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第五章　原子核与基本粒子
1　原子核的组成
(分值：60分)
1~7题每题6分，共42分
考点一　原子核的组成
1.卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是(　　　　)
A.原子核外电子数与质子数相等
B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C.原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D.质子和中子的质量几乎相等
2.(2023·泸州市高二检测)在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是(　　　　)
A.核外有82个电子，核内有207个质子
B.核外有82个电子、核内有82个质子
C.核内有82个质子、207个中子
D.核内有125个核子
3.(2023·北京昌平区期末)2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研究加速器装置，成功合成了新核素锕204Ac)，锕204的中子数为(　　　　)
A.115 B.89
C.204 D.293
考点二　同位素
4.人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以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.He B.He
C.He D.He
5.镭Ra是镭Ra的一种同位素，下列说法正确的是(　　　　)
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的质子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
考点三　核力
6.(多选)关于核力，下列说法中正确的是(　　　　)
A.核力是一种特殊的万有引力
B.原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用
C.核力是原子核稳定存在的原因
D.核力是一种短程强相互作用
7.下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是(　　　　)
A.原子核中质子数和中子数一定相等
B.原子序数大的原子核里，质子数比中子数多
C.质子和中子之间有库仑力
D.由于核力的作用范围是有限的，不可能无节制地增大原子核而使其仍稳定存在
8题6分，9题12分，共18分
8.(多选)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如He是H的镜像核，同样H也是He的镜像核。下列说法正确的是(　　　　)
A.N和C互为镜像核
B.N和O互为镜像核
C.N和O互为镜像核
D.互为镜像核的两个核质量数相同
9.(12分)原子序数为117的元素Ts有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则：
(1)(4分)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？
(2)(4分)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？
(3)(4分)该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？
答案精析
1.C　［原子核如果只是由质子组成，那么原子核质量与质子质量的比值(即质量数)应该与原子核电荷量与质子电荷量的比值(即电荷数)相等，但原子核的核电荷数少于或等于质量数的一半，所以，原子核内除了质子，还可能有一种质量与质子质量相等，但不带电的中性粒子，即中子。故选C。］
2.B　［在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子数也为82。根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207-82=125，故选项B正确。］
3.A　［由Ac可知锕204的质子数为89，则中子数为204-89=115，选项A正确。］
4.B　［同一元素的两种同位素质子数相同而中子数不同，则氦的该种同位素质子数一定为2，质量数为3，故可写作He，故选B。］
5.A　［镭Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为228，镭Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为226，两者具有相同的质子数和不同的质量数，A正确，C错误；的原子序数为88，中子数为228-88=140，的原子序数为88，中子数为226-88=138，两者具有不同的中子数和相同的原子序数，B错误；原子的核外电子数与核内质子数相等，而核外电子数决定了原子的化学性质，两者质子数相等，则具有相同的核外电子数与化学性质，D错误。］
6.CD　［核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围约10-15 m，原子核的直径数量级为10-15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D。］
7.D　［原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数较大的原子核中，中子数比质子数多，质子和中子之间只有核力，没有库仑力，故A、B、C错误；由于核力是短程力，原子核不可能无节制地增大，故D正确。］
8.ACD　［根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和，可知N和C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；和O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确；的质子数为7，中子数为8，而O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误；互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确。］
9.(1)均为117　均为117　(2)293　294　(3TsTs
解析　(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数。故Ts元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子核外电子数等于核内质子数，也为117。
(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293，中子数为177的原子核的质量数为117+177=294。
