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人教版普高物 选修3 第5章 原子核 第1讲 原子核的组成（讲义）--教师版（定稿）
人教版普高物 选修3 第5章 原子核 第1讲 原子核的组成
知识点1、天然放射现象　射线的本质
情景导学：如图所示，放射性元素放出三种射线甲、乙、丙在磁场中的偏转情况，能判断它们的带电情况吗？
提示　甲带负电，乙不带电，丙带正电。
1、天然放射现象
1.1、1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光。
1.2、物质发出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，叫作天然放射现象。
1.3、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。
1.4、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)。
思考：如果α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？
答案　α射线：在磁场中向左偏转，由左手定则可判断α粒子带正电。
β射线：在磁场中向右偏转，由左手定则可判断β粒子带负电。
γ射线：不偏转，说明γ射线不带电。
2、射线的本质
2.1、α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的，其电离能力强，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。
2.2、β射线：是高速电子流，速度可以接近光速，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。
2.3、γ射线：是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更弱，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。
2.4、射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。
3、α、β、γ三种射线的性质、特征比较
种 类 α射线 β射线 γ射线
组 成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电荷量 2e －e 0
质 量 4mp(mp＝1.67×10－27 kg) 静止质量为零
速 率 0.1c 0.99c c
贯穿本领 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米的铝板 最强，能穿透几厘米的铅板
电离作用 很强 较弱 很弱
在磁场中 偏转 偏转 不偏转
4、在电场、磁场中偏转情况的比较
(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，如图甲所示。
(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，如图乙所示。
5、三种射线在磁场中偏转情况的分析
5.1．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。
5.2．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，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，
偏移量x可表示为：x＝at2＝·2∝
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为：＝××≈37＞1。
5.3．α射线和β射线在磁场中偏转的特点：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粒子的轨迹半径小，偏移量大，根据qvB＝得R＝∝。
所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为＝××≈＜1。
专题讲练1
1.1、天然放射现象
1、 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　ACD　)
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子
2、下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是(　C　)
A．光电效应 B．α粒子的散射 C．天然放射现象 D．康普顿效应
3、(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核(　BC　)
A.三种射线的能量都很高 B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响
C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合物)无关 D.α射线、β射线都是带电的粒子流
4、下列事实中，能说明原子核具有复杂结构的是(　B　)
A.α粒子散射实验 B.天然放射现象 C.光电效应现象 D.原子发光现象
5、天然放射性元素放出的α、β、γ射线中(　C　)
A.三种射线的速度相同 B.α射线的穿透本领最强
C.β射线的本质是高速运动的电子流 D.γ射线在真空中的速度比X射线的大
6、从外太空来到地球的宇宙线，以原子核为主，还包括少量的正、负电子和γ射线，γ射线在天文探测方面有着独特优势和特殊意义，但由于数量极少，很难直接测量。当高能γ射线进入大气后，立即和大气层中的气体作用而产生各种次级粒子。观测站的粒子探测器需要将更多的次级粒子记录下来，进而反推γ射线进入大气层顶部时的信息。结合所学知识，判断下列说法正确的是(　D　)
A.观测站的粒子探测器直接探测到来自宇宙的γ射线
B.观测站建在海拔低处比在海拔高处能记录到更多次级粒子
C.γ射线是高频电磁波，能量越高，传播速度越大
D.γ射线在星系间传播时，运动不受星系磁场的影响，可以方便追溯到源头
7、关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是(　C　)
A．法国物理学家贝克勒尔发现了X射线
B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D．居里夫妇通过实验发现了中子
解析　法国物理学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A错误；德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误。
8、放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由弱到强的排列顺序是 （ C ）
A．γ射线、β射线、α射线 B．β射线、α射线、γ射线
C．α射线、β射线、γ射线 D．α射线、γ射线、β射线
9、关于天然放射现象，下列说法中正确的是 （ B ）
A．β衰变说明原子核里有电子
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
C．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短 D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
10、关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是（　D　）
A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强
B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到0.9c
C．β射线是由原子核外电子电离产生的
1.2、天然放射现象
1、如图所示，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(　D　)
A.①和④是α射线，它们有很强的穿透本领
B.③和⑥是β射线，它们是高速电子流
C.②和⑤是γ射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生
D.③和④是α射线，它们有很强的电离本领
2、天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　D　)
A.②来自原子核外的电子
B.①的电离作用最强，是一种电磁波
C.③的电离作用较强，是一种电磁波
D.③的电离作用最弱，是一种电磁波
3、(多选)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑。下列说法正确的是(　BC　)
