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1、
1 原子核的組成
1.天然放射現(xiàn)象
(1)放射性:物質發(fā)射射線的性質。
(2)放射性元素:具有放射性的元素。原子序數(shù)大于或等于83的元素都具有放射性;原子序數(shù)小于83的元素有些具有放射性。
(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。
(4)放射性發(fā)現(xiàn)的意義:揭示原子核具有復雜的結構。
【例1】 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了( )
A.原子不可再分 B.原子的核式結構
C.原子核還可再分 D.原子核由質子和中子組成
解析:本題涉及物理學史的一些知識。湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子說明原子也可再分;盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結構;貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天
2、然放射現(xiàn)象,說明了原子核也是有著復雜的結構的。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分。盧瑟福用α粒子轟擊氮核,發(fā)現(xiàn)了質子,查德威克用α粒子轟擊鈹核打出了中子,使人們認識到原子核是由質子和中子組成的。所以正確選項為C。
答案:C
2.三種射線的本質特征
(1)電性的判定
根據(jù)三種射線在磁場(或電場)中的偏轉情況(如圖甲和圖乙),α粒子帶正電,β粒子帶負電,γ光子不帶電。
(2)各種射線的性質、特征
①α射線:盧瑟福經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),α射線粒子帶有兩個單位正電荷,質量數(shù)為4,即α粒子是氦核,速度約是光速的1/10,有較大的動能。
特征:貫穿本領小,電離作用強,能使沿途中的空氣電離。
3、②β射線:貝可勒爾證實,β射線是電子流,其速度可達光速的99 %。
特征:貫穿本領大,能穿透黑紙,甚至穿透幾毫米厚的鋁板。但電離作用較弱。
③γ射線是一種波長很短的電磁波——光子流,是能量很高的電磁波,波長λ<10-10 m。
特征:貫穿本領最強,能穿透幾厘米厚的鉛板。電離作用最弱。
【例2】 如圖所示,一天然放射源射出三種射經(jīng),經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域(方向如圖所示),調整電場強度E和磁感應強度B的大小,使得在MN上只有兩個點受到射線照射。下面的哪種判斷是正確的( )
A.射到b點的一定是α射線
B.射到b點的一定是β射線
C.射到b點的一定是α射線或β射線
4、
D.射到b點的一定是γ射線
解析:γ射線不帶電,在電場或磁場中它都不受場的作用,只能射到a點,因此D選項不對;調整E和B的大小,既可以使帶正電的α射線沿直線前進,也可以使帶負電的β射線沿直線前進。沒直線前進的條件是電場力與洛倫茲力平衡,即Eq=Bqv。
已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多,當我們調節(jié)使α粒子沿直線前進時,速度大的β粒子向右偏轉,有可能射到b點;當我們調節(jié)使β粒子沿直線前進時,速度較小的α粒子也將會向右偏,也有可能射到b點,因此C選項正確,而A、B選項都不對。
答案:C
說明:解答本題關鍵是:注意分析三種粒子的帶電和受力情況,就會推知其偏轉情況,從而得出正確答案。
5、3.原子核的組成
(1)質子的發(fā)現(xiàn)
1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮,結果從氮核中打出了一種粒子,并測定了它的電荷與質量,知道它是氫原子核,把它叫做質子,后來人們又從其他原子核中打出了質子,故確定質子是原子核的組成部分。
(2)中子的發(fā)現(xiàn)
盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子后,預言核內還有一種不帶電的粒子,并給這種還未“出生”的粒子起了一個名字叫“中子”。盧瑟福的預言十年后就變成了現(xiàn)實,他的學生查德威克用實驗證明了原子核內含有中子,中子的質量非常接近于質子的質量。
(3)原子核的組成
原子核是由質子和中子組成的,質子和中子統(tǒng)稱核子。原子核所帶電荷都是質子電荷的整數(shù)倍,用Z表示,叫做原子核的質子數(shù),或叫
6、核電荷數(shù)。原子核的質量是核內質子和中子質量的總和。由于質子和中子質量幾乎相等,所以原子核的質量近似等于核子質量的整數(shù)倍,用這個整數(shù)代表原子核的質量,叫做原子核的質量數(shù),用A表示,原子核的符號可以表示為X。其中X為元素符號,A為原子核的質量數(shù),Z為核電荷數(shù)。
(4)“三個整數(shù)”的關系
①核電荷數(shù)=質子數(shù)(Z)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)。
②質量數(shù)(A)=核子數(shù)=質子數(shù)(Z)+中子數(shù)。
【例3】 已知鐳的原子序數(shù)是88,原子質量數(shù)為226,求:
(1)鐳核中質子數(shù)及中子數(shù)各為多少;
(2)鐳核所帶的電荷量是多少;
(3)若鐳原子呈中性,則它核外有幾個電子。
