知識點一 　天然放射現(xiàn)象
1.1896年,法國物理學家 發(fā)現(xiàn),鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線.2.瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)了兩種能夠發(fā)出更強射線的新元素,命名為 (P)和 (Ra).3.天然放射現(xiàn)象.(1)放射性:物質(zhì)發(fā)出 的性質(zhì).(2)放射性元素:具有 性的元素.(3)天然放射現(xiàn)象:放射性元素自發(fā)地發(fā)出 的現(xiàn)象.(4)原子序數(shù)大于 的元素,都能自發(fā)地發(fā)出射線,原子序數(shù)小于或等于 的元素,有的也能發(fā)出射線.
1.α射線、β射線、γ射線的對比.
2.右圖為α、β、γ射線在磁場中的運動軌跡示意圖,試分析①②③分別表示哪種射線.
答案:由左手定則可判斷①代表α射線,③代表β射線,②代表γ射線(不帶電).
3.α粒子的速度約為β粒子速度的十分之一,但α射線在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑大于β射線在相同磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑,這說明什么問題?
知識點三　原子核的組成
1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn):1919年, 用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核,從氮原子核中打出了一種新的粒子.測出了它的質(zhì)量和電荷量,確定它是氫原子核,叫作 ,用 表示,其質(zhì)量mp=1.672 6×10-27 kg.2.中子的發(fā)現(xiàn).(1)盧瑟福的猜想:原子核內(nèi)可能還存在著一種質(zhì)量與 .相同、 的粒子,這種粒子叫作中子.(2)查德威克的發(fā)現(xiàn):用實驗證實了中子的存在,用 表示,質(zhì)量為mn=1.674 9×10-27 kg.
3.原子核的組成.(1)核子數(shù):質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小,二者統(tǒng)稱為核子,所以 數(shù)和 數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(Z):原子核所帶的電荷總是 電荷的整數(shù)倍,通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量,叫作原子核的電荷數(shù).(3)質(zhì)量數(shù)(A):原子核的質(zhì)量等于核內(nèi) 和 的質(zhì)量的總和,而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等,所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍,這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù).
4.閱讀教材第105頁,什么是同位素?氫的同位素有幾種?分別是什么?
1.原子序數(shù)小于83的元素都不能發(fā)出射線.( )2.α射線實際上就是氦原子核,α射線具有較強的穿透能力.( )3.γ射線是能量很高的電磁波,電離作用很強.( )4.放射性元素發(fā)出的射線的強度可以人工控制.( )5.原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù),也就是這種元素的原子序數(shù).( )6.同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù).( )
探究一　天然放射現(xiàn)象和三種射線
在暗室的真空管裝置中做如下實驗:在豎直放置的平行金屬板間的勻強電場中,有一個能產(chǎn)生α、β、γ三種射線的放射源,從放射源發(fā)出的一束射線垂直于電場方向射入電場,如圖所示,在與放射源距離為h高處水平放置兩張疊放著的涂藥面朝下的顯影紙(比一般紙厚且堅韌的涂有感光藥的紙),經(jīng)射線照射一段時間后使兩張顯影紙顯影.
答案:因為一張顯影紙即可擋住α射線,所以上面的顯影紙上有2個暗斑,分別是β、γ射線的痕跡.
1.上面的顯影紙上有幾個暗斑?各是什么射線的痕跡?
3.若在此空間再加上與電場方向垂直的勻強磁場,一次使α射線不偏轉(zhuǎn),一次使β 射線不偏轉(zhuǎn),則兩次所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小之比是多少?
4.肉眼看不見射線,但是射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時的現(xiàn)象,會顯示射線的存在.閱讀教材,和同學討論,并舉出一些探測射線的方法.
答案:(1)射線中的粒子會使氣體電離,過飽和蒸氣就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴;(2)射線中的粒子會使照相底片感光;(3)射線中的粒子會使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光.
1.元素的放射性.(1)一種元素的放射性與其所處的化學狀態(tài)(單質(zhì)或化合物)無關(guān),放射性的強度也不受溫度、外界壓強的影響,這就說明射線跟原子核外電子無關(guān),僅與原子核有關(guān).(2)射線來自于原子核說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的.