A．电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B．电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C．电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D．电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
解析　α射线穿透能力最弱，所以穿不过LL′纸板，只有β、γ两种射线穿过纸板到达MM′荧光屏，其中γ射线不带电，不在电场中偏转，只有β射线偏转，所以到达O点的是γ射线，到达P点的是β射线，β射线带负电，在电场中向下偏转，说明受到向下的静电力，所以电场方向竖直向上，故选B、C。
4、(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(　AD　)
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、负电荷在电场中受静电力方向不同，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。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。
5、如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是(　B　)
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
D.人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
6、如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　C　)
A.打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
7、在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是(　C　)
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．α、γ、β
解析　α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线；γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线；β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确。
8、放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中(　C　)
A．C为氦核组成的粒子流
B．B的穿透能力最弱
C．A的电离能力最强
D．B为比X射线波长更长的光子流
解析　从三束射线在电场中运动径迹可以看出，A为α射线，电离能力最强，B为γ射线，穿透能力最强，γ射线是波长比X射线波长更短的光子流；C为β射线，故C正确。
9、如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场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，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是(　C　)
磁场方向 到达O点射线 到达P点射线
A 竖直向上 β射线 α射线
B 竖直向下 α射线 β射线
C 垂直线面向里 γ射线 β射线
D 垂直线面向外 β射线 γ射线
10、如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　 A )
A．向右偏 B．向左偏
C．直线前进 D．无法判断
解析　γ射线不带电，故在电磁场中不偏转，β粒子带负电，且不偏转，说明所受静电力与洛伦兹力平衡，故Eq＝Bqv，即v＝，α粒子的速度远小于β粒子的速度，因此α粒子受向右的静电力大于向左的洛伦11、一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是(　D　)
A．射到b处的一定是α射线
B．射到b处的一定是β射线
C．射到b处的可能是γ射线
D．射到b处的可能是α射线
12、如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　B　)
A．α射线和β射线的混合放射源
B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源
D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
13、如图所示，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(　C　)
A．②⑤表示γ射线，①④表示α射线
B．②⑤表示γ射线，③⑥表示α射线
C．③④表示α射线，①⑥表示β射线
D．①④表示β射线，③⑥表示α射线
14、放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中(　C　)
A．C为氦原子核组成的粒子流 B．B为比X射线波长更长的光子流
C．B为比X射线波长更短的光子流 D．A为高速电子组成的电子流
15、关于、、三种射线，下列说法正确是（ C ）
A．射线是原子核自发射出的氦核，它的穿透能力最强
B．射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强
D．射线是电磁波，它的穿透能力最弱
16、某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是（　D　）
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
D．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
17、如图所示，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是（　C　）
A．α粒子电离能力最强 B．b粒子来自原子核内中子的衰变
C．c粒子穿透能力最强 D．c粒子的速度最小
18、如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置．实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　B　)
A．α射线和β射线的混合放射源 B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源 D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
解析　将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源是α射线和γ射线的混合放射源，故选项B正确，A、C、D错误．
19、α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.0005cm、0.05cm和8cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是（　C　）
A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光
20、在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ D ）
A．X射线 B．α射线 C．射线 D．射线
21、如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
（1）请你简述自动控制的原理．
（2）如果工厂生产的为的铝板，在、和三种射线中，你认为哪一种射线在的厚度控制中起主要作用，为什么？
故答案为：β射线起主要作用
知识点2、原子核的组成
情景导学：
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，说明了什么问题？
提示　(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。
1、质子p：
1.1、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。
1.2、质子带正电，电荷量与一个电子电荷量相等，质子的质量为mp＝1.672 621 898×10－27 kg。
2、中子n：
2.1、卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。
2.2、中子的质量为mn＝1.674 927 471×10－27 kg。
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。
