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1、1 原子核的組成
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律.2.理解三種射線的本質(zhì),以及如何利用磁場區(qū)分它們.(重點)3.掌握原子核的組成,知道核子和同位素的概念.(重點)4.掌握質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)和核子數(shù)間的關(guān)系.(重點)
一、天然放射現(xiàn)象及三種射線
1.天然放射現(xiàn)象
(1)1896年,法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性.
(2)①放射性:物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì).
②放射性元素:具有放射性的元素.
③天然放射現(xiàn)象:放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象.
(3)原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能自發(fā)地發(fā)出射線,原子序數(shù)小于83的元素,有的也能放出射線.
(4)瑪麗·居里和
2、她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強的新元素,命名為釙(Po)和鐳(Ra).
2.三種射線
(1)α射線:實際上就是氦原子核,速度可達(dá)到光速的,其電離能力強,穿透能力較差,在空氣中只能前進(jìn)幾厘米,用一張紙就能把它擋住.
(2)β射線:是高速電子流,它速度很大,可達(dá)光速的99%,它的穿透能力較強,電離能力較弱,很容易穿透黑紙,也能穿透幾毫米厚的鋁板.
(3)γ射線:呈電中性,是能量很高的電磁波,波長很短,在10-10 m以下,它的電離作用更小,但穿透能力更強,甚至能穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土.
二、原子核的組成
1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)(如圖所示)
2.中子的發(fā)現(xiàn)(如
3、圖所示)
3.原子核的組成
由質(zhì)子和中子組成,它們統(tǒng)稱為核子.
4.原子核的符號
5.同位素
具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置,它們互稱同位素.例如,氫有三種同位素,H、H、H.
1.思考判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)放射性元素發(fā)出的射線的強度可以人工控制. (×)
(2)放射性元素的放射性都是自發(fā)的現(xiàn)象. (√)
(3)γ射線的穿透能力最強,電離能力最弱. (√)
(4)原子核的核子數(shù)等于質(zhì)子數(shù). (×)
(5)在元素周期表中處在同一位置上,而質(zhì)量數(shù)不同的元素叫同位素. (√)
2.(多選)天然放射性物質(zhì)的
4、放射線包括三種成分,下列說法正確的是( )
A.一張厚的黑紙能擋住α射線,但不能擋住β射線和γ射線
B.某原子核在放出γ射線后會變成另一種元素的原子核
C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線
D.β粒子是電子,但不是原來繞核旋轉(zhuǎn)的核外電子
[解析] 由三種射線的本質(zhì)和特點可知,α射線穿透本領(lǐng)最弱,一張黑紙都能擋住,而擋不住β射線和γ射線,故A正確;γ射線是一種波長很短的光子,不會使原核變成新核.三種射線中α射線電離作用最強,故C正確;β粒子是電子,來源于原子核,故D正確.
[答案] ACD
3.據(jù)最新報道,放射性同位素鈥Ho在醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用,該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外
5、電子數(shù)之差是( )
A.32 B.67 C.99 D.166
[解析] 根據(jù)原子核內(nèi)各量的關(guān)系可知核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=67,中子數(shù)為166-67=99,故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99-67=32,故A對,B、C、D錯.
[答案] A
對三種射線的理解
1.α、β、γ射線性質(zhì)、特征比較
射線種類
組成
速度
貫穿本領(lǐng)
電離作用
α射線
α粒子是氦原子核He
約c
很小,一張薄紙就能擋住
很強
β射線
β粒子是高速電子流e
接近c
很大,能穿過幾毫米厚的鋁板
較弱
γ射線
波長很短的電磁波
等于c
最大,能穿過幾厘米厚
6、的鉛板
很小
2.三種射線在電場、磁場中偏轉(zhuǎn)情況的比較
(1)在勻強磁場中,α射線偏轉(zhuǎn)半徑較大,β射線偏轉(zhuǎn)半徑較小,γ射線不偏轉(zhuǎn),如圖所示.
(2)在勻強電場中,α射線偏離較小,β射線偏離較大,γ射線不偏離,如圖所示.
