人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第1節原子核的組成〖學習目標要求〗1.了解天然放射現象和天然放射現象發現的意義。2.知道三種射線的本質和特征。3.知道原子核的組成和同位素的概念，會正確書寫原子核符號。4.了解發現天然放射現象的相關史實。一、天然放射現象1.1896年，法國物理學家貝克勒爾發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底版感光。2.物質發出射線的性質稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發地發出射線的現象，叫作天然放射現象。3.原子序數大于83的元素，都能自發地發出射線，原子序數小于或等于83的元素，有的也能發出射線。4.瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發現了兩種放射性更強的新元素，命名為釙(Po)和鐳(Ra)。二、射線的本質1.α射線：實際上就是氦原子核，速度可達到光速的eq\f(1,10)，其電離能力強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。2.β射線：是高速電子流，速度可達光速的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：是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下，它的電離作用更弱，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。4.射線來自原子核，說明原子核內部是有結構的?！寂幸慌小?1)α射線實際上就是氦原子核，α射線具有較強的穿透能力。(×)(2)β射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。(√)(3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強。(×)三、原子核的組成1.質子的發現：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，質子是原子核的組成部分。2.中子的發現：盧瑟福猜想原子核內存在著一種質量與質子相同，但不帶電的粒子，稱為中子。查德威克通過實驗驗證了這個猜想。3.原子核的組成：原子核由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子。4.原子核的符號5.同位素：核中質子數相同而中子數不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。例如，氫有三種同位素氕、氘、氚，符號是eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H?！寂幸慌小?1)質子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統稱為核子。(×)(2)原子核的電荷數就是核內的質子數，也就是這種元素的原子序數。(√)(3)同位素具有不同的化學性質。(×)探究1天然放射現象和三種射線1.α、β、γ三種射線的性質、特征比較種類α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－e0質量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質量為零速率0.1c0.99cc貫穿本領最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米的鋁板最強，能穿透幾厘米的鉛板電離作用很強較弱很弱2.在電場、磁場中偏轉情況的比較(1)在勻強電場中，α射線偏轉較小，β射線偏轉較大，γ射線不偏轉，如圖甲所示。(2)在勻強磁場中，α射線偏轉半徑較大，β射線偏轉半徑較小，γ射線不偏轉，如圖乙所示?！祭?〗天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖所示，由此可推知()A.②來自原子核外的電子B.①的電離作用最強，是一種電磁波C.③的電離作用較強，是一種電磁波D.③的電離作用最弱，是一種電磁波〖答案〗D〖解析〗①射線能被一張紙擋住，說明它的穿透能力較差，①射線是α射線，α射線是高速運動的氦核流，它的穿透能力差，電離作用最強，選項B錯誤；②射線的穿透能力較強，說明它是β射線，β射線是高速電子流，β射線來自原子核，不是來自原子核外的電子，選項A錯誤；③射線的穿透能力最強，能夠穿透幾厘米厚的鉛板，③射線是γ射線，γ射線的電離作用最弱，穿透能力最強，它是能量很高的電磁波，故選項C錯誤，D正確?！坚槍τ柧?〗(多選)天然放射性物質的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.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是中子流C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線D.β射線是高速電子流，但不是原來繞核旋轉的核外電子〖答案〗ACD〖解析〗由三種射線的本質和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是一種電磁波，不是中子流，故B錯誤；三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；β射線是高速電子流，來源于原子核，故D正確。探究2原子核的組成1.原子核(符號eq\o\al(A,Z)X)原子核eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(大?。汉苄?