原子核
4、原子核的符号
X元素符号原子核的质量数＝质子数＋中子数原子核的电荷数＝原子核的质子数，即原子的原子序数
5、基本关系
电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝中性原子核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
6、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，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号分别是H、H、H。
专题讲练2
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？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)Ra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，它们运动的轨道半径之比是多少？
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)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，洛伦兹力提向心力，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 ＝＝＝。
2、(多选)下列说法正确的是(　BC　)
A.X与Y互为同位素 B.X与X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
解析　A选项中X与Y的质子数不同，不是互为同位素，A错误；B选项中X与X的质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素，B正确；C选项中X内中子数为n－m，Y内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确；D选项中核内有235－92＝143个中子，而不是235个中子，D错误。
3、氢的三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)和氚(H)，下列说法正确的是(　A　)
A．它们的质子数和核外电子数都相等 B．它们的质子数和中子数都相等
C．它们的核子数和中子数都相等 D．它们的中子数和核外电子数都相等
4、下列说法正确的是(　D　)
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
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
5、某种元素的原子核有X表示，下列说法中正确的是(　B　)
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可知，A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确。
6.原子核能放射出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法正确的是(　D　)
A.原子核中有质子、中子，还有α粒子 B.原子核中有质子、中子，还有β粒子
C.原子核中有质子、中子，还有γ粒子 D.原子核中只有质子和中子
7、(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则(　ABD　)
A.它们的质子数相等 B.若为中性原子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
8、(多选)Ra是Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子核而言，下列说法正确的是(　AC　)
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.它们具有相同的电荷数和不同的中子数 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
9、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(　C　)
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
10、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(　D　)
A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核内有82个电子、125个中子
C．核内有82个质子、207个中子 D．核内有82个质子、207个核子
11、(多选)下列说法正确的是(　BC　)
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
解析　X核与Y核的质子数不同，不是互为同位素，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。
12、(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(　ACD　)
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
解析　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；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。
13、下列表示某种元素的各同位素的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是(　B　)
解析　各同位素的质子数相同，为一定值，同位素的质量数不同，故B正确，C错误。同位素的质子数相同，中子数不同，质量数等于质子数加中子数，则有A＝N＋Z，且质子数不可能为零即Z>0为常数，中子数可能为零即N≥0，整理得N＝A－Z，A－N和N－A图像应该与A轴有截距，故A、D错误。
14、据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。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核电荷数各为多少？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　(3)X　X
解析　(1)元素的原子序数等于该元素的核电荷数，等于核内质子数，故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117，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表示核电荷数，由前两问可得，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。
1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功人教版普高物 选修3 第5章 原子核 第1讲 原子核的组成（讲义）--学生版（定稿）
人教版普高物 选修3 第5章 原子核 第1讲 原子核的组成
知识点1、天然放射现象　射线的本质
情景导学：如图所示，放射性元素放出三种射线甲、乙、丙在磁场中的偏转情况，能判断它们的带电情况吗？
1、天然放射现象
1.1、1896年，法国物理学家 发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光。
1.2、物质发出射线的性质称为 ，具有放射性的元素称为 ，放射性元素 射线的现象，叫作 。
1.3、原子序数大于83的元素，都能 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。
1.4、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 。
思考：如果α射线、β射线、γ射线在磁场中运动径迹如图，三种射线的带电情况如何？
2、射线的本质
2.1、α射线：实际上就是 ，速度可达到光速的，其 能力强， 能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用 就能把它挡住。
2.2、β射线：是高速 ，速度可以接近光速，它的穿透能力较强， 能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的 。
2.3、γ射线：是能量很高的 ，波长很短，在10－10 m以下，它的 作用更弱， 更强，甚至能穿透几厘米厚的 或几十厘米厚的混凝土。
2.4、射线来自原子核，说明 是有结构的。
3、α、β、γ三种射线的性质、特征比较