(3)中子数为176的原子核的符号为Ts，中子数为177的原子核的符号为Ts。1　原子核的组成
［学习目标］　1.知道原子核的组成，会正确书写原子核符号(重点)。2.知道同位素的概念，了解同位素的性质。3.了解核力的概念和特点。
一、原子核的组成
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)人们用α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(质子质量约占原子核质量的一半)，说明了什么问题？
1.质子p：
(1)1919年，　　　　　　用α粒子轰击氮原子核发现了　　　　。
(2)质子带　　　　电，电荷量与一个电子电荷量相同。
2.中子n：
卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种电中性的粒子，称为中子，它的质量几乎与质子　　　　，　　　　　　　　通过实验证实了中子的存在。
3.原子核的组成：原子核由　　　　和　　　组成，质子和中子统称为　　　　。 　
4.原子核的表示
(1)核电荷数Z：原子核所带的电荷数等于它的　　　　数。
(2)原子核的质量数A：原子核中的　　　　　　　　和　　　　　　　　的和用A表示，即A=Z+N，A叫原子核的质量数。
(3)原子核通常用符号　　　　　　表示，其中X表示该核所属的　　　　　　　　符号，在元素符号的左下角和左上角分别标出　　　　　　和　　　　　　　　，如图。
5.原子核的质量常用原子质量单位u来表示，1 u=1.660 559×10-27 kg。
例1　已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e=1.6×10-19 C)
(3)镭原子核外有几个电子？
二、同位素
1.同位素
原子序数　　　　而中子数　　　　的原子核互称为同位素。例如：氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是。
2.性质：同位素具有相同的　　　　性质，但由于中子数不同，它们的某些　　　　性质会有所不同，因此用途也有所不同。例如U和U，都是铀元素，前者是核电站的关键原料，而后者往往是核电站的废料。
例2　(多选)下列说法正确的是(　　)
AX与Y互为同位素
BX与Y互为同位素
CX与Y中子数相同
DU核内有92个质子，235个中子
三、核力
原子核是由中子和质子构成的(如图)。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
1.核力：　　　　之间的相互作用力，称为核力，它属于四种基本相互作用中的　　　　　。
2.核力是强相互作用的一种表现，它使得原子核紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
3.核力是短程力，作用范围只有10-15 m，即原子核的大小，超过这个限度，这种相互作用实际上已经不存在了。
4.四种基本相互作用
1.试估算两个质子之间的万有引力和库仑力的大小。假设两个质子间的距离为8×10-16 m，质子的质量大约是电子的1 800倍，已知电子质量约为9.1×10-31 kg，引力常量G=6.7×10-11 N·m2/kg2，静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，基本电荷e=1.6×10-19 C。万有引力能将核子聚集在一起吗？
2.为什么质量数较大的稳定原子核中的中子数多于质子数？
(1)核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生。(　　)
(2)原子核中，质子与质子间有核力，质子和中子间没有核力。(　　)
(3)在原子核中，质子数和中子数总是相等的。(　　)
(4)核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当。(　　)
答案精析
一、
(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。
梳理与总结
1.(1)卢瑟福　质子　(2)正
2.相等　查德威克
3.质子　中子　核子
4.(1)质子　(2)中子数N　质子数Z
(3X　化学元素　电荷数　质量数
例1　(1)88　138　(2)88　1.408×10-17 C　(3)88
解析　(1)原子序数与核内质子数、核电荷数、原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数与质子数之差，即：
N=226-88=138。
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z=88
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。
二、
1.相同　不同
2.化学　物理
例2　BC　［核与Y核的质子数不同，不是互为同位素，A错误；核与Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确；核内中子数为n-m，核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m，所以中子数相同，C正确；核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。］
三、
质子之间除了库仑斥力外还存在着核力作用。
梳理与总结
1.核子　强相互作用
讨论交流
1.两质子间的库仑斥力为：
F电=k=9.0×109× N=360 N
两质子间的万有引力为：
F万=G=6.7×10-11× N≈2.8×10-34 N
F电 F万，所以万有引力不能将核子聚集在一起。
2.质子之间除了核力外，还有正电荷之间的库仑斥力，而中子和质子之间只有核力，没有库仑斥力。质量数较大的原子核中，中子数较多，可以缓解质子之间的库仑斥力的影响，因此质量数较大、质子数相对较多的原子核中，就需要更多的中子来维持核的稳定，因此，在质量数较大而稳定的原子核中，中子数量多于质子。
易错辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×(共40张PPT)
DIWUZHANG
第五章
1　原子核的组成
1.知道原子核的组成，会正确书写原子核符号(重点)。2.知道同位素的概念，了解同位素的性质。
3.了解核力的概念和特点。
学习目标
一、原子核的组成
二、同位素
课时对点练
三、核力
内容索引
原子核的组成
一
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，如图所示为α粒子轰击氮原子核示意图。
(1)人们用α粒子轰击多种原子核，
都打出了质子，说明了什么问题？
答案　说明质子是原子核的组成部分。
(2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数(质子质量约占原子核质量的一半)，说明了什么问题？
答案　说明原子核中除了质子外还有其他粒子。
1.质子p：
(1)1919年， 用α粒子轰击氮原子核发现了 。
(2)质子带 电，电荷量与一个电子电荷量相同。
2.中子n：
卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种电中性的粒子，称为中子，它的质量几乎与质子 ， 通过实验证实了中子的存在。
3.原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称为 。
梳理与总结
卢瑟福
质子
正
相等
查德威克
质子
中子
核子
4.原子核的表示
(1)核电荷数Z：原子核所带的电荷数等于它的 数。
(2)原子核的质量数A：原子核中的 和 的和用A表示，即A=Z+N，A叫原子核的质量数。
(3)原子核通常用符号____表示，其中X表示该核所属的 符号，在元素符号的左下角和左上角分别标出 和 ，如图。
质子
中子数N
质子数Z
X
化学元素
电荷数
质量数
5.原子核的质量常用原子质量单位u来表示，1 u=1.660 559×10-27 kg。
　已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226，试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
例1
答案　88　138
原子序数与核内质子数、核电荷数、原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，镭核中的质子数等于原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数与质子数之差，即：
N=226-88=138。
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？(e=1.6×10-19 C)
答案　88　1.408×10-17 C
镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是：Z=88
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)镭原子核外有几个电子？
答案　88
核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。
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同位素
二
1.同位素
原子序数 而中子数 的原子核互称为同位素。例如：氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是
2.性质：同位素具有相同的 性质，但由于中子数不同，它们的某些
性质会有所不同，因此用途也有所不同。例如U和U，都是铀元素，前者是核电站的关键原料，而后者往往是核电站的废料。
相同
不同
化学
物理
　(多选)下列说法正确的是
AX与Y互为同位素
BX与Y互为同位素
CX与Y中子数相同
DU核内有92个质子，235个中子
例2
√
√
核与Y核的质子数不同，不是互为同位素，A错误；
核与Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确；
核内中子数为n-m，核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m，所以中子数相同，C正确；
核内有143个中子，而不是235个中子，D错误。
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核力
三
原子核是由中子和质子构成的(如图)。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
答案　质子之间除了库仑斥力外还存在着核力作用。
1.核力： 之间的相互作用力，称为核力，它属于四种基本相互作用中的 。
2.核力是强相互作用的一种表现，它使得原子核紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
3.核力是短程力，作用范围只有10-15 m，即原子核的大小，超过这个限度，这种相互作用实际上已经不存在了。
梳理与总结
核子
强相互作用
4.四种基本相互作用
1.试估算两个质子之间的万有引力和库仑力的大小。假设两个质子间的距离为8×10-16 m，质子的质量大约是电子的1 800倍，已知电子质量约为9.1×10-31 kg，引力常量G=6.7×10-11 N·m2/kg2，静电力常量k=9.0×
109 N·m2/C2，基本电荷e=1.6×10-19 C。万有引力能将核子聚集在一起吗？
讨论交流
答案　两质子间的库仑斥力为：
F电=k=9.0×109× N=360 N
两质子间的万有引力为：
F万=G=6.7×10-11× N≈2.8×10-34 N
F电 F万，所以万有引力不能将核子聚集在一起。
2.为什么质量数较大的稳定原子核中的中子数多于质子数？
答案　质子之间除了核力外，还有正电荷之间的库仑斥力，而中子和质子之间只有核力，没有库仑斥力。质量数较大的原子核中，中子数较多，可以缓解质子之间的库仑斥力的影响，因此质量数较大、质子数相对较多的原子核中，就需要更多的中子来维持核的稳定，因此，在质量数较大而稳定的原子核中，中子数量多于质子。
(1)核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生。(　　)
(2)原子核中，质子与质子间有核力，质子和中子间没有核力。
(　　)
(3)在原子核中，质子数和中子数总是相等的。(　　)
(4)核外电子与原子核间的万有引力和库仑力大小相当。(　　)
×
√
×
×
返回
课时对点练
四
考点一　原子核的组成
1.卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是
A.原子核外电子数与质子数相等
B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C.原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D.质子和中子的质量几乎相等
1
2
3
4
5
6
7
8
9
基础对点练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
原子核如果只是由质子组成，那么原子核质量与质子质量的比值(即质量数)应该与原子核电荷量与质子电荷量的比值(即电荷数)相等，但原子核的核电荷数少于或等于质量数的一半，所以，原子核内除了质子，还可能有一种质量与质子质量相等，但不带电的中性粒子，即中子。故选C。
2.(2023·泸州市高二检测)在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是
A.核外有82个电子，核内有207个质子
B.核外有82个电子、核内有82个质子
C.核内有82个质子、207个中子
D.核内有125个核子
√
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1
