原子核的组成公开课

第五章原子核

1原子核的组成

［学习目标］1.知道什么是放射性、放射性元素及天然放射现象2了解三种射线的本质，知道

其特点.3.知道原子核的组成，知道原子核的表示方法，理解原子序数、核电荷数、质量数之

间的关系.4.了解同位素的概念.

梳理教材夯实基础

一、天然放射现象

1.1896年，法国物理学家贝克初尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线.

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.

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.

二、射线的本质

1.a射线：

(I)是高速粒子流，其组成与氢原子核相同.

⑵速度可达到光速的志.

(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.p射线：

(I)是高速电子流.

⑵它的速度更大，可达光速的99%.

(3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几亳米厚的铝扳.

3.丫射线：

(D是能量很高的电磁波,波长很短,在是r°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蛰扳和几十厘米厚的混凝土.

三、原子核的组成

1.质子的发现：1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮原子核发现了质子.

2.中子的发现：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，直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.

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王.

4.原子核的符号

质子数+中子数=质埔数、挣一

7X—*兀东付巧

电荷数(原子•序数)/

5.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IH、汨、田.

。即学即用

1.判断下列说法的正误.

(1)a射线实际上就是氮原子核，a射线具有较强的穿透能力.(X)

(2)p射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几亳米厚的铝板.(J)

(3)丫射线是能最很高的电磁波，电离作用很强.(X)

(4)原子核的电荷数就是核为的质子数，也就是这种元素的原子序数.(V)

2.有关为0、？0、4。三种同位素的比较，试回答下列问题：

(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？.

A.质子B.中子C.核外电子

(2)三种同位素中，哪一个质量最大？

(3)三种同位素的化学性质是否相同？.

答案(1)B⑵40(3)相同

解析(1)同位素质子数相司、中子数不同，核外电子数与质子数相同，故粒子数不相同的是

中子.

(2)忠0、90、的的质量数分别是16、17、18,故40质量最大.

(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同.

探究重点提升素养

一、射线的本质

【导学探究】如图1为三种射线在匀强磁场中的运动轨迹示意图.

（I）a射线向左偏转，0射线向右偏转，丫射线不偏转，说明了什么？

（2）a粒子的速度约为P粒子速度的十分之一，但a射线的偏转半径大于P射线的偏转半径，

这说明什么问题？

答案（1）说明a射线带正电，p射线带负电，丫射线不带电.

（2）根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式片器可知，a粒子的押大于p粒子的亍，即

a粒子的质量应较大.

【知识深化】

a、小y三种射线的比较

种类a射线B射线Y射线

组成高速氮核流高速电子流光子流（高频电磁波）

4inp(mp=1.67X

质量静止质量为零

1027kg)1836

带电

2e-e0

荷量

速率O.lc0.99cC

穿透最弱，用一张纸就较强，能穿透几亳米最强，能穿透几厘米厚的船

能力能挡住厚的铝板板和几十厘米厚的混凝土

电离

很强较弱很弱

作用

在磁

偏转偏转不偏转

场中

例❶（多选）（2020•奉新县第一中学高二月考）将a、6？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（）

ACD

答案AD

解析因a射线是高速氮垓流，一个a粒子带两个正电荷，根据左手定则，a射线受到的洛

伦兹力向左，因为a粒子质量大，在磁场中做圆周运动的半径大；p射线是高速电子流，带

负电荷，受到的洛伦兹力向右，y射线是光子流，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用

力，轨迹不会发生偏转，故A正确，B错误：因a射线为氯核流，带正电，且a粒子的质量

大,由类平抛运动规律知，a粒子侧向偏移量小；p射线为电子流，带负电，其侧向偏移量

大，丫射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知，向左偏的为p射线，不偏转的为y

射线，向右偏的为a射线，故C错误，D正确.

■规律总结

三种射线在磁场中偏转情况的分析

1.丫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p射线在电场中偏转的特点：在匀强电场中，a和0粒子沿相反方向做类平抛运

动，且在同样的条件下，0粒子的偏移量大，根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速

直线运动，偏移量x可表示为：

47%卜焉

所以，在同样条件下。与（X粒子偏移量之比为

.卬e（10，）

■J2=z~X产3Al.

Xa2emp（0.99c）2

I836

3.a射线和B射线在磁场中的偏转特点：在句强磁场中，a和0粒子沿相反方向做匀速圆周

inz）i'{tv

运动，且在同样条件下，6粒子的轨迹半径小，偏移量大，根提的8=不得

所以，在同样条件下P与01粒子的轨迹半径之比为华=；：6乂0・99（乂+口子:<1.

