量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質(zhì)量為零帶電荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的鋁板電離作用很強較弱很弱在磁場中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)【即學(xué)即練1】下列關(guān)于近代物理學(xué)研究的說法，正確的是（）A．普朗克為解釋黑體輻射的規(guī)律，提出了能量子假說B．湯姆孫研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子并精確測定了電子的電荷量C．盧瑟福在α粒子散射實驗中對小角度偏轉(zhuǎn)的研究提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D．瑪麗·居里最早發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線【即學(xué)即練2】關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．射線在磁場中不能發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生的C．射線是原子核外的電子受激躍遷而產(chǎn)生的D．工業(yè)上常用射線來探測塑料板或金屬板的厚度知識點02原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。2．中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子，查德威克通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分。3．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。4．原子核的符號5．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，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eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.【知識拓展】1．原子核(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)，質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。3．同位素(1)同位素指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子核。(2)原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，進而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)．同種元素的原子，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)不同，所以它們的物理性質(zhì)不同?！炯磳W(xué)即練3】下列說法正確的是（）A．普朗克提出能量子假說，將每一份最小能量稱為“光子”B．湯姆孫證明陰極射線是電子，讓人們認識到原子具有核式結(jié)構(gòu)C．波爾的原子模型可以解釋所有原子光譜的實驗規(guī)律D．原子核中的中子與其他核子間無庫侖力，但有核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定【即學(xué)即練4】原子核表示（）A．的質(zhì)量數(shù)為90 B．核內(nèi)有234個質(zhì)子C．核內(nèi)有144個中子 D．核內(nèi)有90個核子能力拓展能力拓展考法01天然放射現(xiàn)象與三種射線【典例1】物理學(xué)家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認知，推動物理學(xué)的發(fā)展。下列說法符合事實的是（）A．查德威克用粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B．德布羅意提出假設(shè)：實物粒子也具有波動性C．居里夫婦發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)D．湯姆孫通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型考法02原子核的組成【典例2】以下說法正確的是（）A．為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B．為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(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)分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．下列敘述中符合物理學(xué)史的是（）A．居里夫人最早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象B．湯姆孫通過研究陰極射線實驗發(fā)現(xiàn)了電子C．康普頓效應(yīng)證實了光的波動性D．玻爾理論徹底否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型2．人類在研究光、原子結(jié)構(gòu)及核能利用等方面經(jīng)歷了漫長的過程，我國在相關(guān)研究領(lǐng)域雖然起步較晚，但是近年對核能的開發(fā)與利用卻走在了世界的前列。有關(guān)原子物理的相關(guān)知識，下列說法正確的是（）A．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子并提出原子核式結(jié)構(gòu)模型B．愛因斯坦的光電效應(yīng)理論很好地解釋了光的波動性C．玻爾原子理論成功解釋了氫原子光譜的實驗定律D．貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象說明原子核由質(zhì)子和中子組成3．盧瑟福通過原子核人工轉(zhuǎn)變實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，它的符號是（）A． B． C． D．4．最早發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的科學(xué)家是（）A．貝可勒爾 B．居里夫人 C．盧瑟福 D．蓋革和米勒5．組成原子核的基本粒子是（）A．電子，中子和質(zhì)子 B．質(zhì)子和中子C．質(zhì)子和粒子 D．粒子和中子6．原子核的表示符號為，下列說法正確的是（）A．原子核的質(zhì)子數(shù)為A B．原子的電子數(shù)為AC．原子的質(zhì)量數(shù)為Z D．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z7．一個鐳核中，有（）A．226個質(zhì)子，88個中子 B．88個質(zhì)子，226個中子C．138個質(zhì)子，88個中子 D．88個質(zhì)子，138個中子8．對微觀世界的探索中，下列說法正確的是（）A．密立根最先發(fā)現(xiàn)了電子B．湯姆孫最先通過油滴實驗測出了電子的比荷C．盧瑟福通過粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D．人們認識到原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的9．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是()A．光電效應(yīng)實驗 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)10．2018年3月30日，在清華大學(xué)禮堂將分量最重的“影響世界華人大獎”終身成就獎頒發(fā)給隱姓埋名40年的百歲老人“中國核司令”---程開甲．原子核所含的核子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)分別是A． B．C． D．題組B能力提升練1．關(guān)于物理學(xué)史和物理思想方法，下列說法正確的是（）A．速度、加速度和時間都是矢量B．質(zhì)點、輕繩和光滑平面都是理想化模型C．普朗克提出了能量子理論并成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象D．