高中物理 第十九章 原子核 1 原子核的组成学案 新人教版选修3-5 (2).doc

1原子核的组成学 习 目 标知 识 脉 络1.知道天然放射现象及其规律2理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们(重点)3掌握原子核的组成，知道核子和同位素的概念(重点)4掌握质量数、电荷数和核子数间的关系(重点)天然放射现象及三种射线1天然放射现象(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性(2)物质发射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(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)2三种射线(1)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，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住(2)射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，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(3)射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在1010 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，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的现象()3射线是由高速运动的氦核组成的，其运行速度接近光速()4射线能穿透几毫米厚的铅板()5射线的穿透能力最强，电离能力最弱()射线的本质是高速电子流，示波器中的阴极射线的本质也是高速电子流，这两种射线的来源相同吗？【提示】不同阴极射线的电子来源于核外电子，射线的电子来源于原子核1896年，法国物理学家贝可勒尔，研究铀和含铀的矿物，发现天然放射现象探讨1：为什么说天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有内部结构？【提示】因为原子核可以放出、射线，所以认为原子核具有内部结构探讨2：让放射源放出的射线垂直于电场方向向上进入水平向左的匀强电场，将会分为几部分？【提示】射线会分为三部分，其中向左偏转的一束为射线，向右偏转的一束为射线，向上不发生偏转的一束为射线1、射线性质、特征比较射线种类组成速度贯穿本领电离作用射线粒子是氦原子核he约c很小，一张薄纸就能挡住很强射线粒子是高速电子流e接近c很大，能穿过几毫米厚的铝板较弱射线波长很短的电磁波等于c最大，能穿过几厘米厚的铅板很小2.三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较(1)在匀强磁场中，射线偏转半径较大，射线偏转半径较小，射线不偏转，如图1911所示图1911(2)在匀强电场中，射线偏离较小，射线偏离较大，射线不偏离，如图所示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1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射线，但不能挡住射线和射线b某原子核在放出射线后会变成另一种元素的原子核c三种射线中对气体电离作用最强的是射线d粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子e射线是波长很长的光子【解析】由三种射线的本质和特点可知，射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住射线和射线，故a正确；射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核三种射线中射线电离作用最强，故c正确，e错误；粒子是电子，来源于原子核，故d正确【答案】acd2如图1912所示，放射性元素镭释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中_是射线，_是射线，_是射线图1912【解析】由放射现象中射线带正电，射线带负电，射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知是射线，是射线【答案】、3一置于铅盒中的放射源发射出的、和射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图1913所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线图1913【解析】在三种射线中，射线带正电，穿透能力最弱，射线不带电，穿透能力最强，射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为射线，b射线应为射线【答案】三种射线的比较方法1知道三种射线带电的性质，射线带正电、射线带负电、射线不带电、是实物粒子，而射线是光子流，属于电磁波的一种2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和射线，由于射线不带电，故运动轨迹仍为直线3射线穿透能力较弱，射线穿透能力较强，射线穿透能力最强原 子 核 的 组 成1质子的发现图19142中子的发现图19153原子核的组成由质子和中子组成，它们统称为核子4原子核的符号5同位素具有相同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，它们互称同位素例如，氢有三种同位素，h、h、h.1原子核的核子数等于质子数()2质量数就是原子核的质量()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()同一种元素的几种同位素，它们的化学性质相同吗？为什么？【提示】相同因为同位素具有相同的质子数，所以具有相同的核外电子数，元素的化学性质取决于核外电子，所以同位素的化学性质相同探讨1：既然射线来源于原子核，那么原子核内存在电子吗？【提示】不存在射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分探讨2：原子核的电荷数是不是电荷量？质量数是不是质量？【提示】不是原子核所带的电荷量总是质子电荷量的整数倍，这个倍数叫作原子核的电荷数原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫原子核的质量数1原子核的组成原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电不同的原子核内质子和中子的个数并不相同2原子核的符号和数量关系(1)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同位素原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，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把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素4粒子可以表示为he，he中的4为_，2为_【解析】根据he所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，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原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.he符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，he符号左上角表示的是核子数，即为4.【答案】质子数与中子数之和(或质量数)质子数5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e.u核内有92个质子，143个中子【解析】a选项中，x核与y核的质子数不同，不能互为同位素；b选项中x核与my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；c选项中x核内中子数为nm，y核内中子数为(n2)(m2)nm，所以中子数相同；92u核内有143个中子，而不是235个中子【答案】bce6已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈电中性，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？【解析】因为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由此可得：(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naz22688138.(2)镭核所带电荷量qze881.61019 c1.411017 c.(3)镭原子呈电中性，则核外电子数等于质子数，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的向心力为洛伦兹力，故有bqvm，r.两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.【答案】(1)88138(2)1.411017 c(3)88 (4)113114原子核的“数”与“量”辨析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，也与元素的原子量不同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学业分层测评(十三) (建议用时：45分钟) 学业达标1由原子核符号92u，可知()a.92u原子核中有质子92个b.92u原子核中有电子92个c.92u原子核中有中子235个d.92u原子核中有中子143个e.92u原子核中有核子235个【解析】原子核符号为x，a为核子数，z为质子数，可见92u原子核中核子数是235个，质子数是92个，中子数为23592143个，故b、c错误，a、d、e正确【答案】ade2如图1916所示，铅盒a中装有天然放射性物质，放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() 【导学号：66390044】图1916a打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线b射线和射线的轨迹是抛物线c射线和射线的轨迹是圆弧d如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下be如果在铅盒和荧光屏间再一竖直向下的匀强电场，则屏上可能出现两个亮斑【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中粒子受的洛伦兹力向上，粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧由于粒子速度约是光速的，而粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)故a、c、e正确，b、d错误【答案】ace3据最新报道，放射性同位素钬ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是_【解析】根据原子核的表示方法得核外电子数质子数67，中子数为1666799，故核内中子数与核外电子数之差为996732.【答案】324在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图1917所示该装置中探测器接收到的是_图1917【解析】射线的穿透本领最弱，一张纸就能将其挡住，而射线的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，射线的穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，故探测器接收到的应该是射线【答案】射线能力提升5静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核的轨道半径之比为441，如图1918所示，则() 【导学号：66390045】图1918a粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反b原来放射性元素的核电荷数为90c反冲核的核电荷数为88d粒子和反冲核的速度之比大188e反冲核的电荷数为90【解析】由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，a正确；由于释放的粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvb得r，若原来放射性元素的核电荷数为q，则对粒子：r1对反冲核：r2由p1p2，r1r2441，得q90，b、c正确；它们的速度大小与质量成反比，故d、e错误【答案】abc6质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图1919所示，离子源s产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片p上，设离子在p上的位置到入口处s1的距离为x.图1919(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为u、磁感应强度大小为b，求x的大小；(2)氢的三种同位素h、h、h从离子源s出发，到达照相底片的位置距入口处s1的距离之比xhxdxt为多少？ 【导学号：66390046】【解析】(1)离子在电场中被加速时，由动能定理qumv2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力，qvb，又x2r，由以上三式得x.(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，xhxdxt1.【答案】(1)(2)17茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁现有一束射线(含有、三种射线)，(1)在不影响和射线的情况下，如何用最简单的方法除去射线？(2)余下的这束和射线经过如图19110所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出和射线进入磁场区域后轨迹