解析:原子序數(shù)與核內質子數(shù)、
7、核電荷數(shù)、中性原子的核外電子數(shù)都是相等的。原子核的質量數(shù)等于核內質子數(shù)與中子數(shù)之和。
(1)鐳核中的質子數(shù)等于其原子序數(shù),故質子數(shù)為88,中子數(shù)N等于原子核的質量數(shù)A與質子數(shù)Z之差,即N=A-Z=226-88=138;
(2)鐳核所帶電荷量:
Q=Ze=88×1.6×10-19 C≈1.41×10-17 C;
(3)核外電子數(shù)等于核電荷數(shù),故核外電子數(shù)為88。
答案:(1)88,138 (2)1.41×10-17C (3)88
4.同位素
(1)定義:具有相同質子數(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,因而互稱同位素。
(2)化學性質的決定因素:原子核的質子數(shù)決定了
8、核外電子的數(shù)目,也決定了電子在核外分布的情況,進而決定了這種元素的化學性質。
(3)氫的同位素:氕H,氘H,氚H。
【例4】 有關O、O、O三種同位素的比較,試回答下列問題:
(1)三種同位素中哪一種粒子是不相同的?________。
A.質子 B.中子 C.電子
(2)三種同位素中,哪一個質量最大?_______________________________________。
(3)三種同位素的化學性質是否相同?_______________________________________。
解析:(1)同位素質子數(shù)相同,中子數(shù)不同。核外電子數(shù)與質子數(shù)相同,故
9、不相同的是中子。
(2)O、O、O的質量數(shù)分別是16、17、18,故O質量最大。
(3)三種同位素質子數(shù)相同,故化學性質相同。
答案:(1)B (2)O (3)相同
5.三種射線在電場和磁場中偏轉的特點和判斷方法
(1)γ射線不論在電場還是磁場中,總是做勻速直線運動,不發(fā)生偏轉。
根據(jù)上述特點,在電場或磁場中不發(fā)生偏轉的射線是γ射線。
(2)α射線和β射線在電場中偏轉的特點:在勻強電場中,α和β粒子沿相反方向做類平拋運動,且在同樣的條件下,β粒子的偏移最大。根據(jù)粒子在電場力方向做初速為零的勻加速直線運動,偏移x可表示為:
x=at2=·()2∝。
所以,在同樣條件下β與α
10、粒子偏移之比為=××=37>1。
(3)α射線和β射線在磁場中的偏轉特點:在勻強磁場中,α和β粒子沿相反方向做勻速圓周運動,且在同樣條件下,β粒子的軌道半徑最小,偏轉最大。根據(jù)qvB=得R=∝。
所以,在同樣條件下β與α粒子的軌道半徑之比為=××=<1。
根據(jù)上述徑跡特點,即使電場和磁場方向未知,也可以區(qū)分射線的種類。
【例5】將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場,如圖表示射線偏轉情況中正確的是( )
解析:根據(jù)射線通過電場(或磁場),對粒子的作用力判斷軌跡的情況,然后依據(jù)粒子在電場(或磁場)中滿足的規(guī)律確定偏轉的不同。
已知α粒子帶正電,β粒子帶負電,γ射線不帶電
11、,根據(jù)正、負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正、負電荷在電場中受電場力方向不同,可知A、B、C、D四幅圖中,α、β粒子的偏轉方向都是正確的,但偏轉的程度需要進一步判斷。
帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動,其半徑r=,
將其數(shù)據(jù)代入,則α粒子與β粒子的半徑之比為:
=··=××≈。
由此可見,A正確,B錯誤。
帶電粒子垂直進入勻強電場,設初速度為v0,垂直電場線方向位移為x,α、β粒子沿電場線偏轉距離之比為
=·==××=。
由此可見,故選C錯誤,D正確。
答案:AD
6.三種射線的比較
三種射線的本質和特性不相同,準確把握其不同點才能加以區(qū)分,正確處理問題。
種類
α
12、射線
β射線
γ射線
組成
高速氦核流
高速電子流
光子流
(高頻電磁波)
帶電荷量
2e
-e
0
質量
4mp
mp=1.67×10-27kg
靜止質量為零
速度
0.1c
0.99c
c
在電場或磁場中
偏轉
與α射線偏轉方向相反
不偏轉
貫穿本領
最弱用紙能擋住
較強穿透幾毫米的鋁板
最強穿透幾厘米的鉛板
對空氣的電離作用
很強
較弱
很弱
在空氣中的徑跡
粗、短、直
細、較長、曲折
最長
通過膠片
感光
感光
感光
【例6】 如圖所示,x為未知的放射源,L為薄鋁片,計數(shù)器對α粒子、β粒子、γ光子均能計
13、數(shù)。若在放射源和計數(shù)器之間加上L后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,則x可能是( )
A.α、β和γ的混合放射源 B.純α放射源
C.α和γ的放射源 D.純γ放射源
解析:依據(jù)三種射線的不同貫穿本領判斷通過L后的射線,然后再依據(jù)磁場對運動電荷的作用確定計數(shù)器記錄的是哪種粒子,由此可判斷放射源的情況。
在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,說明射線中有穿透力很弱的粒子,即α粒子。
在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子,故只有γ射線。
因此放射源可能是α和γ放射源。
答案:C
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