1\（1CC3/1

To

针对训练如图2所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场8,LL'是一厚纸板，

MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏。、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达。点

的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是（）

LM

：B：

RL-JP

U

N

图2

磁场方向到达0点射线到达P点射线

A竖直向上P射线a射线

B竖直向下a射线P射线

C垂直线面向内Y射线。射线

D垂直线面向外P射线Y射线

答案c

解析由三种射线的本质知，Y射线在磁场中不偏转，0处亮斑为Y射线，能穿过厚纸板且

在磁场中发生偏转的射线为0射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面

向内，正确选项为C.

二、原子核的组成

［导学探究】1919年，卢瑟福用a粒子轰击氮原子核发现了质子，如图3所示为a粒子轰击

氮原子核示意图.

C-------*O

粒子源a粒子

图3

⑴人们用a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？

答案(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.

【知识深化】

1.原子核(符号9X)

一大小:很小，半径的数量级为〜半14m

(质子：电荷量e=+1.6Xl(T9c

原子核《质量〃7P=1.672621898X10一27kg

组成《

中子：电荷量为。

、I质量〃％=L67492747IX10-27kg

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.

(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数H,进而也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，但它们的中子数不同，所以

它们的物理性质不同.

例❷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＞第Ra是镭的一种同位索，让嗡Ra和2熊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)88138(2)881.408X10-,7C(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=88XL6XIO-19C=1.408XIO-17C.

(3)核外也子数等于核电荷数，故核外电子数为88.

(4)带电粒子在匀强磁场中漱勺速圆周运动，洛伦兹力提向心力，

解好仔「_一然㈣

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，故黑=篇=11=岩.

例多(多选)下列说法正确的是()

A/X与Y互为同位素

B/X与"3X互为同位素

C/X勺湍乡Y中子数相同

Di/U核内有92个质子，235个中子

答案BC

解析A选项中『X与桁马Y的质子数不同，不是互为同位素，A错误；B选项中/X与叮X的

质子数都为切，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〃一/〃，片7

Y内中子数为(〃一2)一(加-2)=〃一〃?，所以中子数相同，C正确；D选项中碘U核内有235

-92=143个中子，而不是235个中子.

随堂演练逐点落实

1.（三种射线的特性）关于a、P、y三种射线的性质，下列说法中正确的是（）

A.a射线是带正电的高速粒子流，它的电离作用最弱

B.0射线是高速电子流，它的穿透能力最弱

C.丫射线是电磁波，它在真空中的传播速度等于光速

D.以上说法都不正确

答案C

解析a射线是高速粒子流，带正电，其电离作用最强，故A错误：0射线是高速电子流，

有很强的穿透能力，故B错误；丫射线是一种电磁波，在真空中以光速传播，故C正确，D

错误.

2.（射线的本质）（2020・全国高三课时练习）如图4所示，在其次实验中把放射源放入铅制成的容

器中，射线只能从容器的小孔射出.在小孔前。处放置一张黑纸，在黑纸后。处放置照相机

底片，QP之间为垂直纸（非黑纸）面的匀强磁场（图中未画出），整个装置放在暗室中.实验中

发现，在照相机底片的。、〃两处被感光3点正对铅盒的小孔），则下列有关说法正确的是（）

ab

图4

A.天然放射现象说明原子具有发杂的结构

B.QP之间的匀强磁场垂直纸面向里

C.通过分析可知，打到。处的射线为0射线

D.此放射性元素放出的射线中只有a射线和p射线

答案C

解析天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因黑纸只能挡住a射线，则

打到a点的为。射线，打到b点的为丫射线，由左手定则可知，。尸之间的匀强磁场垂直纸

面向外，选项B错误，C正确；此放射性元素放出的射线中有a射线、p射线和丫射线，选

项D错误.

3.（原子核的组成）在元素周期表中查到铅的原子序数为K2,一个铅原子质量数为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，核为有82个质子

C.核内有82个质子，207个中子

D.核内有125个核子

答案B

解析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，则核外电子有82个：根据质量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,选项B正确.

4.（原子核的组成及同位素）氢有三种同位素，分别是丞］H）、笊（汨）、笳（旭）（）

A.它们的质子数相等

B.它们的物理性质和化学性质均不相同

C.它们的核子数相等

D.它们的中子数相等

答案A

解析任意一种元素的几种同位素，具有相同的质子数、核电荷数和核外电子数，且化学性

质相同，但质量数（核子数）和中子数都不相等，故选项A正确.

课时对点练

L基础对点练

考点一天然放射现象射线的本质

1.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a射线

C.卢瑟福用a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

答案C

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

伦挈发现了伦冬射线.又叫X射线.B错误；卢瑟福用a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；查德威克通过实脸发现了中子，D错误.

