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1　原子核的组成
[定位·学习目标]　1.阅读教材,知道天然放射现象及三种射线的本质,了解核子、同位素的基本概念,知道原子核的组成,形成物理观念。2.通过利用磁场探究三种射线的本质,以及用α粒子轰击原子核发现核子实验探究,理解原子核的构成,并能分析、解决相关问题,培养科学思维和探究精神。
知识点一　天然放射现象与射线的本质
探究新知
1.天然放射现象
(1)1896年,法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性。
(2)放射性:物质发出射线的性质。
(3)放射性元素:具有放射性的元素。
(4)天然放射现象:放射性元素自发地发出射线的现象。
(5)原子序数大于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于83的元素,有的也能发出射线。
(6)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,命名为钋和镭。
2.射线的本质
(1)α射线。
①是α粒子流,其组成与氦原子核相同。
②速度可达到光速的。
③电离作用强,穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
(2)β射线。
①是电子流。
②速度可以接近光速。
③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)γ射线。
①是一种电磁波,波长很短的光子,波长在 10-10 m 以下。
②电离作用更弱,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。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。(　×　)
(2)放射性元素的放射性都是自发现象。(　√　)
(3)原子序数小于83的元素都不能发出射线。(　×　)
知识点二　原子核的组成
探究新知
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)卢瑟福猜想,原子核内可能还存在着另一种粒子,它的质量与质子相同,但是不带电,他把这种粒子叫作中子。
(2)查德威克用α粒子轰击铍原子核获得了中子。
3.原子核的组成
原子核由质子、中子组成,它们统称为核子,质子数与中子数之和叫核子数。
4.原子核的电荷数(Z)
等于原子核内的质子数,等于元素的原子序数。
5.原子核的质量数(A)
等于质子数与中子数的总和(即核子数)。
6.原子核的符号表示
X,其中X为元素符号,A表示核的质量数,Z表示核的电荷数。
7.同位素
(1)同位素:核中质子数相同而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,因而互称同位素。例如,氢有三种同位素,分别为HHH。
(2)同位素的化学性质相同,物理性质一般不同。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)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。(　√　)
(2)原子核的核子数等于质子数。(　×　)
(3)在元素周期表中处在同一位置上,而质量数不同的元素叫同位素。(　√　)
要点一　对三种射线的理解
情境探究
如图所示,R为放射源,虚线框内是垂直于纸面向里的匀强磁场B,LL′是一厚纸板,MN是荧光屏,实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑。
探究:(1)到达O点和P点的分别是什么射线
(2)荧光屏上只有O、P两点有亮斑,说明了哪种射线不能穿过厚纸板
(3)在厚纸板的右侧再放一个1 cm厚的铝板,荧光屏上只剩O点的亮斑,这说明了什么
【答案】 (1)由三种射线的本质知,γ射线在磁场中不偏转,O处亮斑为γ射线。根据左手定则可知,α射线向上偏转,β射线向下偏转,故打在P点的是β射线。
(2)说明了α射线不能穿过厚纸板。
(3)说明了β射线不能穿过较厚的铝板。
要点归纳
1.α、β、γ三种射线的比较
射线 种类 组成 速度 穿透能力 电离 作用
α射线 α粒子是氦原子核 He) 约 c 较弱,一张纸就能挡住 很强
β射线 β粒子是高速电子流e) 接近c 较强,能穿透几毫米厚的铝板 较弱
γ射线 波长很短的电磁波 等于c 很强,能穿透几厘米厚的铅板 很弱
2.三种射线在电场和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。
(2)α射线和β射线在电场中的偏转特点:在同一匀强电场中,α粒子和β粒子垂直于电场方向进入电场,沿相反方向做类平抛运动,如图所示,根据粒子沿静电力方向做初速度为零的匀加速直线运动,偏移量可表示为 y=at2=·t2。
(3)α射线和β射线在磁场中的偏转特点:在同一匀强磁场中,α粒子和β粒子垂直于磁场方向进入磁场,沿相反方向做匀速圆周运动,如图所示,根据qvB=得粒子做圆周运动的半径 r=。
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。
典例研习
[例1] 如图所示,某放射源释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强磁场和匀强电场中,关于三种射线,下列说法正确的是(　　)
[A] ①④表示α射线,其速度最小、电离能力最弱
[B] ②⑤表示γ射线,其穿透能力和电离能力都很强
[C] ②⑤表示γ射线,是从原子核内释放出的高频电磁波
[D] ③⑥表示β射线,是高速电子流,可以穿透几毫米厚的铝板
【答案】 C
【解析】 α射线是高速α粒子流,α粒子带正电,β射线为高速电子流,带负电,γ射线为电中性,是高频电磁波,结合题图及左手定则可知,①④表示β射线,②⑤表示γ射线,③⑥表示α射线。α射线的速度最小,但电离能力最强,γ射线是从原子核内释放出的高频电磁波,其穿透能力很强,但电离能力很弱,故C正确,A、B、D错误。
判断三种射线性质的方法
(1)射线的电性:α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α射线、β射线是实物粒子流,而γ射线是光子流,它是波长很短的电磁波。
