1　原子核的组成教案设计（一等奖）

2017学年高二物理学案

班级_________姓名_____________ 19.1 原子核的组成

【重点知识】

1．物质发射射线的性质称为放射性。放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。

2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。

3．原子核由质子和中子组成。1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。

4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。

【基本知识】

一、天然放射现象

1．1896年，法国物理学家 发现某些物质具有放射性。

2．物质发射 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做 放射现象。

3．原子序数大于或等于 的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于 的元素，有的也能放出射线。

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 。

二、三种射线

1．α射线：实际上就是 ，速度可达到光速的在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

三、原子核的组成

1．质子的发现

用α粒子轰击 获得了质子。

2．中子的发现

(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。

(2)查德威克用 轰击铍(4Be)原子核获得了中子。

3．原子核的组成

原子核由 、 组成，它们统称为 。

4．原子核的电荷数(Z) 等于原子核的 ，等于 。

91，其 能力强，穿透能力较差，10

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班级_________姓名_____________ 5．原子核的质量数(A) 等于 与 的总和。

6．原子核的符号表示

AZX，其中X为元素符号，A为原子核的 ，Z为原子核的 。

7．同位素

具有相同的 而 不同的原子互称同位素。

【课堂例题】

例1．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

C．α和γ的混合放射源

例2．如图19­1­6所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是

A．射到b点的一定是α射线

B．射到b点的一定是β射线

C．射到b点的一定是α射线或β射线

D．射到b点的一定是γ射线

(

)

( )

B．纯α放射源

D．纯γ放射源

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班级_________姓名_____________ 【课后巩固】

1．关于γ射线，下列说法不正确的是(

) A．它是处于激发状态的原子核放射的

B．它是原子内层电子受到激发时产生的

C．它是一种不带电的光子流

D．它是波长极短的电磁波

N2．两个同位素原子核的符号分别是MAX和BY，那么(

) A．M＝N

C．M－A＝N－B

B．A＝B

D．M＋N＝A＋B

3．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是(

) 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

4．(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是(

) A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值

B．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素

D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子

5. (多选)如图1所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有(

)

图1 A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线

B．α射线和β射线的轨迹是抛物线

C．α射线和β射线的轨迹是圆弧

D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b

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班级_________姓名_____________ 6．(1)(多选)下列描述中正确的是(

) A．卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实

B．放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于原子的核外电子

C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率

D．分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大

(2)α射线、β射线和γ射线它们具有不同的特点，穿透能力最强的是________，电离能力最强的是________。互称为同位素的原子核具有相同的________数而________数不同。

7. (多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图2所示，则(

)

图2 A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反

B．原来放射性元素的核电荷数为90 C．反冲核的核电荷数为88 D．α粒子和反冲核的速度大小之比为1∶88 8．(多选)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图3所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条光谱线。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是(

)

图3

A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕

B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚

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班级_________姓名_____________ C．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚

D．a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕

9.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)

图4 (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4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。(画在图上) (3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从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8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)。

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班级_________姓名_____________ 参考答案：

【课堂例题】：

例1、C 例2、C 【课后巩固】：

1、解析：选B γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故B错误。

2、解析：选B 具有相同质子数不同中子数的同一元素互称同位素，所以A＝B。

3、解析：选D 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，不能据此认为α粒子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。原子核发出射线后处于高能级，再回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，故D正确。

4、解析：选AC 密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值，A项正确；贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，B项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，C项正确；卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮的原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷，确定该粒子为氢的原子核，证实了原子核内部存在质子，D项错误。

5、解析：选AC 由于γ射线不带电，故不偏转，打在b点。由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，1B错误；由于α粒子速度约是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可10能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)，D错误。

6、解析：(1)卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实，A正确；放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于中子转化为质子后产生的电子，B错误；氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率有多种，C错误；分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，X射线的频率大，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大，D正确。

(2)α射线、β射线和γ射线中穿透能力最强的是γ射线，电离能力最强的是α射线。质子数相同而中子数不同的原子核互称为同位素。

答案：(1)AD (2)γ射线

α射线

质子

中子

7、解析：选ABC 由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反

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班级_________姓名_____________ mv2mv冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝得R＝，若原来放RqB射性元素的核电荷数为Q，则

对α粒子：R1＝对反冲核：R2＝p1p2B·2e

B(Q－2)e由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，故D错误。

128、解析：选BD 加速过程中由动能定理得qU＝mv，则有v＝22qUm，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正v21确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入，得r＝

rB2mUq，由于它们的电荷量均相同，那么氚核的偏转半径最大，所以a、b、c三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确。

9、解析：(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)由r＝和题设条件可知：

α射线粒子的圆周运动半径很大，比β射线粒子大得多，在磁场中偏转量很小，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。

答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线

(2)见解析

(3)α粒子的圆周运动半径很大，几乎在磁场中不偏转，故与γ射线无法分离。

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