，半徑的數量級為10－15m,組成\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質子：電荷量e＝＋1.6×10－19C,質量mp＝1.6726219×10－27kg,中子：電荷量為0,質量mn＝1.6749275×10－27kg)),同位素：質子數相同、中子數不同的原子))2.基本關系電荷數＝質子數(Z)＝元素的原子序數＝核外電子數，質量數(A)＝核子數＝質子數＋中子數。3.同位素(1)化學性質的決定因素：原子核內的質子數決定了核外電子的數目，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。(2)氫的同位素：氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)?！祭?〗已知鐳的原子序數是88，原子核質量數是226。試問：(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？(2)鐳核的電荷數和所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈電中性，它核外有多少電子？〖答案〗(1)88138(2)881.41×10－17C(3)88〖解析〗(1)鐳核中的質子數等于其原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核的電荷數和所帶電荷量分別是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C。(3)核外電子數等于電荷數，故核外電子數為88?！坚槍τ柧?〗用符號表示以下原子核，并說出原子核的質子數、中子數。(1)α粒子；(2)質量數為14的碳原子核；(3)電荷數為8、質量數為17的氧原子核；(4)質量數為40的鉀原子核；(5)電荷數為86、核子數為222的氡原子核。〖答案〗見〖解析〗〖解析〗(1)eq\o\al(4,2)He；質子數2，中子數2；(2)eq\o\al(14,6)C；質子數6，中子數8；(3)eq\o\al(17,8)O；質子數8，中子數9；(4)eq\o\al(40,19)K；質子數19，中子數21；(5)eq\o\al(222,86)Rn；質子數86，中子數136。1.(天然放射現象的認識)(多選)下列哪些現象能說明射線來自原子核()A.三種射線的能量都很高B.射線的強度不受溫度、外界壓強等物理條件的影響C.元素的放射性與所處的化學狀態(單質、化合物)無關D.α射線、β射線都是帶電的粒子流〖答案〗BC〖解析〗能說明射線來自原子核的證據是元素的放射性與其所處的化學狀態和物理狀態無關，B、C正確。2.(三種射線的特性)(多選)如圖中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為α射線、b為β射線B.a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〖答案〗BC〖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，即c為α射線；β射線帶負電，所受電場力方向與電場線方向相反，故β射線向左偏轉，即a為β射線；γ射線不帶電，不發生偏轉，即b為γ射線。故選項B、C正確。3.(原子核的組成)(2021·棗莊市三中高二月考)eq\o\al(238,92)U核中有()A.92個電子 B.238個質子C.146個中子 D.330個核子〖答案〗C〖解析〗eq\o\al(238,92)U中質子數為92，核子數238，由于質子數與中子數之和為核子數，則中子數為146，原子核內沒有電子，故A、B、D錯誤，C正確。4.(原子核的組成)(多選)氫有三種同位素，分別是氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)，則()A.它們的質子數相等B.若為中性原子它們的核外電子數相等C.它們的核子數相等D.它們的化學性質相同〖答案〗ABD〖解析〗氕、氘、氚的核子數分別為1、2、3，故C錯誤；由中性原子狀態可知質子數和核外電子數均相同，都是1，故A、B正確；核子數等于中子數加質子數，也等于質量數，它們的核子數不同，故C錯誤；它們三個是同位素，同位素化學性質相同，只是物理性質不同，故D正確。第1節原子核的組成〖學習目標要求〗1.了解天然放射現象和天然放射現象發現的意義。2.知道三種射線的本質和特征。3.知道原子核的組成和同位素的概念，會正確書寫原子核符號。4.了解發現天然放射現象的相關史實。一、天然放射現象1.1896年，法國物理學家貝克勒爾發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底版感光。2.物質發出射線的性質稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發地發出射線的現象，叫作天然放射現象。3.原子序數大于83的元素，都能自發地發出射線，原子序數小于或等于83的元素，有的也能發出射線。4.瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發現了兩種放射性更強的新元素，命名為釙(Po)和鐳(Ra)。二、射線的本質1.α射線：實際上就是氦原子核，速度可達到光速的eq\f(1,10)，其電離能力強，穿透能力較弱，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。2.β射線：是高速電子流，速度可達光速的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：是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下，它的電離作用更弱，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。4.射線來自原子核，說明原子核內部是有結構的?！寂幸慌小?1)α射線實際上就是氦原子核，α射線具有較強的穿透能力。(×)(2)β射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。