高中物理选修三 题库 第五章 第1节　原子核的组成

第1节原子核的组成[学习目标要求]1.了解天然放射现象和天然放射现象发现的意义。2.知道三种射线的本质和特征。3.知道原子核的组成和同位素的概念，会正确书写原子核符号。4.了解发现天然放射现象的相关史实。一、天然放射现象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。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。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)。二、射线的本质1.α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的eq\f(1,10)，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.β射线：是高速电子流，速度可达光速的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.γ射线：是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m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。4.射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。【判一判】(1)α射线实际上就是氦原子核，α射线具有较强的穿透能力。(×)(2)β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。(√)(3)γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强。(×)三、原子核的组成1.质子的发现：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。2.中子的发现：卢瑟福猜想原子核内存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子。查德威克通过实验验证了这个猜想。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。4.原子核的符号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，因而互称同位素。例如，氢有三种同位素氕、氘、氚，符号是eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。【判一判】(1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子。(×)(2)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。(√)(3)同位素具有不同的化学性质。(×)探究1天然放射现象和三种射线1.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－e0质量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)静止质量为零速率0.1c0.99cc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2.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。【例1】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，是一种电磁波答案D解析①射线能被一张纸挡住，说明它的穿透能力较差，①射线是α射线，α射线是高速运动的氦核流，它的穿透能力差，电离作用最强，选项B错误；②射线的穿透能力较强，说明它是β射线，β射线是高速电子流，β射线来自原子核，不是来自原子核外的电子，选项A错误；③射线的穿透能力最强，能够穿透几厘米厚的铅板，③射线是γ射线，γ射线的电离作用最弱，穿透能力最强，它是能量很高的电磁波，故选项C错误，D正确。【针对训练1】天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法错误的是()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答案B解析由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种电磁波，不是中子流，故B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β射线是高速电子流，来源于原子核，故D正确。探究2原子核的组成1.原子核(符号eq\o\al(A,Z)X)原子核eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(大小：很小，半径的数量级为10－15m,组成\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(质子：电荷量e＝＋1.6×10－19C,质量mp＝1.6726219×10－27kg,中子：电荷量为0,质量mn＝1.6749275×10－27kg)),同位素：质子数相同、中子数不同的原子))2.基本关系电荷数＝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)化学性质的决定因素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质。(2)氢的同位素：氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)。【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)镭核的电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈电中性，它核外有多少电子？答案(1)88138(2)881.41×10－17C(3)88解析(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。(2)镭核的电荷数和所带电荷量分别是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C。(3)核外电子数等于电荷数，故核外电子数为88。【针对训练2】用符号表示以下原子核，并说出原子核的质子数、中子数。(1)α粒子；(2)质量数为14的碳原子核；(3)电荷数为8、质量数为17的氧原子核；(4)质量数为40的钾原子核；(5)电荷数为86、核子数为222的氡原子核。答案见解析解析(1)eq\o\al(4,2)He；质子数2，中子数2；(2)eq\o\al(14,6)C；质子数6，中子数8；(3)eq\o\al(17,8)O；质子数8，中子数9；(4)eq\o\al(40,19)K；质子数19，中子数21；(5)eq\o\al(222,86)Rn；质子数86，中子数136。1．(天然放射现象的认识)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答案C解析能说明射线来自原子核的证据是元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关，C正确。2．(三种射线的特性)如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是()A．a为α射线、b为β射线B．a为α射线、b为γ射线C．b为γ射线、c为α射线D．b为α射线、c为γ射线答案C解析由题图可知电场线方向向右，α射线带正电，所受电场力方向与电场线方向一致，故α射线向右偏转，即c为α射线；β射线带负电，所受电场力方向与电场线方向相反，故β射线向左偏转，即a为β射线；γ射线不带电，不发生偏转，即b为γ射线。故选项C正确。3.(原子核的组成)(2021·枣庄市三中高二月考)eq\o\al(238,92)U核中有()A.92个电子 B.238个质子C.146个中子 D.330个核子答案C解析eq\o\al(238,92)U中质子数为92，核子数238，由于质子数与中子数之和为核子数，则中子数为146，原子核内没有电子，故A、B、D错误，C正确。4．(原子核的组成)氢有三种同位素，分别是氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)，下列说法错误的是()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答案C解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，故C错误；由中性原子状态可知质子数和核外电子数均相同，都是1，故A、B正确；核子数等于中子数加质子数，也等于质量数，它们的核子数不同，故C错误；它们三个是同位素，同位素化学性质相同，只是物理性质不同，故D正确。课时定时训练(限时20分钟)1.与原子核内部变化有关的现象是()A.电离现象 B.光电效应现象C.天然放射现象 D.α粒子散射现象答案C解析电离现象是核外电子脱离原子核的束缚；光电效应是核外电子跃迁；α粒子散射现象也是在原子核外进行的，没有涉及原子核内部的变化，只有天然放射现象是在原子核内部发生的。故C正确。2.据报道，放射性同位素钬eq\o\al(166,67)Ho可以有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数是()A.32 B.67C.99 D.166答案C解析根据原子核的表示方法得中性原子的核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故选项C正确，A、B、D错误。3.下列说法正确的是()A.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构B.天然放射现象的发现揭示了原子内具有质子和中子C.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值D.普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说答案C解析电子的发现使人们认识到原子具有复杂结构，但不能说明原子具有核式结构，故A错误；天然放射现象揭示了原子核有复杂结构，故B错误；密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值，故C正确；爱因斯坦通过对光电效应现象的分析提出了光子说，故D错误。4．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α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出中子，因此人们断定中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量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子答案D解析原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，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α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C错误；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。5.(2020·宁波中学模拟)如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三股，他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线。基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述准确的是()A.α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B.β射线在真空中的运动速度是光速C.γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强D.β射线带负电，是来自镭原子的核外电子答案A解析α射线穿透能力最弱，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度约是光速的99%，故B错误；γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β射线(高速电子流)带负电，来源于原子核，故D错误。6.若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对eq\o\al(234,90)Th的原子来说()A.x＝90y＝90z＝234B.x＝90y＝90z＝144C.x＝144y＝144z＝90D.x＝234y＝234z＝324答案B解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中：质子数＝核外电子数，所以选项B正确。7.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中子数相差2D.eq\o\al(235,92)U核内有92个质子，235个中子答案B解析A选项中，X核与Y核的质子数不同，不是同位素；B选项中，eq\o\al(n,m)X核与eq\o\al(n－1,m)Y核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素；C选项中，eq\o\al(n,m)X核内中子数为n－m，eq\o\al(n－2,m－2)Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同；D选项中，eq\o\al(235,92)U核内有143个中子。选项B正确。8．如图所示，铅盒A中