第十九章第一节原子核的组成

[答案]CD
3.已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)呈中性的镭原子，核外有几个电子？
[思路探究](1)原子核的核电荷数、质子数、核外电子数具有什么关系？
(2)质量数和核子数具有什么关系？
[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.
[答案]C
2.(2015·高考重庆卷)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是()
A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹
[解析]由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确．
(2)要知道三种射线的贯穿本领和电离本领，即α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用相反．
(3)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射线偏转方向，由于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线．
——————————(自选例题，启迪思维)
1.如图所示，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，计数器的计数率不变，则X可能是()
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)．
5．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电粒子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线．
对三种射线的研究与比较
1．三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较
如图所示．
(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转．
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转．
2．三种射线的比较方法
(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．
[名师归纳]由轨迹判断区分三种射线，一要清楚三种射线的本质和特点，二要结合带电粒子在电磁场中的运动规律．
某放射源放出三种射线，其中β射线为高速电子流，质量约为质子质量的 ，速度接近光速；α射线为氦核流，速度约为光速的 .如图所示，当射线射入同一匀强磁场中后，若不考虑速度对质量的影响，则β射线和α射线在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比约为()
x＝ at2＝ · ∝
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为
＝ × × ＝37＞1.
3．α射线和β射线在磁场中的偏转特点：在匀强磁场中，α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，偏转大．根据qvB＝ 得
R＝ ∝ .
所以，在同样条件下β与α粒子的轨道半径之比为
＝ × × ＝ ＜1.
B．原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等
C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子
[解析]原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错．对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B不正确．正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确．因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，才确定原子核内必定还有别的中性粒子，故D正确．
拓展延伸►———————————————————(解疑难)
1．电荷数不等于电荷量，质量数不是原子核的质量
(1)电荷数Z是指原子核内质子的个数，它可以表示原子核的电荷量，这个电荷量的单位不是库仑，而是“元电荷”，即它表示原子核中有Z个“元电荷e”，原子核的电荷量Q＝Ze.
(2)质量数也不是原子核的质量．质子和中子统称为核子，原子核内质子和中子的总个数就是质量数，原子核的质量是指原子核内所有质子和中子的质量总和，即m＝Zmp＋(A－Z)mn≈Amp.
(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，这个整数叫做原子核的质量数．
——————————(自选例题，启迪思维)
1.下列说法正确的是()
A. Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234
B. Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4
典型问题——三种射线在电磁场中偏转情况的分析
1．γ射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转．根据上述特点，在电场或磁场中不发生偏转的射线是γ射线．
2．α射线和β射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移量大．根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，偏移量x可表示为：
原子核的组成
1.原子核(符号 X)
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，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．
垂直纸面向外
γ
α
[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．
[答案]C
[名师点评]明确三种射线的性质以及α粒子、β粒子在电场、磁场中的偏转方向和偏转的程度是解决这类问题的关键．
2．研究方法：让放射线通过电场或磁场来研究其性质
把样品放在铅块的窄孔中，在孔的对面放着照相底片，在没有电场和磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了．若在铅块和底片之间放一对电极或加上磁场，使电场方向或磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在电场或磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电，有的不带电．进一步的研究可知带正电的粒子为氦核，带负电的粒子为电子，不带电的为光子流．
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝ ，
将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为：
＝ · · ＝ × × ＝ .
由此可见，A正确，B错误．
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为y，α、β粒子沿电场偏转距离之比为
＝ · · ＝ × × ＝ .
由此可见，C错误，D正确．
[答案]AD
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
[解析]由三种射线的本质和性质可以判断：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．
D．原子核由质子和中子组成
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
[解析]A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错，D对．
[答案]D
2.下列说法中正确的是()
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
根据上述径迹特点，即使电场和磁场方向未知，也可以区分射线的种类．
[范例]将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，如图所示射线偏转情况中正确的是()
[解析]已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向不同，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需要进一步判断．
2．中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子．查德威克利用云室进行实验验证了中子的存在，中子是原子核的组成部分．
3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．
4．原子核的符号
5．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 H、 H、 H.
A．1∶90
B．1∶180
C．1∶360
D．1∶720
解析：选C.洛伦兹力始终与速度垂直，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，qvB＝ ，解得，r＝ ，故α粒子与β粒子的轨道半径之比为 ＝ ＝ ，选项C正确．
[随堂达标]
1．天然放射现象的发现揭示了()
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可以再分
1.(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)三种射线中，带正电的射线为氦核，带负电的为电子，不带电的为中子．()
提示：(1)×(2)×(3)×
二、原子核的组成(阅读教材P66～P67)
1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组成部分．