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在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子数也为82。根据质量数(核子数)等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207-82=125，故选项B正确。
3.(2023·北京昌平区期末)2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研究加速器装置，成功合成了新核素锕204Ac)，锕204的中子数为
A.115 B.89
C.204 D.293
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
由Ac可知锕204的质子数为89，则中子数为204-89=115，选项A正确。
考点二　同位素
4.人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以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.He B.He
C.He D.He
1
2
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9
√
同一元素的两种同位素质子数相同而中子数不同，则氦的该种同位素质子数一定为2，质量数为3，故可写作He，故选B。
5.镭Ra是镭Ra的一种同位素，下列说法正确的是
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的质子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
1
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镭Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为228，镭Ra的质子数与核电荷数均为88，质量数为226，两者具有相同的质子数和不同的质量数，A正确，C错误；
的原子序数为88，中子数为228-88=140，的原子序数为88，中子数为226-88=138，两者具有不同的中子数和相同的原子序数，B错误；
原子的核外电子数与核内质子数相等，而核外电子数决定了原子的化学性质，两者质子数相等，则具有相同的核外电子数与化学性质，D错误。
考点三　核力
6.(多选)关于核力，下列说法中正确的是
A.核力是一种特殊的万有引力
B.原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和
中子之间则没有核力作用
C.核力是原子核稳定存在的原因
D.核力是一种短程强相互作用
1
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√
√
1
2
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核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，是核子间的强相互作用，作用范围约10-15 m，原子核的直径数量级为10-15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D。
7.下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是
A.原子核中质子数和中子数一定相等
B.原子序数大的原子核里，质子数比中子数多
C.质子和中子之间有库仑力
D.由于核力的作用范围是有限的，不可能无节制地增大原子核而使其仍
稳定存在
√
1
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原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数较大的原子核中，中子数比质子数多，质子和中子之间只有核力，没有库仑力，故A、B、C错误；
由于核力是短程力，原子核不可能无节制地增大，故D正确。
8.(多选)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如He是H的镜像核，同样H也是He的镜像核。下列说法正确的是
AN和C互为镜像核
BN和O互为镜像核
CN和O互为镜像核
D.互为镜像核的两个核质量数相同
1
2
3
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√
能力综合练
√
√
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根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和，可知N和C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；和O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确；
的质子数为7，中子数为8，而O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误；
互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D项正确。
9.原子序数为117的元素Ts有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则：
(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？
1
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3
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答案　均为117　均为117
元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数，等于核内质子数。故Ts元素的核电荷数和核内质子数均为117，原子核外电子数等于核内质子数，也为117。
(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？
1
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答案　293　294
原子核的质量数等于质子数与中子数之和，故该元素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293，中子数为177的原子核的质量数为117+177=294。
(3)该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？
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答案　　
中子数为176的原子核的符号为Ts，中子数为177的原子核的符号为Ts。
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