2024高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成课时训练含解析新人教版选修3-5

第1节原子核的组成

核心素养定位>>>

1.了解什么是放射性和自然放射现象。

2.知道原子核的组成及三种射线的特征。

3.会利用带电粒子在电磁场中的偏转推断射线的电性及种类。

01课前自主学习KEQIANZIZHUXUEXI——

一、自然放射现象

1.自然放射现象的发觉

1896年，法国物理学家西贝可勒尔发觉,铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射

线可使被黑纸包袱的照相底版也感光。

2.放射性和放射性元素

(1)放射性：物质西放射射线的性质。

(2)放射性元素；具;有忸放射性的元素。

(3)原子序数大于或等于83的元素，都是《放射性元素,原子序数小于83的元素有的也

具有放射性。

3.自然放射性元素

能一白发地发出射线的放射性元素。

二、射线究竟是什么

1.三种射线

在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说

明这两束是料带电粒子流,另一束在磁场中因不偏转,说明这一束不带电，这三束射线分别

叫做a射线、B射线、y射线。

2.三种射线的比较

射线种类实质速度贯穿本领电离本领

画高速达到光速

差，不能穿

Q射线粒子流的工强

nj透一层纸

（氮原子核）10

较强，容易

穿透黑纸，

圆高速可达到光

B射线能穿透画几较弱

电子流速的99%

毫米厚的

铝板

射线种类实质速度贯穿本领电离本领

强，能穿透

能量圆很高

y射线光速匝1几厘米厚很弱

的电磁波

的铅板

三、原子核的组成

1.质子的发觉

卢瑟福用因a粒子妻击氮原子核,发觉了质子，质子就是氢原子核。

2.中子的发觉

卢瑟福的学生酗短威克通过试验证明了中子的存在。

3.原子核的组成

原子核由四质子和中子组成,质子和中子统称为国核子。

4.原子核的电荷数

原子核所带的电荷量总是质子电荷的叁整数倍，通菖用这个整数表示原子核的电荷量,

叫做原子核的西电荷数。

5.原子核的质量数

原子核中质子和中子的总数目叫做原子核的好质量数。

6.原子核的符号

/X,其中X表示元素的符号，4表示核的西质量数,/表示核的但电荷数。

7.同位素

具有相同均质子数而过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

为性同位素。

判一判

(1)«粒子其实是高速气原子核。()

(2)温度越高，放射性元素发出射线越强。()

(3)原子核的电荷数就是电荷量。()

(4)自然放射现象说明原子核是可以再分的。()

(5)a射线、B射线、y射线都属于电磁波。()

提示：⑴J(2)X(3)X⑷J(5)X

想一想

(1)怎样利用电场、磁场推断三种射线的带电性质？

提示：让三种射线垂直通过匀强电场，则Y射线不偏转，说明它不带电；a射线偏转

方向和电场方向相同，说明它带正电；3射线偏转方向和电场方向相反，说明它带负电。让

三种射线垂直通过匀强磁场，则Y射线不偏转，说明它不带电；对。射线和B射线，可依

据它们在磁场中的偏转方向和左手定则确定它们的带电性质。

(2产腐的核子数、质子数和中子数分别是多少？

提示：核子数235,质子数92,中子数143。

02课堂探究评价KETANGTANJIUPINGJIA二--

1

课堂任务L自然放射现象和三种射线

^^圜同圉园

1.放射性的特点及探讨意义：试验发觉，假如一种元素具有放射性，那么，无论它是以

单质的形式存在，还是以化合物的形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界

压强的影响。由于元素的化学性质确定于原子核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，

也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。

2.三种射线

(1)知道三种射线带电的性质，Q射线带正电、B射线带负电、Y射线不带电。a射线、

B射线都是高速运动的粒子；而Y射线是波长很短的光子，属电磁波的一种。

(2)三种射线在电场和磁场中的偏转

①垂直进入匀强电场中，Y射线不发生偏转，做匀速直线运动，a粒子和B粒子沿相

反方向做类平抛运动，如图甲所示。

甲乙

②垂直进入匀强磁场中，Y射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，a粒子和B粒子沿

相反方向做匀速圆周运动，如图乙所示。

例1（多选）如图所示，铅盒月中装有自然放射性物质，放射线从铅盒右端小孔水平向

右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面对里的匀强磁场，则下列说法中正确的是（）

A.打在图中a、b、。三点的依次是a射线、Y射线和B射线

B.a射线和B射线的轨迹是抛物线

C.a射线和B射线的轨迹是圆弧

I）.假如在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏卜的亮斑可能只剩下方

Ila射线、B射线垂直进入匀强磁场中后做什么运动?