种 类 α射线 β射线 γ射线
组 成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波)
带电荷量 2e －e 0
质 量 4mp(mp＝1.67×10－27 kg) 静止质量为零
速 率 0.1c 0.99c c
贯穿本领 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米的铝板 最强，能穿透几厘米的铅板
电离作用 很强 较弱 很弱
在磁场中 偏转 偏转 不偏转
4、在电场、磁场中偏转情况的比较
(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，如图甲所示。
(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，如图乙所示。
5、三种射线在磁场中偏转情况的分析
5.1．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。
5.2．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，根据粒子在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，
偏移量x可表示为：x＝at2＝·2∝
所以，在同样条件下β与α粒子偏移量之比为：＝××≈37＞1。
5.3．α射线和β射线在磁场中偏转的特点：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粒子的轨迹半径小，偏移量大，根据qvB＝得R＝∝。
所以，在同样条件下β与α粒子的轨迹半径之比为＝××≈＜1。
专题讲练1
1.1、天然放射现象
1、 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是(　 )
A.一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B.γ射线在电场或磁场中均不偏转，是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D.β射线是高速电子流，但不是原来绕核旋转的核外电子
2、下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是(　 　)
A．光电效应 B．α粒子的散射 C．天然放射现象 D．康普顿效应
3、(多选)下列哪些现象能说明射线来自原子核(　 　)
A.三种射线的能量都很高 B.射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响
C.元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合物)无关 D.α射线、β射线都是带电的粒子流
4、下列事实中，能说明原子核具有复杂结构的是( 　)
A.α粒子散射实验 B.天然放射现象 C.光电效应现象 D.原子发光现象
5、天然放射性元素放出的α、β、γ射线中(　 　)
A.三种射线的速度相同 B.α射线的穿透本领最强
C.β射线的本质是高速运动的电子流 D.γ射线在真空中的速度比X射线的大
6、从外太空来到地球的宇宙线，以原子核为主，还包括少量的正、负电子和γ射线，γ射线在天文探测方面有着独特优势和特殊意义，但由于数量极少，很难直接测量。当高能γ射线进入大气后，立即和大气层中的气体作用而产生各种次级粒子。观测站的粒子探测器需要将更多的次级粒子记录下来，进而反推γ射线进入大气层顶部时的信息。结合所学知识，判断下列说法正确的是(　 　)
A.观测站的粒子探测器直接探测到来自宇宙的γ射线
B.观测站建在海拔低处比在海拔高处能记录到更多次级粒子
C.γ射线是高频电磁波，能量越高，传播速度越大
D.γ射线在星系间传播时，运动不受星系磁场的影响，可以方便追溯到源头
7、关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是(　 　)
A．法国物理学家贝克勒尔发现了X射线
B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D．居里夫妇通过实验发现了中子
8、放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由弱到强的排列顺序是 （ ）
A．γ射线、β射线、α射线 B．β射线、α射线、γ射线
C．α射线、β射线、γ射线 D．α射线、γ射线、β射线
9、关于天然放射现象，下列说法中正确的是 （ ）
A．β衰变说明原子核里有电子
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
C．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短 D．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
10、关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是（　 　）
A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强
B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到0.9c
C．β射线是由原子核外电子电离产生的
1.2、天然放射现象
1、如图所示，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(　 　)
A.①和④是α射线，它们有很强的穿透本领
B.③和⑥是β射线，它们是高速电子流
C.②和⑤是γ射线，它由原子核外的内层电子跃迁产生
D.③和④是α射线，它们有很强的电离本领
2、天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(　 　)
A.②来自原子核外的电子
B.①的电离作用最强，是一种电磁波
C.③的电离作用较强，是一种电磁波
D.③的电离作用最弱，是一种电磁波
3、(多选)如图所示，R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内有竖直方向的匀强电场，LL′是纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑。下列说法正确的是(　 　)
A．电场方向竖直向下，到达O点的是γ射线
B．电场方向竖直向上，到达O点的是γ射线
C．电场方向竖直向上，到达P点的是β射线
D．电场方向竖直向下，到达P点的是α射线
4、(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(　 　)
5、如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是(　 　)
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
D.人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种
6、如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　 　)
A.打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线
C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
7、在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、②、③分别是(　 　)
A．γ、β、α B．β、γ、α
C．α、β、γ D．α、γ、β
8、放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中(　 　)
A．C为氦核组成的粒子流
B．B的穿透能力最弱
C．A的电离能力最强
D．B为比X射线波长更长的光子流
9、如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场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，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是(　 　)
磁场方向 到达O点射线 到达P点射线
A 竖直向上 β射线 α射线
B 竖直向下 α射线 β射线
C 垂直线面向里 γ射线 β射线
D 垂直线面向外 β射线 γ射线
10、如图所示，天然放射性元素放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线(　 )
A．向右偏 B．向左偏
C．直线前进 D．无法判断
11、一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是(　 　)
