物理选修3-519.1《原子核的组成》ppt课件

所以，在同样条件下 β 粒子与 α 粒子的轨道半径之比为
1 99 RRαβ＝1 8436×10c0c×2ee＝3171。
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3．元素的放射性 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。
3．如图 19-1-6 所示，一天然放射性物质
发出三种射线，经过一个匀强电场和
匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。
调整电场强度 E 和磁感应强度 B 的大 小，使得在 MN 上只有两个点受到射
图 19-1-6
线的照射，则下面判断正确的是
()
A．射到 b 点的一定是 α 射线
B．射到 b 点的一定是 β 射线
4．原子核的电荷数(Z) 等于原子核的 质子数 ，等于 原子序数 。 5．原子核的质量数(A) 等于质子数与 中子数 的总和。 6．原子核的符号表示 AZX，其中 X 为元素符号，A 为原子核的 质量数 ，Z 为原子核 的 电荷数 。 7．同位素 具有相同的 质子数 而 中子数 不同的原子互称同位素。
图 19-1-5 A．①表示 γ 射线，③表示 α 射线 B．②表示 β 射线，③表示 α 射线 C．④表示 α 射线，⑤表示 γ 射线 D．⑤表示 β 射线，⑥表示 α 射线
解析：γ 射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和 ⑤表示 γ 射线，A、B、D 项错；α 射线中的 α 粒子为氦的 原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③ 表示 α 射线，由左手定则可知在匀强磁场中 α 射线向左偏， 故④表示 α 射线，C 项对。 答案：C
19-1-1
xxαβ＝2ee× 1
84136×11910090cc22＝37。
(2)在匀强磁场中：γ 射线不发生偏转，仍做匀速直
线运动，α 粒子和 β 粒子沿相反方向做匀速圆周运动，
且在同样条件下，β 粒子的轨道半径小，如图 19-1-2
所示。
图 19-1-2
根据 qvB＝mRv2得 R＝mqBv∝mqv
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。
4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更
强的新元素，命名为 钋(Po)和镭(Ra) 。 二、三种射线 1．α 射线：实际上就是 氦原子核 ，速度可达到光速
的110，其 电离 能力强，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。
原子核的组成与数量关系
1．原子核的大小、组成和同位素
大小：很小，半径为10－15～10－14 m
质子电质量量me＝p＝＋11.6.67×2 61203－119×C10－27 kg
原子核组成
中子电质量量em＝n＝0 1.674 928 6×10－27 kg
同位素：质子数相同，中子数不同的原子核
(3)同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为 什么？ 提示：相同。因为同位素具有相同的质子数，所以具有 相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子， 所以同位素的化学性质相同。
对三种射线的研究
1．α、β、γ 射线性质、特征比较
射线种类 组成
α 射线 β 射线 γ 射线
α 粒子是氦 原子核42He β 粒子是高 速电子流－01e 波长很短的
到达O点的射线 β α γ
γ
到达P点的射线 α β β α
[思路点拨] 解答此题应注意以下两点： (1)能够穿过厚纸板的只有 β 和 γ 射线，α 射线无法穿过。 (2)γ 射线不偏转，β 射线在磁场中的偏转情况符合左手 定则。
[解析] R 放射出来的射线共有 α、β、γ 三种，其中 α、β 射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ 射线不偏转，故打在 O 点的应为 γ 射线；由于 α 射线贯穿本领 弱，不能射穿厚纸板，故到达 P 点的应是 β 射线；依据 β 射线 的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里。
4．1896 年，法国物理学家贝可勒尔发现
天然放射现象，揭开了人们研究原子
核结构的序幕。
一、天然放射现象 1．1896 年，法国物理学家 贝可勒尔 发现某些物质具有放 射性。 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。
电磁波
速度 约110c 接近 c
等于 c
贯穿本领 很小，一张薄纸 就能挡住 很大，能穿过几 毫米厚的铝板 最大，能穿过几 厘米厚的铅板
电离作用 很强 较弱 很小
2．三种射线在电场和磁场中的偏转
(1)在匀强电场中，γ 射线不发生偏转，做匀速直
线运动，α 粒子和 β 粒子沿相反方向做类平抛运动，
在同样的条件下，β 粒子的偏移大，如图 19-1-1 所示。 位移 x 可表示为 x＝12at2＝12·qmEyv02∝mqv2 所以，在同样条件下 β 粒子与 α 粒子偏移之比为
[典例] 如图 19-1-3 所示，R 是一种放射
性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，
MN 是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的 O、P 两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达 O
图 19-1-3
点的射线种类、到达 P 点的射线种类应属于下表中的 ( )
选项 A B C D
磁场方向 竖直向上 竖直向下 垂直纸面向里 垂直纸面向外
[典例] 已知镭的原子序数是 88，原子核质量数是 226。试问： (1)镭核中有多少个质子？多少个中子？ (2)镭核所带的电荷量是多少？ (3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？ [思路点拨] (1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有相等的关系。 (2)原子核的质量数等于核子数。
[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 N＝ A－Z＝226－88＝138。
1．某种元素的原子核用AZX 表示，下列说法中正确的是( ) A．原子核的质子数为 Z，中子数为 A B．原子核的质子数为 Z，中子数为 A－Z C．原子核的质子数为 A，中子数为 Z D．原子核的质子数为 A－Z，中子数为 Z 解析：根据原子核的符号的含义：A 表示质量数，Z 表 示质子数，则中子数为 A－Z，所以 B 正确。 答案：B