(2)射线的偏转:在电场或磁场中,通过偏转方向及运动轨迹半径的大小来判断α射线和β射线,由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线。
(3)射线的穿透能力: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。
要点二　对原子核和同位素的理解
情境探究
　1919年卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核,从氮核中打出了一种新的粒子(如图所示),叫质子。
探究:(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)如果原子核中只有质子,那么,原子核的质量与电荷量之比跟质子的质量与电荷量之比,这两者之间应该是什么关系
(3)人们发现绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值,这说明了什么
【答案】 (1)说明质子是原子核的组成部分。
(2)相等。
(3)说明原子核内除了有质子之外,还有不带电的粒子。
要点归纳
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.同位素
(1)同位素指质子数相同、中子数不同的原子核组成的元素。
(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目,进而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,但它们的中子数可以不同,所以它们的物理性质不同。
典例研习
[例2] [原子核的组成] 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。
(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
(3)若镭原子呈中性,它核外有几个电子
(4Ra是镭的一种同位素,让 Ra和 Ra以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中,它们运动的轨迹半径之比是多少
【答案】 (1)88　138　(2)88　1.408×10-17 C
(3)88　(4)113∶114
【解析】 (1)原子序数与核内质子数、核电荷数、中性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A与质子数Z之差,即N=A-Z=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)若镭原子呈中性,则它的核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为88。
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,
洛伦兹力充当向心力,故有qvB=m,
解得r=,
二者的速度相同,又由于同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同,故==。
原子核的“数”与“量”的辨析技巧
(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。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。
[例3] [同位素](多选Ra是Ra的一种同位素,对于这两种镭的原子而言,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中子数
[D] 它们具有相同的核外电子数、不同的化学性质和不同的物理性质
【答案】 AC
【解析】 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的,原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此可知这两种镭互为同位素,核内的质子数均为88,核子数分别为226和228,中子数分别为138和140,原子的化学性质由核外电子数决定,由于它们的核外电子数相同,故它们的化学性质也相同,但它们的中子数不同,所以它们的物理性质不同,故选A、C。
1.下列关于α、β、γ三种射线的说法正确的是(　　)
[A] α射线的穿透能力较弱
[B] β射线的电离能力最强
[C] γ射线带负电
[D] 三种射线均来自核外电子的跃迁
【答案】 A
【解析】 α射线的穿透能力较弱,电离能力最强,γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱,故A正确,B错误;α、β、γ射线来自原子核内部,γ射线是一种电磁波,不带电,故C、D错误。
2.如图所示,在铅制盒子中存放有放射性元素铀,射线只能从盒子右侧面上的小孔射出,形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场,发现射线分成了1、2和3三束,则(　　)
[A] 射线1带负电
[B] 射线2为γ射线,电离能力最强
[C] 射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子
[D] 三束射线的穿透能力相同
【答案】 C
【解析】 根据左手定则可知,射线1粒子带正电,为α射线,穿透能力较弱,电离能力最强;射线2不带电,为γ射线,穿透能力最强,电离能力最弱;射线3粒子带负电,为β射线,穿透能力较强,电离能力较弱,粒子为电子,与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子。综上分析,A、B、D错误,C正确。
3.科学家成功合成了新核素锕204(Ac),锕204的中子数为(　　)
[A] 115 [B] 89 [C] 204 [D] 293
【答案】 A
【解析】 新核素锕204的质子数为89,质量数为204,所以中子数为204-89=115,故选A。
课时作业
(分值:60分)
基础巩固练
考点一　天然放射现象　射线的本质
1.(4分)下列现象能说明射线来自原子核的是(　　)
