浙江专版高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成学案新人教版选修35文档格式.docx
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1.放射性和放射性元素
(1)1896年,法国物理学家贝可勒尔发现,铀和含铀矿物都能发出看不见的射线,这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
物质发射射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射元素。
(2)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)、镭(Ra)。
2.天然放射现象
放射性元素自发地发出射线的现象。
原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于83的元素,有的也能放出射线。
3.三种射线
(1)三种射线:
在射线经过的空间施加磁场,射线分成三束,其中两束在磁场中向不同的方向偏转,说明这两束是带电粒子流,另一束在磁场中不偏转,说明这一束不带电,这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线。
(2)α射线实际上就是氦原子核,速度可达到光速的,其电离能力强,穿透能力较差,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
(3)β射线是高速电子流,它速度很大,可达光速的99%,它的穿透能力较强,电离作用较弱,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
(4)γ射线呈电中性,是能量很高的电磁波,波长很短,在10-10m以下,它的电离作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×
”)
1.原子序数小于83的元素都没有放射性。
(×
)
2.α射线、β射线、γ射线都是实物粒子。
)
3.三种射线中γ射线穿透能力最强。
(√)
[释疑难·
对点练]
1.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。
(3)α射线和β射线在电场中偏转的特点
在匀强电场中,α粒子和β粒子做偏转方向相反的类平抛运动,且在同样的条件下,β粒子的偏移较大。
根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,可得偏移量为
y=at2=·
2∝,
所以,在同样的条件下β粒子与α粒子的偏移量之比为
=·
·
=>1。
(4)α射线和β射线在磁场中偏转的特点
在匀强磁场中,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样的条件下,β粒子的轨道半径较小,偏转较大。
根据qvB=m得R=∝,
所以,在同样的条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为=·
=<1。
根据三种射线在电场和磁场中偏转的特点,即使电场和磁场方向未知,也可以区分射线的种类。
2.研究放射性的意义
如果一种元素具有放射性,那么不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响。
也就是说,放射性与元素存在的状态无关,放射性仅与原子核有关。
因此,原子核不是组成物质的最小微粒,原子核也存在着一定结构。
[试身手]
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.α射线与γ射线都是电磁波
B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
C.从伦琴射线管的对阴极发出X射线时,对阴极中的原子和原子核的结构并没有改变,只是原子从能量较高的定态跃迁到较低的定态
D.放射性元素有射线放出时,元素的原子核一定发生变化
解析:
选CD α射线是实物粒子流,不是电磁波,A错;
β射线是原子核中的中子转变成质子而释放的电子流,不是核外电子电离后形成的,故B错;
X射线是原子的内层电子受到激发后,原子从高能级向低能级跃迁而产生的,对阴极中的原子和原子核的结构没有影响,故C对;
放射性元素有射线放出时,原子核一定发生了变化,故D对。
原子核的组成
1.质子的发现
2.中子的发现
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
具有相同的质子数而中子数不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为同位素。
例如,氢有三种同位素H、H、H。
1.同位素具有相同的化学性质。
2.同位素具有相同的物理性质。
1.原子核(符号X)
原子核
2.基本关系
核电荷数=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.对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数:
质子和中子质量差别非常微小,二者统称为核子,质子数和中子数之和叫做核子数。
(2)电荷数(Z):
原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍,通常用这个整数表示原子核的电荷量,叫做原子核的电荷数。
(3)质量数(A):
原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数叫做原子核的质量数。
2.(多选)某种元素的原子核符号为X,则( )
A.原子核的质子数为Z,中子数为A-Z
B.原子核的质子数为Z,核子数为A
C.原子核的质子数为A,中子数为Z
D.原子核的质子数为A,中子数为A-Z
选AB X表示原子核,其中X为元素符号;
A为原子核的质量数;
Z为原子核的电荷数,也叫质子数;
中子数为A-Z;
核子数就是质子数和中子数之和。
故A、B正确。
三种射线在电场或磁场中的偏转
[典例1] 如图所示,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
[思路点拨] 解答本题时应明确以下两点:
(1)α、β、γ这三种射线的本质。
(2)带电粒子在电磁场中运动的规律。
[解析]选C γ射线不带电,在电场和磁场中它都不受力的作用,只能射到a点,选项D错误;
调整E和B的大小,既可以使带正电的α射线沿直线前进,也可以使带负电的β射线沿直线前进,沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡,即qE=qBv。
α粒子的速度比β粒子的速度小得多,当α粒子沿直线前进时,速度较大的β粒子向右偏转;
当β粒子沿直线前进时,速度较小的α粒子也向右偏转,故选项C正确,A、B错误。
三种射线的比较方法:
(1)α、β射线是实物粒子,γ射线是一种电磁波。
(2)α射线贯穿本领最弱,用一张白纸就能挡住。
[典例2] 一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,铝箔后的空间有一匀强电场。
进入电场后,射线变为a、b两束,射线a沿原来方向行进,射线b发生了偏转,如图所示,则图中的射线a为______射线,射线b为______射线。
[解析] 在三种射线中,α射线带正电,穿透能力最弱,穿不透铝箔,γ射线不带电,穿透能力最强;
β射线带负电,穿透能力一般,综上所述,结合题意可知,射线a应为γ射线,射线b应为β射线。
[答案] γ β
[典例3] 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)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少?