O实践探究

提示：均做匀速圆周运动。

［规范解答］粒子向右射出后，由左手定则可知在匀强磁场中a粒子所受的洛伦兹力向

上，B粒子所受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，B错误，C正确；又由于Y射线不带电，

打在。点，A正确。由于a粒子速度约是光速的击，而B粒子速度接近光速，所以在同样

的复合场中不行能都做直线运动（假如一个打在点，则另一个必定打在点下方），D错误,

本题选A、Co

［完备答案］AC

一［规律点拨］-----------------------

a、B、丫三种射线在电场或磁场中的运动特点

(1)Y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)a射线和B射线在磁场中的偏转特点：垂直进入匀强磁场中，a和B粒子沿相反

方向做匀速圆周运动。

(3)a射线和B射线在电场中的偏转特点：垂直进入匀强电场中，a和B粒子沿相反

方向做类平抛运动。

假如电场和磁场方向未知，也可以依据偏转的大小状况及其他已知条件区分射线的种类。

［变式训练1］关于。、8、Y三种射线，下列说法中正确的是()

A.o射线是原子核自发放射出的氮核，它的穿透实力最强

B.B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透实力

C.Y射线是光子，它的穿透实力最强

D.Y射线是粒子，它的穿透实力最弱

答案C

解析a射线的粒子是氮原子核，相比之下，a射线射出的速度较小，约为光速的特别

之一，贯穿物质的本事很小，一张纸就能把它拦住，故A项错误；B射线是高速运动的电子

流，它不是核外电子电离形成的，而是从原子核中放射出来的，B项错误；Y射线是波长很

短的光子，其速度为光速，贯穿实力最强，甚至能贯穿几厘米厚的铅板，故C项正确，D项

错误。

2

课堂任务原子核的组成

画同国^

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。原子核的直径为〜10一“勿。

2.原子核的符号和数量关系

(1)符号：Uo

(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(中性原子)。质量

数(A)=核子数=质子数+中子数。

3.同位索•：原子核内的质子数确定了核外电子的数目，进而也确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。

园回园园

例2已知镭的原子序数是88,原子核质量数是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电荷量是多少？

(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？

(4尸富而是镭的一种同位素，让嚎府和篇向以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强

磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？

O|实践探究

(1)原子核各数值之间有何关系？

提示：核子数=中子数+质子数，原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数(中性原

子)。

(2)带电粒子在磁场中运动有什么规律？

2

,n_八mvmv

提小：Fift=qvB=—,r=­o

l.规范解答」(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。

⑵镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z=88,Q=Ze=88X1.6X10-196^1.41X10-

17a

(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，洛伦兹力充当向心力，故有qvB=n,,r=

mv

两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，

r226113

^r2^26=228=n4°

［完备答案］见规范解答

一［规律点拨］---------------------------------

对核子数、核电荷数、质量数的理解

(1)核子数：质子和中子质量差别特别微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和

叫核子数。

(2)核电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，这个倍数叫做原子核的电

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，这个倍数叫做原子核的质量数。

［变式训练2］说出以下原子核的质子数、中子数:

(1)钾40；⑵配U；(3)2打泳

答案（1）1921（2）2937（3）86136

解析（1）钾的原子序数为19,即核电荷数为19,质子数为19,则中子数为40—19=21。

（2璐G的核电荷数为29,所以质子数为29,则中子数为66—29=37。

⑶穴初的核电荷数为86,所以质子数为86,则中子数为222—86=136。

03课后课时作业KEHOUKESHIZUOYE----二

A组：合格性水平讥练

1.（自然放射现象）（多选）下列说法正确的是（）

A.贝可勒尔最早发觉自然放射现象

B.只有原子序数大于或等于83的元素才能自发地发出射线

C.y射线是一种电磁波，可见光也是电磁波，所以能看到Y射线

D.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，因而互称同

位素

答案AD

解析原子序数小于83的元素有一些也具有放射性，B错误；丫射线不行见，C错误。

2.（自然放射现象的意义）发觉自然放射现象的意义在于使人类相识到（）

A.原子具有肯定的结构

B.原子核具有困难的结构

C.原子核中含有质子

D.原子核中含有质子和中子

答案B

解析自然放射现象中，原子核发生改变，生成新核，同时有电子或a粒子产生，因此

说明原子核可以再分，具有困难的结构。而原子核中含有质子与中子，不符合本题意。只有

选项B正确。

3.（三种射线）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

垂直于纸面对外。已知放射源放出的射线有a、B、y三种。下列推断正确的是（）

乙

A.甲是«射线，乙是Y射线,

B.甲是B射线，乙是Y射线,丙是射线

C.甲是Y射线，乙是a射线,丙是射线

D.甲是a射线,乙是B射线,丙是射线

答案B

解析丫射线不带电，故乙是Y射线：a射线带正电，由左手定则可推断丙是a射线;