[A] 三种射线的能量都很高
[B] 放射性的强度受温度、外界压强等条件的影响
[C] 元素的放射性与其所处的化学状态(单质、化合态)无关
[D] α射线、β射线都是带电的粒子流
【答案】 C
【解析】 能说明射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关,C正确。
2.(4分)关于天然放射现象,下列说法不正确的是(　　)
[A] 放射线是从原子核内释放出的看不见的射线
[B] 放射性物质放出的射线共有三种
[C] 放射线中有带负电的粒子,表明原子核内有负电荷
[D] 放射线中有带正电的粒子必是氦核流
【答案】 C
【解析】 放射线是从原子核内释放出的看不见的射线,故A正确,不符合题意;放射性物质放出的射线有α射线、β射线、γ射线三种,故B正确,不符合题意;放射性物质放出的β射线是高速电子流,带负电,β射线是原子核内部中子转变成质子时释放出的电子,原子核中原本并没有电子,故C错误,符合题意;放射线中带正电的是α射线,即氦核流,故D正确,不符合题意。
3.(4分)一个验电器带正电,因为空气干燥,验电器金属箔片的张角能维持很长时间。现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球,验电器金属箔片的张角将会(　　)
[A] 变大 [B] 变小
[C] 先变小再变大 [D] 先变大再变小
【答案】 B
【解析】 因为α射线具有一定的电离作用,它能使经过路径上的空气分子电离,使空气变成导体,从而使验电器上的正电荷与空气中的电子中和,使验电器上的正电荷减少,因此验电器金属箔片的张角将会变小,故B正确。
4.(4分)如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置,实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E,通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数,若撤去电场后继续观察,发现每分钟闪烁的亮点数没有变化;如果再将薄铝片移开,观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加,由此可以判断,放射源发出的射线可能为(　　)
[A] α射线和γ射线 [B] α射线和β射线
[C] β射线和X射线 [D] β射线和γ射线
【答案】 A
【解析】 三种射线中α射线和β射线带电,进入电场后会发生偏转,而γ射线不带电,不受静电力,在电场中不偏转。将电场撤去,通过显微镜观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化,可知射线中含有γ射线。再将薄铝片移开,观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加,根据α射线的穿透能力较弱,一张纸就能挡住,分析得知射线中含有α射线。故放射源所发出的射线可能为α射线和γ射线,A正确。
考点二　原子核的组成
5.(4分)一个原子核为Bi,关于这个原子核,下列说法正确的是(　　)
[A] 核外有83个电子,核内有127个质子
[B] 核外有83个电子,核内有83个质子
[C] 核内有83个质子,210个中子
[D] 核内有210个核子
【答案】 D
【解析】 根据质量数=质子数+中子数,可知该原子核的质量数为210,质子数为83,则中子数为127,而质子与中子统称为核子,则核子数为210,但由于不知道该原子的电性,因此不能确定核外电子数。故选D。
6.(6分)(多选)下列说法正确的是(　　)
[A] X与 Y互为同位素
[B] X与 Y互为同位素
[C] X与 Y中子数相同
[D] U核内有92个质子,235个中子
【答案】 BC
【解析】 X核与 Y核的质子数不同,不互为同位素,A错误X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X核内中子数为n-m,Y核内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C正确U核内有143个中子,而不是235个中子,D错误。
7.(10分)科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素,是实验室人工创造的超重元素。新元素有两种同位素,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电荷数各为多少 中性原子的核外电子数各为多少
(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少
(3)若用X表示117号元素的元素符号,该元素的两种同位素用原子核符号如何表示
【答案】 (1)均为117　均为117　(2)293　294
(3XX
【解析】 (1)元素的原子序数等于该元素原子核的电荷数,等于核内质子数,故117号元素两种同位素的原子核的电荷数和核内质子数均为117;由于原子呈中性,故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)元素符号一般用 X 表示,其中A表示质量数,Z表示电荷数,则中子数为176的原子核的符号为 X,中子数为177的原子核的符号为 X。
综合提升练
8.(4分)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射线和β射线的混合放射源
[B] 纯α射线放射源
[C] α射线和γ射线的混合放射源
[D] 纯γ射线放射源
【答案】 C
【解析】 由三种射线的特性可以判断,在放射源和计数器之间加上薄铝片后,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,说明穿过薄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射线和 γ射线的混合放射源,故C正确。
9.(6分)(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
【答案】 ACD