A．射到b处的一定是α射线
B．射到b处的一定是β射线
C．射到b处的可能是γ射线
D．射到b处的可能是α射线
12、如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　 　)
A．α射线和β射线的混合放射源
B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源
D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
13、如图所示，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(　 　)
A．②⑤表示γ射线，①④表示α射线
B．②⑤表示γ射线，③⑥表示α射线
C．③④表示α射线，①⑥表示β射线
D．①④表示β射线，③⑥表示α射线
14、放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中(　 　)
A．C为氦原子核组成的粒子流 B．B为比X射线波长更长的光子流
C．B为比X射线波长更短的光子流 D．A为高速电子组成的电子流
15、关于、、三种射线，下列说法正确是（ ）
A．射线是原子核自发射出的氦核，它的穿透能力最强
B．射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强
D．射线是电磁波，它的穿透能力最弱
16、某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是（　 　）
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
D．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
17、如图所示，两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，下列说法正确的是（　 　）
A．α粒子电离能力最强 B．b粒子来自原子核内中子的衰变
C．c粒子穿透能力最强 D．c粒子的速度最小
18、如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置．实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　 　)
A．α射线和β射线的混合放射源
B．α射线和γ射线的混合放射源
C．β射线和γ射线的混合放射源
D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源
19、α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.0005cm、0.05cm和8cm。工业部门可以使用射线来测厚度。如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为5cm，请推测测厚仪使用的射线是（　 　）
A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光
20、在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是 （ ）
A．X射线 B．α射线 C．射线 D．射线
21、如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
（1）请你简述自动控制的原理．
（2）如果工厂生产的为的铝板，在、和三种射线中，你认为哪一种射线在的厚度控制中起主要作用，为什么？
知识点2、原子核的组成
情景导学：
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，说明了什么问题？
1、质子p：
1.1、1919年，卢瑟福用 轰击氮原子核发现了质子，质子是 的组成部分。
1.2、质子带 电，电荷量与一个 电荷量相等，质子的质量为mp＝1.672 621 898×10－27 kg。
2、中子n：
2.1、卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。
2.2、中子的质量为mn＝1.674 927 471×10－27 kg。
3、原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称为 。
原子核
4、原子核的符号
X元素符号原子核的质量数＝ ＋ 原子核的电荷数＝原子核的 ，即原子的原子序数
5、基本关系
电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝中性原子核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
6、同位素：核中 相同而 不同的原子，在元素周期表中处于 ，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号分别是H、H、H。
专题讲练2
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？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)Ra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，它们运动的轨道半径之比是多少？
2、(多选)下列说法正确的是(　 )
A.X与Y互为同位素 B.X与X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
3、氢的三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)和氚(H)，下列说法正确的是(　 　)
A．它们的质子数和核外电子数都相等 B．它们的质子数和中子数都相等
C．它们的核子数和中子数都相等 D．它们的中子数和核外电子数都相等
4、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
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
5、某种元素的原子核有X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
6.原子核能放射出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法正确的是(　 　)
A.原子核中有质子、中子，还有α粒子 B.原子核中有质子、中子，还有β粒子
C.原子核中有质子、中子，还有γ粒子 D.原子核中只有质子和中子
7、(多选)氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则(　 　)
A.它们的质子数相等 B.若为中性原子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
8、(多选)Ra是Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子核而言，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.它们具有相同的电荷数和不同的中子数 D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
9、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
10、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．核内有82个电子、125个中子
C．核内有82个质子、207个中子 D．核内有82个质子、207个核子
11、(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
12、(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
13、下列表示某种元素的各同位素的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是(　 　)
14、据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。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核电荷数各为多少？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？
1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功

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