3.元素的放射性
如果一種元素具有放射性,那么不論它是以單質(zhì)的形式存在,還是以某種化合物的形式存在,放射性都不受影響.也就是說,放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān),放射性僅與原子核有關(guān).因此,原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒,原子核也存在著一定結(jié)構(gòu).
【例1】 (多選)如圖所示,鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì),放射線從其右端小孔中水平向右射出,在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向
7、里的勻強磁場,則下列說法中正確的有( )
A.打在圖中a、b、c三點的依次是α射線、γ射線和β射線
B.α射線和β射線的軌跡是拋物線
C.α射線和β射線的軌跡是圓弧
D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強電場,則屏上的亮斑可能只剩下b
[解析] 由左手定則可知粒子向右射出后,在勻強磁場中帶正電的α粒子受的洛倫茲力向上,帶負(fù)電的β粒子受的洛倫茲力向下,軌跡都是圓?。蒙渚€不帶電,做直線運動.所以B錯誤,A、C正確;如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強電場時,由于α粒子速度約是光速的,而β粒子速度接近光速,所以在同樣的混合場中不可能都做直線運動,D錯誤.
[答案] A
8、C
三種射線的比較方法
(1)知道三種射線帶電的性質(zhì),α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電.α、β是實物粒子,而γ射線是光子流,屬于電磁波的一種.
(2)在電場或磁場中,通過其受力及運動軌跡半徑的大小來判斷α和β射線,由于γ射線不帶電,故運動軌跡仍為直線.
(3)α射線穿透能力較弱,β射線穿透能力較強,γ射線穿透能力最強.
1.如圖所示,放射性元素鐳釋放出α、β、γ三種射線,分別進(jìn)入勻強電場和勻強磁場中,其中________是α射線,________是β射線,________是γ射線.
[解析] 由放射現(xiàn)象中α射線帶正電,β射線帶負(fù)電,γ射線不帶電,結(jié)合在電場與
9、磁場中的偏轉(zhuǎn)可知②⑤是γ射線,③④是α射線.
[答案]?、邰?、①⑥、② ⑤
原子核的組成
1.原子核的組成
原子核是由質(zhì)子、中子構(gòu)成的,質(zhì)子帶正電,中子不帶電.不同的原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的個數(shù)并不相同.
2.原子核的符號和數(shù)量關(guān)系
(1)符號:X.
(2)基本關(guān)系:核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)(Z)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù).質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù).
3.同位素
原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目,進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì),同種元素的質(zhì)子數(shù)相同,核外電子數(shù)也相同,所以有相同的化學(xué)性質(zhì),但它們的中子數(shù)可以不同,所以它們的物理性質(zhì)不同.把具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)
10、的原子核互稱為同位素.
【例2】 已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226.試問:
(1)鐳核中有幾個質(zhì)子?幾個中子?
(2)鐳核所帶電荷量是多少?
(3)若鐳原子呈電中性,它核外有幾個電子?
(4)Ra是鐳的一種同位素,讓Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,它們運動的軌跡半徑之比是多少?
[解析] 因為原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的,原子核的質(zhì)量數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.由此可得:
(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù),故質(zhì)子數(shù)為88,中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差,即N=A-Z=226-88=138.
11、(2)鐳核所帶電荷量Q=Ze=88×1.6×10-19 C≈1.41×10-17 C.
(3)鐳原子呈電中性,則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù),故核外電子數(shù)為88.
(4)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的向心力為洛倫茲力,故有Bqv=m,r=.兩種同位素具有相同的核電荷數(shù),但質(zhì)量數(shù)不同,故==.
[答案] (1)88 138 (2)1.41×10-17 C (3)88 (4)113∶114
原子核的“數(shù)”與“量”辨析
(1)核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的,組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是相同的,所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍,我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù),而這些質(zhì)子所帶電荷
12、量的總和才是原子核的電荷量.
(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的,也與元素的原子量不同.原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫做核的質(zhì)量數(shù),原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和.
