1、1 1 原子核的组成原子核的组成 学科素养与目标要求 物理观念：1.了解什么是放射性和天然放射现象.2.知道原子核的组成及三种射线的特征 科学思维：会利用带电粒子在电磁场中的偏转判断射线的电性及种类 一、天然放射现象和三种射线 1对天然放射现象的认识 (1)1896 年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质能够发出看不见的射线 (2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地 发出射线的现象叫做天然放射现象 (3)原子序数大于或等于 83 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于 83 的元素，有的也 能放出射线 2对三种射线的认识 (1) 射线：是高速粒子流，
2、实际上就是氦原子核，速度可达到光速的 1 10，其电离作用强，穿 透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住 (2) 射线：是高速电子流，它的速度很大，可达光速的 99%，它的电离作用较弱，穿透能力 较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板 (3) 射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在 10 10 m 以下，它的电离作用更 小，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 二、原子核的组成 1质子的发现 1919 年，卢瑟福用镭放射出的 粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，测出了它 的电荷和质量，确定它是氢原子核，叫做质子，用p 或11H
3、表示，其质量为mp1.6710 27_kg. 2中子的发现 (1)卢瑟福的预言：原子核内可能还有一种不带电的粒子，名字叫中子 (2)查德威克的发现： 用实验证实了中子的存在， 用 n 表示， 中子的质量非常接近质子的质量 3原子核的组成 (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， 而质子与中子的质量几乎相 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
4、做原子核的质量数 (4) 4同位素 具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位 素例如：氢有三种同位素，分别是11H、21H、31H. 1判断下列说法的正误 (1) 射线实际上就是氦原子核， 射线具有较强的穿透能力( ) (2) 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) 射线是能量很高的电磁波，电离作用很强( ) (4)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数( ) (5)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等( ) 2有关16 8O、 17 8O、 18 8O 三种同位素的比较，试回答下列问题： (1)三种
5、同位素中哪一种粒子数是不相同的？_. A质子 B中子 C核外电子 (2)三种同位素中，哪一个质量最大？_. (3)三种同位素的化学性质是否相同？_. 答案 (1)B (2)18 8O (3)相同 解析 (1)同位素质子数相同、中子数不同，核外电子数与质子数相同，故粒子数不相同的是 中子 (2) 16 8O、 17 8O、 18 8O 的质量数分别是 16、17、18，故 18 8O 质量最大 (3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同 一、对三种射线性质的理解 如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图 (1) 射线向左偏转， 射线向右偏转， 射线不偏转说明了什么？ (2) 粒子的速度约为 粒子速
6、度的十分之一，但 射线的偏转半径大于 射线的偏转半径说 明什么问题？ 答案 (1)说明 射线带正电， 射线带负电， 射线不带电 (2)根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式 rmv qB可知， 粒子的 m q应大于 粒子的 m q，即 粒子的质量应较大 、 三种射线的比较 种类 射线 射线 射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 质量 4mp(mp1.6710 27kg) mp 1 836 静止质量为零 带电荷量 2e e 0 速率 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强， 能穿透几毫米 厚的铝板 最强，能穿透几厘米 厚的铅板 电离作用 很强 较弱
7、很弱 在电磁场中 偏转 与 射线反向偏转 不偏转 例 1 一置于铅盒中的放射源可以发射 、 和 射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一 铝箔，铝箔后面的空间有一匀强电场进入电场后，射线变为 a、b 两束，射线 a 沿原来的方 向行进， 射线 b 发生了偏转， 如图 1 所示， 则图中的射线 a 为_射线， 射线 b 为_ 射线 图 1 答案 解析 放射源可以发射 、 三种射线， 射线的穿透能力弱，不能穿透铝箔， 射线和 射线的穿透能力强，可以穿透铝箔由于 射线带负电，经过电场时受到电场力的作用会发 生偏转， 射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以图中射线 a 是 射线，射线 b 是 射 线 1对
8、放射性和射线的理解： (1)一种元素的放射性，与其是单质还是化合物无关，这说明一种元素的放射性和核外电子无 关 (2)射线来自于原子核，说明原子核是可以再分的 2对三种射线性质的理解： (1) 射线带正电、 射线带负电、 射线不带电 射线、 射线是实物粒子，而 射线是光 子流，属于电磁波的一种 (2) 射线、 射线都可以在电场或磁场中偏转，但偏转方向不同， 射线则不发生偏转 (3) 射线穿透能力弱， 射线穿透能力较强， 射线穿透能力最强，而电离本领相反 针对训练 1 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图 2 所示，由此可推知 ( ) 图 2 A来自原子核外的电子 B的电离作用最强
9、，是一种电磁波 C的电离作用较强，是一种电磁波 D的电离作用最弱，是一种电磁波 答案 D 解析 射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，所以射线是 射线， 射线是高 速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项 B 错误；射线的穿透能力较强， 能穿透纸和几毫米厚的铝板，说明它是 射线， 射线来自原子核，不是来自原子核外的电 子，选项 A 错误；射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，射线是 射线， 射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，故选项 C 错误，D 正确 二、原子核的组成 1919年， 卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子， 如图所示为粒子轰击氮原子核示意图
10、 (1)人们用 粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？ (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 答案 (1)说明质子是原子核的组成部分 (2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子 1原子核(符号A ZX) 原子核 大小：很小，半径的数量级为10 151014 m 组成 质子：电荷量e1.610 19 C 质量mp1.672 623 110 27 kg 中子：电荷量为0 质量mn1.674 928 610 27 kg 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同位素：(1)同位素指质子数相同、中子数不同的原子核
11、(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质同种元素的原 子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以 它们的物理性质不同 例 2 已知镭的原子序数是 88，原子核的质量数是 226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字) (3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？ 答案 (1)88 138 (2)1.4110 17 C (3)88 解析 (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 NAZ22688138.