(3)若镭原子呈中性,它核外有多少电子?
[思路点拨] 通过原子序数、质量数、质子数、中子数、核电荷数、电子数间的关系求解相应数值。
[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与质子数之差,即N=226-88=138。
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是
Z=88,Q=88×
1.6×
10-19C≈1.41×
10-17C。
(3)核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为88。
[答案]
(1)88 138
(2)88 1.41×
10-17C (3)88
[课堂对点巩固]
1.(多选)氢有三种同位素,分别是氕(H)、氘(H)、氚(H),则( )
A.它们的质子数相等
B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的中子数相等
选AB 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数相等,都为1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相等,所以A、B选项正确。
2.(多选)由原子核符号U,可知( )
A.U原子核中有质子92个
B.U原子核中有电子92个
C.U原子核中有中子235个
D.U原子核中有中子143个
选AD 原子核符号为X,A为核子数,Z为质子数,可见U原子核中核子数是235个,质子数是92,中子数为235-92=143,故B、C错误,A、D正确。
3.据最新报道,放射性同位素钬Ho,可有效治疗癌症,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A.32 B.67
C.99D.166
选A 根据原子核的表示方法得核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A对,B、C、D错。
4.在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )
A.γ射线的贯穿作用
B.α射线的电离作用
C.β射线的贯穿作用
D.β射线的中和作用
选B 由于α射线电离作用较强,能使空气分子电离,电离产生的电荷与带电体的电荷中和。
故正确选项为B。
[课堂小结]
[课时跟踪检测十三]
一、单项选择题
1.下列说法正确的是( )
A.任何元素都具有放射性
B.同一元素,单质具有放射性,化合物可能没有
C.元素的放射性与温度无关
D.放射性就是该元素的化学性质
选C 原子序数大于或等于83的所有元素都有放射性,小于83的元素有的就没有放射性,所以A项错;
放射性是由原子核内部因素决定的,与该元素的物理状态、化学性质无关,所以C项对,B、D项错。
2.下列说法正确的是( )
A.质子和中子的质量不同,但质量数相同
B.质子和中子构成原子核,原子核的质量数等于质子和中子的质量总和
C.同一种元素的原子核有相同的质量数,但中子数可以不同
D.中子不带电,所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和
选A 质子和中子的质量不同,但质量数相同,A对;
质子和中子构成原子核,原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和,B错;
同一种元素的原子核有相同的质子数,但中子数可以不同,C错;
中子不带电,所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量,D错。
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
选D α射线是被抛出的氦核粒子流,β射线是中子转变成质子释放的电子流,γ射线是伴随α、β射线放出的光子流,故原子核中,只有质子和中子,D对。
4.下面说法正确的是( )
①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子 ②红外线的波长比X射线的波长长 ③α射线的粒子不同于氦原子核 ④γ射线的穿透本领比α射线的强
A.①②B.①③
C.②④D.①④
选C X
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