解析：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅 度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即 α 粒子；在铝片 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， 说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有 γ 射线。因此放射源 可能是 α 和 γ 的混合放射源。
答案wenku.baidu.comC
2．如图 19-1-5 所示，放射性元素镭衰变过程中释放出 α、β、γ 三种 射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )
[答案] C
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 于电磁波的一种。 (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，由于 γ 射线不带电，故运动轨迹仍为直线。 (3)α 射线穿透能力较弱，β 射线穿透能力较强，γ 射线穿 透能力最强。
(√ )
2．合作探究——议一议 (1)是否所有的元素都具有放射性？
提示：原子序数大于或等于 83 的元素都具有放射性，原子序数小 于 83 的元素很少具有放射性。 (2)要判断三种射线是否带电以及带正电荷还是负电荷，可以用什么 方法？ 提示：方法一：让射线垂直磁场方向射入磁场，发生偏转的带电，不偏 转的不带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与磁场方向和速度方 向的关系，依据左手定则可以判断带正电荷还是带负电荷。 方法二：让射线垂直电场方向射入电场，发生偏转的带电，不偏转的不 带电。对于发生偏转的射线，根据偏转方向与电场方向的关系，依据电 荷受力方向与电场强度方向的关系，可以判断带正电荷还是带负电荷。
1．自主思考——判一判
(1)放射性元素发出的射线可以直接观察到。
(× )
(2)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。
(×)
(3)放射性元素的放射性都是自发的现象。
(√ )
(4)α 射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速。(×)
(5)β 射线能穿透几毫米厚的铅板。
(× )
(6)γ 射线的穿透能力最强，电离能力最弱。
1．如图 19-1-4 所示，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 后，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， 图 19-1-4
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
2．原子核的符号和数量关系 (1)符号：AZX。 (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， 所以质子数和中子数之和叫核子数。 (2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通 常用这个整数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数。
2．β 射线：是高速 电子流 ，它速度很大，可达光速的 99%， 它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透 几毫米厚的 铝板 。
3．γ 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，但穿透能力更强，甚至能 穿透几厘米厚的 铅板 或几十厘米厚的混凝土。
C．射到 b 点的一定是 α 射线或 β 射线
D．射到 b 点的一定是 γ 射线
解析：γ 射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能 射到 a 点，选项 D 错误。调整 E 和 B 的大小，既可以使带正电 的 α 射线沿直线前进，也可以使带负电的 β 射线沿直线前进， 沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即 qE＝qBv。已 知 α 粒子的速度比 β 粒子的速度小得多，当 α 粒子沿直线前进 时，速度较大的 β 粒子向右偏转；当 β 粒子沿直线前进时，速 度较小的 α 粒子也向右偏转，故选项 C 正确，A、B 错误。 答案：C
第1节
原子核的组成
1．物质发射射线的性质称为放射性。放 射性元素自发地发出射线的现象，叫 做天然放射现象。
2．α 射线是高速氦核流，β 射线是高速电 子流，γ 射线是光子流。
3．原子核由质子和中子组成。1919 年卢瑟 福用 α 粒子轰击氮原子核获得了质子， 1932 年查德威克证实了中子的存在。
三、原子核的组成
1．质子的发现 卢瑟福 用 α 粒子轰击氮原子核 获得了质子。 2．中子的发现 (1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量 与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。 (2)查德威克用 α 粒子 轰击铍(94Be)原子核获得了中子。 3．原子核的组成 原子核由 质子、 中子 组成，它们统称为 核子 。
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总 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，这个倍数叫作原子核的质量数。
4．同位素：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，但它们的中子数可以不 同，所以它们的物理性质不同。把具有相同质子数、不同中子 数的原子核互称为同位素。
(2)镭核所带电荷量： Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 C。 (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)1.41×10－17 C (3)88
原子核的“数”与“量”辨析 (1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的 质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电 荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子 所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。 (2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量 不同。原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的 质量等于质子和中子的质量的总和。