(√)(3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強。(×)三、原子核的組成1.質子的發現：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，質子是原子核的組成部分。2.中子的發現：盧瑟福猜想原子核內存在著一種質量與質子相同，但不帶電的粒子，稱為中子。查德威克通過實驗驗證了這個猜想。3.原子核的組成：原子核由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子。4.原子核的符號5.同位素：核中質子數相同而中子數不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。例如，氫有三種同位素氕、氘、氚，符號是eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。〖判一判〗(1)質子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統稱為核子。(×)(2)原子核的電荷數就是核內的質子數，也就是這種元素的原子序數。(√)(3)同位素具有不同的化學性質。(×)探究1天然放射現象和三種射線1.α、β、γ三種射線的性質、特征比較種類α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－e0質量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質量為零速率0.1c0.99cc貫穿本領最弱，用一張紙就能擋住較強，能穿透幾毫米的鋁板最強，能穿透幾厘米的鉛板電離作用很強較弱很弱2.在電場、磁場中偏轉情況的比較(1)在勻強電場中，α射線偏轉較小，β射線偏轉較大，γ射線不偏轉，如圖甲所示。(2)在勻強磁場中，α射線偏轉半徑較大，β射線偏轉半徑較小，γ射線不偏轉，如圖乙所示?！祭?〗天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖所示，由此可推知()A.②來自原子核外的電子B.①的電離作用最強，是一種電磁波C.③的電離作用較強，是一種電磁波D.③的電離作用最弱，是一種電磁波〖答案〗D〖解析〗①射線能被一張紙擋住，說明它的穿透能力較差，①射線是α射線，α射線是高速運動的氦核流，它的穿透能力差，電離作用最強，選項B錯誤；②射線的穿透能力較強，說明它是β射線，β射線是高速電子流，β射線來自原子核，不是來自原子核外的電子，選項A錯誤；③射線的穿透能力最強，能夠穿透幾厘米厚的鉛板，③射線是γ射線，γ射線的電離作用最弱，穿透能力最強，它是能量很高的電磁波，故選項C錯誤，D正確?！坚槍τ柧?〗(多選)天然放射性物質的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.γ射線在電場或磁場中均不偏轉，是中子流C.三種射線中對氣體電離作用最強的是α射線D.β射線是高速電子流，但不是原來繞核旋轉的核外電子〖答案〗ACD〖解析〗由三種射線的本質和特點可知，α射線貫穿本領最弱，一張黑紙都能擋住，而擋不住β射線和γ射線，故A正確；γ射線是一種電磁波，不是中子流，故B錯誤；三種射線中α射線電離作用最強，故C正確；β射線是高速電子流，來源于原子核，故D正確。探究2原子核的組成1.原子核(符號eq\o\al(A,Z)X)原子核eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(大小：很小，半徑的數量級為10－15m,組成\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質子：電荷量e＝＋1.6×10－19C,質量mp＝1.6726219×10－27kg,中子：電荷量為0,質量mn＝1.6749275×10－27kg)),同位素：質子數相同、中子數不同的原子))2.基本關系電荷數＝質子數(Z)＝元素的原子序數＝核外電子數，質量數(A)＝核子數＝質子數＋中子數。3.同位素(1)化學性質的決定因素：原子核內的質子數決定了核外電子的數目，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。(2)氫的同位素：氕(eq\o\al(1,1)H)、氘(eq\o\al(2,1)H)、氚(eq\o\al(3,1)H)?！祭?〗已知鐳的原子序數是88，原子核質量數是226。試問：(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？(2)鐳核的電荷數和所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈電中性，它核外有多少電子？〖答案〗(1)88138(2)881.41×10－17C(3)88〖解析〗(1)鐳核中的質子數等于其原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核的電荷數和所帶電荷量分別是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C。(3)核外電子數等于電荷數，故核外電子數為88。〖針對訓練2〗用符號表示以下原子核，并說出原子核的質子數、中子數。(1)α粒子；(2)質量數為14的碳原子核；(3)電荷數為8、質量數為17的氧原子核；(4)質量數為40的鉀原子核；(5)電荷數為86、核子數為222的氡原子核?！即鸢浮揭姟冀馕觥健冀馕觥?1)eq\o\al(4,2)He；質子數2，中子數2；(2)eq\o\al(14,6)C；質子數6，中子數8；(3)eq\o\al(17,8)O；質子數8，中子數9；(4)eq\o\al(40,19)K；質子數19，中子數21；(5)eq\o\al(222,86)Rn；質子數86，中子數136。1.(天然放射現象的認識)(多選)下列哪些現象能說明射線來自原子核()A.三種射線的能量都很高B.射線的強度不受溫度、外界壓強等物理條件的影響C.元素的放射性與所處的化學狀態(單質、化合物)無關D.α射線、β射線都是帶電的粒子流〖答案〗BC〖解析〗能說明射線來