5.1 原子核的组成-学案

5.1原子核的组成【学习目标】1．知识与技能（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。2．过程与方法（1）通过观察，思考，讨论，初步学会探究的方法；（2）通过对知识的理解，培养自学和归纳能力。3．情感、态度与价值观（1）树立正确的，严谨的科学研究态度；（2）树立辨证唯物主义的科学观和世界观。【学习过程】一、自主学习想一想：贝可勒尔等科学家发现了射线后，揭开研究原子核结构的热潮，原子核是由什么组成的？有怎样的规律？又有哪些应用呢？填一填：某些物质因能发射射线而具有放射性，能自发地发出射线的现象称为天然放射现象，这些射线包括高速粒子流α射线和β射线，高能光子γ射线；其中α射线的的电离能力最强，γ射线的贯穿能力最强，大量的实验表明：射线来自原子核内部，这说明了原子核也有内部结构。点一点：原子核是由中子和质子等核子组成的，质子数决定了原子核的电荷数和核外电子数，以及该元素的化学性质，质子数和中子数共同决定了原子核的质量数。二、典例剖析例题：下列说法正确的是（）A．射线粒子和电子是两种不同的粒子B．红外线的波长比X射线的波长长C．粒子不同于氦原子核D．射线的贯穿本领比粒子强点评：本题考查了粒子的性质及电磁波波长的比较等基本知识。19世纪末20世纪初，人们发现X，，，射线，经研究知道，X，射线均为电磁波，只是波长不同。可见光，红外线也是电磁波，波长从短到长的电磁波波谱要牢记。另外，射线是电子流，粒子是氦核。从，，三者的穿透本领而言：射线最强，射线最弱，这些知识要牢记。【达标检测】1．物质发射射线的性质叫_____________，具有这种性质的元素的原子序号大于或等于_______________。能够_____________地放出射线的现象叫天然放射现象。2．在射线经过的空间施加磁场，射线会分成三束，其中有两束发生了不同的偏转，说明这两束_____________，另一束则_____________，说明_____________。这三种射线叫_____________、_____________、_____________。3．___________________说明原子核具有复杂结构。原子核由___________和___________组成，其中质子和中子统称为_______________。原子核所带的电量总是质子电量的_________倍，所以通常用质子数表示原子核的电量，叫原子核的_______________；而质子和中子的总数目叫原子核的_______________。具有相同_______________而不同_______________的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为_______________。4．现在，科学家正在设法寻找“反物质”。所谓的“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，据此，反粒子的质量数为___________，电荷数为___________。5．天然放射现象揭示了()A．原子不可再分B．原子的核式结构C．原子核还可以再分D．原子核由质子和中子组成6．下列关于三种射线的说法正确的是()A．α射线就是α粒子流B．β射线就是高速中子流C．β射线就是高速电子流D．γ射线就是光子7．关于X，下列说法正确的是()A．它表示一个原子B．它表示一个原子核C．它表示原子核中有个12质子D．它表示原子核中有个12核子8．某种元素的原子核符号为X，则()A．原子核的质子数为Z，中子数为A-ZB．原子核的质子数为Z，核子数为AC．原子核的质子数为A，中子数为ZD．原子核的质子数为A，中子数为A-Z9．关于质子和中子，下列说法正确的是()A．原子核由质子和中子组成B．质子和中子统称为核子C．质子带正电，中子不带电D．质子和中子都是卢瑟福用实验发现的10．同位素是指()A．具有相同的质子数和不同的中子数B．具有相同的中子数和不同的质子数C．具有相同的核子数和不同的中子数D．具有相同的核子数和不同的质子数第五章1A组·基础达标1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是()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【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α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它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β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．2．一个eq\o\al(234,91)Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为()A．91个，91个，234个B．143个，91个，234个C．91个，143个，234个D．234个，91个，143个【答案】C【解析】原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子.eq\o\al(234,91)Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234－91＝143，故C正确，ABD错误．故选C．3．以下说法正确的是()A．eq\o\al(234,90)Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B．eq\o\al(9,4)Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．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【答案】D【解析】A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；由于互为同位素的核素质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确．4．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现【答案】C【解析】能揭示原子具有核式结构的实验是α粒子散射实验，故选C．5．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和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源【答案】C【解析】因为α粒子的穿透性较差，一张白纸就能把它挡住，不能穿过铝板，而γ粒子穿透性很强可以穿过铝板，但γ粒子不带电，垂直进入磁场后无力的作用，所以C正确．6．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线对正常细胞无伤害作用B．γ射线的穿透能力很强C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置【答案】BC【解析】γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，但其对正常的细胞不是没有伤害作用，A错误，B、C选项正确，γ射线波长很短，衍射能力也很差，所以D选项错误．7．(多选)下列说法正确的是()A．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n,m－1)Y互为同位素B．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－1,m)Y互为同位素C．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－2,m－2)Y中子数相同D．eq\o\al(235,92)U核内有92个质子，235个中子【答案】BC【解析】A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素，故A错误；B选项中质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，故B正确；C选项中X核内中子数为n－m，Y核内中子数为n－m，所以中子数相同，故C正确；eq\o\al(235,92)U内有143个中子，而不是235个中子，故D错误．8．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(eq\o\al(4,2)He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个原子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍【答案】CD【解析】设原子核X的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y－1，原子核Z的质量数为x－3，电荷数为y－2.由此可得X核的质子(y)比Z核的质子(y－2)多2个，X核的中子(x－y)比Z核的中子(x－y－1)多1个，故A、B错误；X核的质量数(x)比Z核的质量数(x－3)多3个，故C正确；X核与Z核的总电荷(2y－2)是Y核电荷(y－1)的2倍，故D正确．9．如图，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表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C正确．10．(多选)一个原子核为eq\o\al(210,83)Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是()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，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，C、D正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B不正确．B组·能力提升11．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．(画在题图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和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8000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)解：(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)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝eq\f(mv,Bq)，对α射线R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，对β射线R2＝eq\f(meve,Bqe)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqe,meveqα)＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．12．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.(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eq\o\al(1,1