貝可勒爾最早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，并指出原子核是由質(zhì)子和中子組成的2．2020年1月10日，中國核潛艇之父黃旭華獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎，他為核潛艇研制和跨越式發(fā)展作出巨大貢獻。物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進程，下列說法正確的是（）A．康普頓效應(yīng)表明光子具有波動性B．波爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了各種原子光譜的實驗規(guī)律C．1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開原子核內(nèi)部信息，認為原子核是可分的D．麥克斯韋認為，變化的電場一定能產(chǎn)生電磁波3．下列說法正確的是（）A．射線、射線、射線均為帶電粒子流B．電磁波的波長越長，其穿透能力越強C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭示了原子內(nèi)部存在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D．各種原子吸收光譜中的每一條暗線與明線光譜中的每一條亮線一一對應(yīng)，可用于光譜分析4．關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，下列說法正確的是（）A．原子中絕大部分是“空”的，原子核很小B．電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是原子核對它的強相互作用力C．原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D．原子核的直徑約是10－10m5．太赫茲輻射通常是指頻率在0.1~10THz（1THz=1012Hz）、即頻率在微波與紅外線之間的電磁輻射，其頻率高于微波，低于紅外線、紫外線，遠低于X射線。太赫茲波對人體安全,可以穿透衣物等不透明物體,實現(xiàn)對隱匿物體的成像。近年來太赫茲技術(shù)在國家安全、信息技術(shù)等諸多領(lǐng)域取得了快速發(fā)展，被譽為“改變未來世界十大技術(shù)”之一。由上述信息可知，太赫茲波（）A．其光子的能量比紅外線光子的能量更大B．比微波更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．比紫外線更難使金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．比X射線穿透性更強6．用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為，對式中X、a、b的判斷正確的是（）A．X代表中子，a=17，b=1B．X代表正電子，a=17，b=-1C．X代表正電子，a=17，b=1D．X代表質(zhì)子，a=17，b=17．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個核外電子，其內(nèi)部一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，從而變成一個新核（稱為子核），并且放出一個中微子的過程。中微子的質(zhì)量極小，不帶電，很難探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子存在的。若一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”（電子的初動量可不計），則（）A．母核的質(zhì)量數(shù)大于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C．子核的動量與中微子的動量相同D．子核的動能大于中微子的動能8．如圖所示，天然放射性元素，放出ɑ、β、γ三種射線同時射入互相垂直的勻強電場和勻強磁場中，射入時速度方向和電場、磁場方向都垂直，進入場區(qū)后發(fā)現(xiàn)β射線和γ射線都沿直線前進，則ɑ射線A．向右偏 B．向左偏C．沿直線前進 D．可能向右偏也可能向左偏9．1956年，李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用放射源進行了實驗驗證，1957年李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎，其中νe是反中微子，它的電荷為零，靜止質(zhì)量可認為是零，則衰變產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)分別為()A．60，28 B．60，26C．59，26 D．59，2810．在人類對微觀世界進行探索的過程中，下列說法符合歷史事實的是（）A．貝克勒爾通過對天然放射性現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核．B．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律．C．盧瑟福通過粒子散射實驗，證實了在原子核內(nèi)存在質(zhì)子和中子．D．密立根通過陰極射線在電場和在磁場中的偏轉(zhuǎn)實驗發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成，并測出了該粒子的比荷．題組C培優(yōu)拔尖練1．（鈾）發(fā)生衰變時產(chǎn)生（釷），也具有放射性，它能放出一個粒子而變成（鏷）。下列說法正確的是（）A．釷核比鈾核少2個質(zhì)子 B．鏷核比鈾核少1個質(zhì)子C．釷核比鈾核少4個中子 D．鏷核和釷核中子個數(shù)相同2．2020年12月1日22'時57分，嫦娥五號探測器從距離月球面約15公里處開始實施動力下降，利用7500牛變推力發(fā)動機進行減速制動，逐步將探測器從相對月球速度約1.7公里/秒降為零，并通過射線進行月面測距和避障。當(dāng)探測器懸停在預(yù)定月落點上空處時，發(fā)出關(guān)機指令，探測器自由下落，利用著陸腿的緩沖實現(xiàn)軟著陸。對探測器的整個落月過程，下列說法正確的是（）A．使用射線避障是利用它的波長最長衍射現(xiàn)象最明顯B．探測器通過著陸腿的緩沖，減小了落地時探測器受到的作用力C．探測器從1.7公里/秒減為零的過程，發(fā)動機對探測器做功大于探測器的動能減少量D．探測器利用著陸腿的緩沖實現(xiàn)軟著陸過程，著陸腿對月面壓力的沖量大小等于自身重力的沖量大小3．下列敘述中正確的是(

)A．電子衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為物質(zhì)波理論提供了實驗支持B．對粒子散射實驗的研究使人們認識到中子是原子核的組成部分C．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)4．2020年10月6日，三位科學(xué)家因為他們對宇宙中最奇特現(xiàn)象之一——黑洞的研究，而共享今年的諾貝爾物理學(xué)獎。在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進程，1909年盧瑟福用X粒子轟擊金箔，根據(jù)實驗結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。下列核反應(yīng)方程中，涉及的未知粒子（、、、）中是粒子X的是（）A． B．C． D．5．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，放射出的、、射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是（）A．將、、射線垂直射入勻強電場中，可以通過偏轉(zhuǎn)的情況將它們分辨出來B．放射出的射線的速度等于光速C．射線一般伴隨著射線或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強，電離能力最弱D．三種射線中，電離能力和穿透能力最強的是射線6．下列說法正確的是（）A．電子衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為物質(zhì)波理論提供了實驗支持B．玻爾認為，原子中電子的軌道是量子化的，能量也是量子化的C．對粒子散射實驗的研究使人們認識到中子是原子核的組成部分D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)7．物理學(xué)中一個基本觀點是“世界是由物質(zhì)組成的”。（1）1811年，意大利物理