【解析】 根据镜像核的定义及质量数等于质子数和中子数之和,可知 N和 C的质子数与中子数互换了,互为镜像核N和 O的质子数与中子数互换了,互为镜像核,故A、C正确;N 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,质子数加中子数不变,所以互为镜像核的两个核质量数相同,故D正确。
10.(14分)茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线,对航天员构成了很大的威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线):
(1)在不影响β和γ射线的情况下,如何用最简单的办法除去α射线
(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域,请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。(画在图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线,但不能把α射线从γ射线束中分离出来,为什么 (已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍,α射线速度约为光速的十分之一,β射线速度约为光速)
【答案】 (1)用一张纸放在射线前即可除去α射线
(2)图见解析
(3)α粒子的轨迹半径很大,在磁场中几乎不偏转,故与γ射线无法分离
【解析】 (1)由于α射线贯穿能力很弱,用一张纸放在射线前即可除去α射线。
(2)如图所示。
(3)由r=和题设条件可知,α粒子的圆周运动半径很大,比β粒子大得多,在磁场中偏转量很小,几乎不偏转,故与γ射线无法分离。(共38张PPT)
1　原子核的组成
第五章　原子核
1.阅读教材,知道天然放射现象及三种射线的本质,了解核子、同位素的基本概念,知道原子核的组成,形成物理观念。2.通过利用磁场探究三种射线的本质,以及用α粒子轰击原子核发现核子实验探究,理解原子核的构成,并能分析、解决相关问题,培养科学思维和探究精神。
[定位·学习目标]　
探究·必备知识
「探究新知」
知识点一　天然放射现象与射线的本质
1.天然放射现象
(1)1896年,法国物理学家 发现某些物质具有放射性。
(2)放射性:物质发出 的性质。
(3)放射性元素:具有 的元素。
(4)天然放射现象:放射性元素 发出射线的现象。
(5)原子序数大于 的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于
的元素,有的也能发出射线。
贝克勒尔
射线
放射性
自发地
83
83
(6)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 和镭。
2.射线的本质
(1)α射线。
①是 ,其组成与 原子核相同。
②速度可达到光速的 。
③电离作用强,穿透能力较弱,在空气中只能前进几厘米,用 就能把它挡住。
钋
α粒子流
氦
一张纸
(2)β射线。
①是 流。
②速度可以接近 。
③电离作用较弱,穿透能力较强,很容易穿透 ,也能穿透 厚的铝板。
(3)γ射线。
①是一种电磁波,波长很短的光子,波长在 10-10 m 以下。
② 作用更弱,穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚的混凝土。
电子
光速
黑纸
几毫米
电离
铅板
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)放射性元素发出的射线的强度可以人工控制。(　 　)
(2)放射性元素的放射性都是自发现象。(　 　)
(3)原子序数小于83的元素都不能发出射线。(　 　)
×
「新知检测」
×
√
「探究新知」
知识点二　原子核的组成
1.质子的发现
卢瑟福用α粒子轰击 获得了质子。
2.中子的发现
(1)卢瑟福猜想,原子核内可能还存在着另一种粒子,它的质量与质子 ,但是不带电,他把这种粒子叫作 。
(2)查德威克用α粒子轰击铍原子核获得了 。
氮原子核
相同
中子
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,质子数与中子数之和叫核子数。
4.原子核的电荷数(Z)
等于原子核内的 ,等于元素的原子序数。
5.原子核的质量数(A)
等于质子数与中子数的总和(即核子数)。
质子数
6.原子核的符号表示
核的质量数
核的电荷数
质子数
中子数
(2)同位素的化学性质相同,物理性质一般不同。
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)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。(　 　)
(2)原子核的核子数等于质子数。(　 　)
(3)在元素周期表中处在同一位置上,而质量数不同的元素叫同位素。(　 　)
√
「新知检测」
×
√
突破·关键能力
要点一　对三种射线的理解
「情境探究」
如图所示,R为放射源,虚线框内是垂直于纸面向里的匀强磁场B,LL′是一厚纸板,MN是荧光屏,实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑。
探究:(1)到达O点和P点的分别是什么射线
【答案】 (1)由三种射线的本质知,γ射线在磁场中不偏转,O处亮斑为γ射线。根据左手定则可知,α射线向上偏转,β射线向下偏转,故打在P点的是β射线。
(2)荧光屏上只有O、P两点有亮斑,说明了哪种射线不能穿过厚纸板
【答案】 (2)说明了α射线不能穿过厚纸板。
(3)在厚纸板的右侧再放一个1 cm厚的铝板,荧光屏上只剩O点的亮斑,这说明了什么
【答案】 (3)说明了β射线不能穿过较厚的铝板。
「要点归纳」
1.α、β、γ三种射线的比较
2.三种射线在电场和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。
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。
[例1] 如图所示,某放射源释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强磁场和匀强电场中,关于三种射线,下列说法正确的是(　　)
[A] ①④表示α射线,其速度最小、电离能力最弱
[B] ②⑤表示γ射线,其穿透能力和电离能力都很强