2.（2020・陕西高二期末）天然放射现象通常会放出三种射线，即a、仇丫射线，关于这三种射

线，以下说法正确的是（）

A.云室中a射线径迹长而粗，这是因为a射线具有较强的穿透能力

B.。射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几亳米厚的铝板

C.丫射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转

D.用p射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大

答案c

解析由于a粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以a射线在云室中的径迹粗而短，故A错

误；p射线是高速电子流，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米

厚的铝板，故B错误：丫射线是能量很高的也磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不

偏转，故C正确：p射线是高速电子流，用p射线照射再正电的验也器，与脸电器中的正电

荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误.

3.以下事实可作为“原子核可再分”的依据是（）

A.天然放射现象B.粒子散射实验

C.电子的发现D.氢原子发光

答案A

解析粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，故B错误.电子位于原子核外，不能说明

原子核可再分，故C错误，氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分，故D

错误.

4.（2020—灵壁一中期末）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a、P、丫射线的穿透本领不同.如图1为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①、

②、③分别是（）

答案C

解析a射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为a射线；丫射线穿透能力最强，能穿透厚

铝板和铅板，故③为y射浅；。射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②

是［3射线，故C正确.

5.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、8、C三束，如图2所示，其中（）

图2

A.C为氮原子核组成的粒子流

B.6为比X射线波长更K的）匕了流

C.8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

答案C

解析A沿电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是a射线；8在电场中不

偏转，所以是丫射线；。在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子流，所

以是P射线；丫射线的波长比X射线短，故本题选C.

6.（多选）如图3所示，铅盒4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，则入列说法中正确的有（）

图3

A.打在图中心从c三点的依次是a射线、丫射线、0射线

B.a射线和p射线的轨迹是抛物线

C.a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。

答案AC

解析由于y射线不带电，故不偏转，打在/，点；由左手定则可知，粒子向右射出后，在匀

强磁场中a粒子受的洛伦兹力向上，［3粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，

B错误.由于a粒子的速度约是光速的击，而。粒子的速度接近光速，所以在同样的复合场

中不可能都做直线运动，D错误.

考点二原子核的组成

7.（多选）以下说法中正确的是（）

A.原子中含有带负电的电子，所以原子带负电

B,原子核中的中子数一定跟核外电子数相等

C.用a粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原

子核的组成部分

D.绝大多数原子核的质量跟质子质品之比都大于原子核的电荷鼠•跟质子的电荷晟之比，因

而原子核内还存在一种不带电的粒子

答案CD

解析原子中除了有带负也的电子外，还有带正电的质子，故A错误；原子核中的中子数不

一定跟核外电子数相等，故B错误；正是用a粒子轰击原子核的实脸才发现了质子，故C正

确：因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，

才确定原子核内还存在一种不带电的粒子，故D正确.

8.（2021・高二课时练）原子核中能放出a、p、丫射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是

（）

A.原子核中有质子、中子，还有a粒子

B.原子核中有质子、中子，还有B粒子

C.原子核中有质子、中子，还有y粒子

D.原子核中只有质子和中子

答案D

解析在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放

出，这就是a粒子的来源，不能据此认为a粒子是原子核的组成部分.原子核里是没有电子

的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是0粒子.原子核发出射线后处

于高能级，在跃迁到低能级时多余的能量以丫光子的形式辐射出来，形成丫射线，故原子核

里也没有丫粒子，故D正确.

9.（2021.长春市榆树高级中学高二期中）某种元素的原子核用灯表示，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4—Z

C.原子核的质子数为4,中子数为Z

D.原子核的质子数为A—Z,中子数为Z

答案B

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4一乙故

A、C、D错误，B正确.

10.（多选）已知哪Ra是哪Ra的一种同位素，则下列说法正确的是（）

A.两者具有相同的质子数和不同的质量数

B.两者具有相同的中子数和不同的原子序数

C.两者具有相同的核电荷数和不同的中子数

D.两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质

答案AC

解析同位素是同一种元素，故质子数、核外电子数及化学性质相同，但中子数不同，故A、

C正确，B、D错误.

L能力综合练

11.（多选）（2020•海安高级中学高二月考）质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如?He是汨

的镜像核，同样汨也是汨e的镜像核.下列说法正确的是（）

A.9N和MC互为镜像核

B.W和耳。互为镜像核

C.9N和40互为镜像核

D.互为镜像核的两个核质最数相同

答案ACD

解析根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数Z和

中子数n之和，可知牛N和VC的质子数与中子数互换了，互为镜像核：9N和与O的质子数

与中子数互换了，互为镜像核，故