同理推断甲是B射线。故B项正确。

4.（三种射线）在居室装修中常常用到花岗岩、大理石等装饰材料，有些含有铀、牡的花

岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氨，而氨会放射出a、B、Y射线，这些射线会导致某

些疾病，依据有关放射性学问可知，下列说法中不符合实际状况的是（）

A.a射线的电离本事最强，穿透实力最弱

B.y射线的穿透实力最强，电离本事最弱

C.金属铀有放射性，二氧化铀没有放射性

D.B射线是高速运动的电子流，穿透实力较强，电离本事较弱

答案C

解析三种射线中的a射线电离性强，穿透实力最差；Y穿透实力最强，电离本事最

弱。故A、B正确；放射性与元素的化学状态无关。故C错误；B射线穿透力较强，电离木

事较弱,故D正确。

5.（原子核的组成）（多选）元素X的原子核可用符号仅表示，其中外〃为正整数，下列

说法止确的是（）

A.a等于此原子核中的质子数，。等于此原子核中的中子数

B.a等于此原子核中的中子数，。等于此原子核中的质子数

C.a等于此元素的原子处于中性状态时的核外电子数，〃等于此原子核中的质子数加中

子数

D.a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的核子数

答案CD

解析常中的a等于比原子核中的质子数，也等于此元素的原子处于中性状态时的核外

电子数，〃等于此原子核中的质子数加中子数，也等于此原子核中的核子数，故C、D正确,

A、B错误。

6.（三种射线）（多选）将a、8、丫三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图中正

确表示射线偏转状况的是（）

答案AD

解析已知a粒子带正电，B粒子带负电，Y射线不带电，依据正、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，可知A、B、C、D四幅图中，a、

B粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步推断，带电粒子在磁场中做匀速圆周

运动，其枕道半径，=等，代入数据，得n粒子与R粒子的轨道半径之比为土=竺•匕•"

BqFa勿Bvtq”

需X）=噜。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

1U・C/o

1837

1nF

度为％,垂直电场线方向位移为x,沿电场线方向位移为八则有y=~^,~t',消去

zm

，可得/=汽。对某一确定的才值，a、B粒子沿电场线偏转距离之比为匕=生•竺

Zmvoyv，（7n加"以1

1

X~7—9.9^由此可见，C错误，D正确。

4（0.ic）37

7.（三种射线）在贝可勒尔发觉自然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深化的探讨，

发觉a、B、丫射线的穿透本事不同。如图为这三种射线穿透实力的比较，图中射线①②③

分别是（）

黑纸

A.Y、B、aB.B、丫、aC.a、B、丫D.丫、a、B

答案C

解析«射线穿透实力最弱，不能穿透黑纸，故①为a射线，y射线穿透实力最强,

能穿透厚铝板和铅板，故③为Y射线，B射线穿透实力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚

铝板和铅板，故②是B射线，故C正确，A、B、【）错误。

B组：等级性水平训练

8.（三种射线）日本东部海疆9.0级大地震曾引发了福岛核电站泄漏事故。以下关「核辐

射的说法中正确的是（）

A.降温可以减小核程射泄漏强度

B.B射线本质上是一种高频电磁波

C.。、B、y三种射线中穿透本事最强的是a射线

【）.a、B、丫三种射线中运动速度最快的是Y射线

答案D

解析放射性强度与温度无关，故A错误；B射线带负电，是电子流，而丫射线是高

频电磁波，不带电，故B错误；a、B、丫三种射线中穿透本事最强的是丫射线，故C错

误；a、B、丫三种射线中运动速度最快的是Y射线，故D正确。

9.（三种射线）如图所示，自然放射性元素放出a、B、Y三种射线同时射入相互垂直

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，进入场区后发觉0射

线和Y射线都沿直线前进，则8射线会（）

Q7

XXE

XBX

A.向右偏B.向左偏

C.直线前进I）.无法判定

答案A

解析Y射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进，a射线在电场、磁场中受到一

对平衡力而沿直线运动，即向右的电场力和向左的洛伦兹力大小相等、方向相反。Bqv=Eq,

F

所以v=~.而6射线中电子速度远大于a粒子速度，所以向左的电场力远小于向右的洛伦

兹力，B粒子向右偏，A正确。

10.（综合）人类探测月球发觉，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氮，它可以

作为将来核聚变的重要原料之一。氮的该种同位素应表示为()

A.?HeB.2HeC.；HeD.lHe

答案B

解析氮的同位素养子数肯定为2,质量数为3,故可写作:;He,B正确，A、C、D错误。

11.(综合)在暗室的真空装置中做如下试验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，

有一个能产生a、B、Y三种射线的射线源。从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入

电场，如图所示。在与射线源距离为〃高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比

一般纸厚且涂有感光药的班)，经射线照耀一段时间后两张印像纸显影。

(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？

(2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？

(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使a射线不偏转，一次使B射

线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？

1

己知:ma=4u,/np1840u'八

答案(1)两个暗斑B射线，丫射线(2)5：184(3)10：1

解析(1)因a粒子贯穿本事弱，穿过下层纸的只有B射线、丫射线，B射线、Y射

线在上面的印像纸上留下两个暗斑。

(2)下面印像纸从左向右依次是B射线、Y射线、a射线留下的暗斑。设a射线、B

射线暗斑到中心Y射线暗斑的距离分别为8、则

1(H\1(H\q•E•E

Su-■Ir»s。-77aB■If,<3a-a,-o

2W2勿"加B

由以上四式得『前

(3)若使a射线不偏转，小£=小又•仇，所以员=',同理若使B射线不偏转，应加