高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成

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第十九章
原子核
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．
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原子核
[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. (2)镭核所带电荷量： Q＝Ze＝88×1.6×10
－19
C＝1.41×10
－17
－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 C (3)88
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原子核
明确核子数、质子数、核外电子数及中子数的 相互关系，是正确解答此类问题的关键． 质量数就是核子的个数，是一个纯数字，它与质量是不同 的．如质子和中子的质量数相同均为 1，但它们的质量不同， 中子的质量比质子的质量约大一千八百分之一．
2 3 氢有三种同位素1 H 、 H 、 1 1 1H.
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原子核
3．(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为 核子．( )
(2)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．( ) )
(3)同位素具有不同的化学性质．(
提示：(1)×
(2)√
(3)×
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[答案] C
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原子核
三种射线的比较方法 (1)知道三种射线的成分、贯穿本领和电离本领的强弱． (2)知道 α、β、γ 三种射线的本质：α、β 是实物粒子，γ 射线 是光子． (3)α、β 射线在电场或磁场中偏转方向不同，γ 射线不偏转．
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原子核
1.(2016· 哈尔滨高二检测)如图所示，放射源 放在铅块中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向 外．已知放射源通过细孔放出的射线有 α， β，γ 三种，下列判断正确的是( )
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原子核
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： q 1 2 1 qEy02 x＝ at ＝ · v ∝ 2 2 2 m mv 所以，在同样条件下 β 与 α 粒子偏移量之比为
2 1 c 10 xβ e 4mp ＝ × × 2 ＝37＞1. xα 2e mp/1 836 c
大小：很小，半径为10 ～10 m
－19
－15
－14
p
－27
n
－27
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原子核
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．
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原子核
第1节 原子核的组成
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原子核
1.知道什么是天然放射现象． 2.知道三种射线的本质 和各自的特点． 3．知道原子核的组成，知道什么是同位素．
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一、天然放射现象
贝可勒尔 发现某些物质具有放射 1．1896 年，法国物理学家_________
性．
射线 2．物质发射_________ 的性质称为放射性，具有放射性的元 射线 的现象 素称为放射性元素， 放射性元素自发地发出_________
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原子核
2.(多选)氢有三种同位素，分别是氕(1 1 H)、
3 氘(2 H) 、氚 ( 1 1H)，则下列说法中正确的是(
)
A．它们的质子数相等 B．它们的核外电子数相等 C．它们的核子数相等 D．它们的化学性质相同
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解析：选 ABD.氕、氘、氚的核子数分别为 1、2、3，质子数 和核外电子数相同，都是 1，中子数等于核子数减去质子数， 故中子数各不相同，A、B 选项正确，C 选项错误；同位素 化学性质相同，只是物理性质不同，D 选项正确．
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原子核
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 mv2 粒子的轨道半径小，偏转大．根据 qvB＝ 得 R mv mv R＝ ∝ . qB q
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所以，在同样条件下 β 与 α 粒子的轨道半径之比为 Rβ mp/1 836 c 2e 1 ＝ × × ＝ ＜1. Rα 4mp c/10 e 371 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．
[答案] AD
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原子核
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．
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原子核
某放射源放出三种射线， 其中 β 射线为高速 1 电子流，质量约为质子质量的 ，速度接近光速；α 射线 1 800 1 为氦核流，速度约为光速的 .如图所示，当射线射入同一匀 10 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( A．1∶90 C．1∶360 ) B．1∶180 D．1∶720
电离 能力强，_________ 穿透 能力较差，在空气中只能前 其_________ 一张纸 就能把它挡住． 进几厘米，用_________ 高速电子流 ， 2． β 射线： 是_____________ 它速度很大， 可达光速的 99%， 电离 能力较弱，很容易穿透黑纸， 它的穿透能力较强，_________ 铝板 ． 也能穿透几毫米厚的_________
α 粒子 轰击氮原子核 1．质子的发现：1919 年，卢瑟福用_________
原子核 的组成部分． 发现了质子，质子是_________