2.(多選)下列說法正確的是( )
A.X與Y互為同位素
B.X與Y互為同位素
C.X與Y中子數(shù)相同
D.U核內(nèi)有92個質(zhì)子,235個中子
[解析] A選項中,X核與Y核的質(zhì)子數(shù)不同,不能互為同位素;B選項中X核與Y核質(zhì)子數(shù)都為m,而質(zhì)量數(shù)不同,則中子數(shù)不同,所以互為同位素;C選項中X核內(nèi)中子數(shù)為n-m,Y核內(nèi)中子數(shù)為(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子數(shù)相同;U核內(nèi)有143個中子,而不是235個中
13、子.
[答案] BC
課 堂 小 結(jié)
知 識 脈 絡(luò)
1.物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性.放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象,叫做天然放射現(xiàn)象.
2.α射線是高速氦核流,β射線是高速電子流,γ射線是光子流.
3.原子核由質(zhì)子和中子組成.盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核獲得了質(zhì)子,查德威克證實了中子的存在.
1.(多選)以下說法中正確的是( )
A.原子中含有帶負(fù)電的電子,所以原子帶負(fù)電
B.原子核中的質(zhì)子數(shù)一定與核外電子數(shù)相等
C.用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子,因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分
D.絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟
14、質(zhì)子電荷數(shù)之比,因此原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子
[解析] 原子中除了帶負(fù)電的電子外,還有帶正電的質(zhì)子,故A錯;對于中性原子來說,原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等,故B錯;正是用α粒子轟擊原子核的實驗才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,故C正確;因為絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子電荷數(shù)之比,才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子.故D正確.
[答案] CD
2.原子核中能放出α、β、γ射線,關(guān)于原子核的組成,下列說法正確的是( )
A.原子核中有質(zhì)子、中子,還有α粒子
B.原子核中有質(zhì)子、中子,還有β粒子
C.原子核中有質(zhì)子、中子,還有γ粒子
D.原子核中只有質(zhì)子和中子
15、[解析] 在放射性元素的原子核中,2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合得較緊密,有時作為一個整體放出,這就是α粒子的來源,不能據(jù)此認(rèn)為α粒子是原子核的組成部分.原子核里是沒有電子的,但中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子,并向核外釋放一個電子,這就是β粒子.原子核發(fā)出射線后處于高能級,在回到低能級時多余的能量以γ光子的形式輻射出來,形成γ射線,故原子核里也沒有γ粒子,故D正確.
[答案] D
3.在軋制鋼板時需要動態(tài)地監(jiān)測鋼板厚度,其監(jiān)測裝置由放射源、探測器等構(gòu)成,如圖所示.該裝置中探測器接收到的是( )
A.X射線 B.α射線 C.β射線 D.γ射線
[解析] 放射源放出的是α射線、β射線、γ射線,無X射
16、線,故選項A錯誤;另外α射線穿透本領(lǐng)最弱,一張紙就能將其擋住,而β射線穿透本領(lǐng)較強能穿透幾毫米厚的鋁板,γ射線穿透本領(lǐng)最強可以穿透幾厘米厚的鉛板,而要穿過軋制鋼板只能是γ射線,故選項B、C錯誤,選項D正確.
[答案] D
4.(多選)圖中P為放在勻強電場中的天然放射源,其放出的射線在電場的作用下分成a、b、c三束,以下判斷正確的是( )
A.a(chǎn)為α射線、b為β射線
B.a(chǎn)為β射線、b為γ射線
C.b為γ射線、c為α射線
D.b為α射線、c為γ射線
[解析] 由題圖可知電場線方向向右,α射線帶正電,所受電場力方向與電場線方向一致,故α射線向右偏轉(zhuǎn),即c為α射線.β射線帶負(fù)電,所受電場力方向與電場線方向相反,故β射線向左偏轉(zhuǎn),即a為β射線.γ射線不帶電,不發(fā)生偏轉(zhuǎn),即b為γ射線.故選項B、C正確.
[答案] BC
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