12、(2)镭核所带电荷量 QZe881.610 19 C1.411017 C. (3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88. 例 3 (多选)下列说法正确的是( ) A. n mX 与 n m1Y 互为同位素 B. n mX 与 n1 mY 互为同位素 C. n mX 与 n2 m2Y 中子数相同 D.235 92U 核内有 92 个质子，235 个中子 答案 BC 解析 A 选项中 n mX 与 n m1Y 的质子数不同，不是互为同位素；B 选项中 n mX 与 n1 mY 的质子数 都为 m，而质量数不同，所以互为同位素；C 选项中 n mX 内中子数为 nm， n2 m2Y 内中子数
13、为 (n2)(m2)nm，所以中子数相同，D 选项中235 92U 核内有 143 个中子，而不是 235 个 中子 针对训练 2 人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为 3 的氦，它可作 为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为( ) A.43He B.32He C.42He D.33He 答案 B 解析 氦的同位素质子数一定相同，质量数为 3，故应表示为32He，因此 B 正确 1 (三种射线的特性)(多选)天然放射性物质的射线包含三种成分， 下列说法中正确的是( ) A 射线的本质是高速氦核流 B 射线是不带电的光子 C三种射线中电离作用最强的是 射线 D一张厚
14、的黑纸可以挡住 射线，但挡不住 射线和 射线 答案 AD 解析 射线的本质是高速氦核流， 射线是高速电子流，A 正确，B 错误；三种射线中电离 作用最强的是 射线，C 错误；一张厚的黑纸可以挡住 射线，但挡不住 射线和 射线， D 正确 2 (射线的区分)研究放射性元素射线性质的实验装置如图 3 所示 两块平行放置的金属板 A， B 分别与电源的两极 a，b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出则( ) 图 3 Aa 为电源正极，到达 A 板的为 射线 Ba 为电源正极，到达 A 板的为 射线 Ca 为电源负极，到达 A 板的为 射线 Da 为电源负极，到达 A 板的为 射线 答案 B
15、解析 射线为高速电子流，质量约为质子质量的 1 1836，速度接近光速； 射线为氦核流， 速度约为光速的 1 10.在同一电场中， 射线的偏转程度大于 射线的偏转程度，由题图知，向 左偏的为 射线；因 粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，a 为电源正极，故 B 正确，A、C、D 错误 3(原子核的组成)在 粒子轰击金箔的散射实验中， 粒子可以表示为42He，42He 中的 4 和 2 分别表示( ) A4 为核子数，2 为中子数 B4 为质子数和中子数之和，2 为质子数 C4 为核外电子数，2 为中子数 D4 为中子数，2 为质子数 答案 B 解析 根据A ZX 所表示的物理意义，原子
16、核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是 核内的质子数， 也就是这种元素的原子序数 原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和， 即为核内的核子数.42He 符号左下角的 2 表示的是质子数或核外电子数，42He 符号左上角的 4 表示的是核子数，故选项 B 正确 4(原子核的组成及同位素)以下说法正确的是( ) A.222 86Rn 为氡核，由此可知，氡核的质量数为 86，氡核的质子数为 222 B.94Be 为铍核，由此可知，铍核的质量数为 9，铍核的中子数为 4 C同一元素的两种同位素具有相同的质量数 D同一元素的两种同位素具有不同的中子数 答案 D 解析 A 项氡核的质量数为 222，质子数为 86，所以 A 错误；B 项铍核的质量数为 9，中子 数为 5，所以 B 错误；由于质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素，即它们的质量 数不同，所以 C 错误，D 正确