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
不带电 的粒子，称为中子．查德威克利用 相同 ，但_________ _________ 中子 的存在， 云室进行实验验证了_________ 中子是原子核的组成
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原子核
2．(1)α 射线实际上就是氦原子核，α 射线具有较强的穿透能 力．( )
(2)β 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)γ 射线是能量很高的电磁波，电离作用很强．(
提示：(1)× (2)√ (3)×
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原子核
三、原子核的组成
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原子核
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 1 2 1 836 （ 0.99 c ） xα qα mβ v2 2 1 β ＝ · · 2＝ × × ＝ . 2 xβ qβ mα vα 1 4 37 （0.1c） 由此可见，C 错误，D 正确．
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原子核
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？
[解题探究] (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？
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叫做天然放射现象．
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原子核
大于 或_________ 等于 83 的元素，都能自发地 3．原子序数_________ 小于 发出射线，原子序数_________ 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
钋(Po) 和_________ 镭(Ra) ． 的新元素，命名为_________
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原子核
(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．
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原子核
[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．
部分．
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原子核
质子和中子 组成，质子和中 3．原子核的组成：原子核由______________ 核子 ． 子统称为_________
4．原子核的符号
中子数 不同的原子核， 质子数 而_________ 5． 同位素： 具有相同的_________ 同一位置 ，它们互称为同位素．例如， 在元素周期表中处于_________
A．甲是 α 射线，乙是 γ 射线，丙是 β 射线 B．甲是 β 射线，乙是 γ 射线，丙是 α 射线 C．甲是 γ 射线，乙是 α 射线，丙是 β 射线 D．甲是 α 射线，乙是 β 射线，丙是 γ 射线
答案：B
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原子核
知识点二 1．原子核(符号A Z X)
原子核的组成
质子：电量e＝＋1.6×10 C 原 组 质量m ＝1.672 623 1×10 kg 子 成 中子：电量e＝0 核 质量m ＝1.674 928 6×10 kg 同位素：质子数相同，中子数不同的原子核
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原子核
知识点一 三种射线比较 α、β、γ 三种射线的比较
种类 组成 质量 带电 荷量 α 射线 高速氦核流 4mpmp＝1．67 － ×10 27 kg 2e β 射线 高速电子流 mp 1 836 －e γ 射线 光子流(高频电 磁波) 静止质量为零 0
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原子核
种类 速率 贯穿 本领 电离 作用 在电 磁场 中
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(多选)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( )
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原子核
[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 mv 判断．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径 r＝ ， Bq 将其数据代入，则 α 粒子与 β 粒子的半径之比为： rα mα vα qβ 0.1c 1 371 4 ＝ · · ＝ × × ＝ . rβ mβ vβ qα 1 0.99c 2 1 1 836
α 射线 0.1c 最弱， 用一张 纸就能挡住 很强
β 射线 0.99c 较强，能穿透几 毫米厚的铝板 较弱 与 α 射线 反向偏转
γ 射线 c 最强， 能穿透几 厘米厚的铅板 很弱
偏转
不偏转
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原子核
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( A．α 和 β 的混合放射源 C．α 和 γ 的混合放射源 B．纯 α 放射源 D．纯 γ 放射源 )
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原子核
1 ． (1)1896 年 ， 法 国 的 玛 丽 · 居里首先发现了天然放射 线．( ) ) )
(2)原子序数大于 83 的元素都是放射性元素．( (3)原子序数小于 83 的元素都不能放出射线．(
提示：(1)× (2)√ (3)×
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原子核
二、射线到底是什么 1 氦原子核 1．α 射线：实际上就是_________，速度可达到光速的 ， 10
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电磁波 ，波长很短， 3．γ 射线：呈电中性，是能量很高的_________
在 10
－10
电离 作用更小， 穿透能力 更强， m 以下， 它的_________ 但_________
铅板 或几十厘米厚的混凝土． 甚至能穿透几厘米厚的_________ 原子核内部 是有结构的． 4．放射线来自原子核，说明______________