[C] ②⑤表示γ射线,是从原子核内释放出的高频电磁波
[D] ③⑥表示β射线,是高速电子流,可以穿透几毫米厚的铝板
「典例研习」
C
【解析】 α射线是高速α粒子流,α粒子带正电,β射线为高速电子流,带负电,γ射线为电中性,是高频电磁波,结合题图及左手定则可知,①④表示β射线,②⑤表示γ射线,③⑥表示α射线。α射线的速度最小,但电离能力最强,γ射线是从原子核内释放出的高频电磁波,其穿透能力很强,但电离能力很弱,故C正确,A、B、D错误。
·规律方法·
判断三种射线性质的方法
(1)射线的电性:α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α射线、β射线是实物粒子流,而γ射线是光子流,它是波长很短的电磁波。
(2)射线的偏转:在电场或磁场中,通过偏转方向及运动轨迹半径的大小来判断α射线和β射线,由于γ射线不带电,故运动轨迹仍为直线。
(3)射线的穿透能力: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。
要点二　对原子核和同位素的理解
「情境探究」
1919年卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核,从氮核中打出了一种新的粒子(如图所示),叫质子。
探究:(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】 (1)说明质子是原子核的组成部分。
【答案】 (2)相等。
(2)如果原子核中只有质子,那么,原子核的质量与电荷量之比跟质子的质量与电荷量之比,这两者之间应该是什么关系
(3)人们发现绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值,这说明了什么
【答案】 (3)说明原子核内除了有质子之外,还有不带电的粒子。
「要点归纳」
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组成的元素。
(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目,进而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,但它们的中子数可以不同,所以它们的物理性质不同。
[例2] [原子核的组成] 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226。
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少
「典例研习」
【答案】 (1)88　138
【解析】 (1)原子序数与核内质子数、核电荷数、中性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A与质子数Z之差,即N=A-Z=226-88=138。
(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少
【答案】 (2)88　1.408×10-17 C
【解析】 (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)若镭原子呈中性,它核外有几个电子
【答案】 (3)88　
【解析】 (3)若镭原子呈中性,则它的核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为88。
【答案】 (4)113∶114
·规律方法·
原子核的“数”与“量”的辨析技巧
(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。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。
[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中子数
[D] 它们具有相同的核外电子数、不同的化学性质和不同的物理性质
AC
【解析】 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的,原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此可知这两种镭互为同位素,核内的质子数均为88,核子数分别为226和228,中子数分别为138和140,原子的化学性质由核外电子数决定,由于它们的核外电子数相同,故它们的化学性质也相同,但它们的中子数不同,所以它们的物理性质不同,故选A、C。
检测·学习效果
1.下列关于α、β、γ三种射线的说法正确的是(　　)
[A] α射线的穿透能力较弱
[B] β射线的电离能力最强
[C] γ射线带负电
[D] 三种射线均来自核外电子的跃迁
A
【解析】 α射线的穿透能力较弱,电离能力最强,γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱,故A正确,B错误;α、β、γ射线来自原子核内部,γ射线是一种电磁波,不带电,故C、D错误。
2.如图所示,在铅制盒子中存放有放射性元素铀,射线只能从盒子右侧面上的小孔射出,形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场,发现射线分成了1、2和3三束,则(　　)
[A] 射线1带负电
[B] 射线2为γ射线,电离能力最强
[C] 射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子
[D] 三束射线的穿透能力相同
C
【解析】 根据左手定则可知,射线1粒子带正电,为α射线,穿透能力较弱,电离能力最强;射线2不带电,为γ射线,穿透能力最强,电离能力最弱;射线3粒子带负电,为β射线,穿透能力较强,电离能力较弱,粒子为电子,与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子。综上分析,A、B、D错误,C正确。
A
【解析】 新核素锕204的质子数为89,质量数为204,所以中子数为204-89=
115,故选A。
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