2.三種射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn).(1)在勻強電場中:γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn),做勻速直線運動,α粒子和β粒子沿相反方向做類平拋運動,在同樣的條件下,β粒子的偏移量大,如圖甲所示.
(2)在勻強磁場中:γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn),仍做勻速直線運動,α粒子和β粒子沿相反方向做勻速圓周運動,且在同樣（等速）條件下,β粒子的軌道半徑小,α粒子軌道半徑大,如圖乙所示.
【典例1】如圖所示,R是一種放射性物質(zhì),它能產(chǎn)生α、β、γ三種射線,虛線框內(nèi)有勻強磁場,LL'是厚紙板,MM'是熒光屏,實驗時,發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點處有亮斑,由此可知下列關(guān)于磁場的方向、到達O點的射線種類、到達P點的射線種類的分析正確的是(　　)
解析:R放射出來的射線共有α、β、γ三種,其中α、β射線垂直于磁場方向進入磁場區(qū)域時將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn),γ射線不偏轉(zhuǎn),打在O點的應(yīng)為γ射線;由于α射線穿透能力較弱,不能射穿厚紙板,到達P點的應(yīng)是β射線;依據(jù)β射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場方向垂直于紙面向里.選項C正確.
【典例2】某一放射性元素放出的射線通過電場后分成三束,如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.射線1的電離作用在三種射線中最強B.射線2穿透能力最弱,用一張白紙就可以將它擋住C.射線1是電子流D.射線3在三種射線中穿透能力最強
解析:射線3在電場中向負極板偏轉(zhuǎn),射線3為α粒子流,電離作用在三種射線中最強,穿透能力較弱,選項A、D錯誤.射線2在電場中不偏轉(zhuǎn),射線2為γ射線,其穿透能力最強,選項B錯誤.射線1在電場中向正極板偏轉(zhuǎn),射線1是β射線,是電子流,選項C正確.
1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,下圖為α粒子轟擊氮原子核的示意圖.
答案:說明質(zhì)子是原子核的組成部分.
1.α粒子轟擊多種原子核,都打出了質(zhì)子,說明了什么問題?
2.多數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)都大于其質(zhì)子數(shù),說明了什么問題?中子的提出者和驗證者分別是誰?
答案:說明原子核中除了質(zhì)子外還有其他粒子.盧瑟福提出了原子核內(nèi)部存在中子的設(shè)想,查德威克通過實驗驗證了中子的存在.
3.有的同學認為“原子核的電荷數(shù)就是電荷量,原子核的質(zhì)量數(shù)就是原子核的質(zhì)量”,這種說法正確嗎?為什么?
答案:這種說法不正確.原子核所帶的電荷是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍,這個倍數(shù)叫作電荷數(shù);原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍,這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù).
2.對核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解.(1)核子數(shù):質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小,二者統(tǒng)稱為核子,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù).(2)電荷數(shù)(Z):原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍,通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量,叫作原子核的電荷數(shù).(3)質(zhì)量數(shù)(A):原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和,而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等,所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍,這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù).
(4)基本關(guān)系.①電荷數(shù)(Z)=質(zhì)子數(shù)=元素的原子序數(shù)=核外電子數(shù).②質(zhì)量數(shù)(A)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù).3.對同位素的理解.原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目,進而也決定了元素的化學性質(zhì).同種元素的原子,質(zhì)子數(shù)相同,核外電子數(shù)也相同,所以有相同的化學性質(zhì),但它們的中子數(shù)可能不同,所以它們的物理性質(zhì)不同.
【典例3】已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核的質(zhì)量數(shù)是226.(1)鐳核中有幾個質(zhì)子?幾個中子?(2)鐳核的電荷量是多少?(3)若鐳原子呈電中性,則它核外有幾個電子?
答案: (1)88個　138個　(2)1.408×10-17 C　(3)88 個
解析:原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、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.(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù),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.(2)鐳核的電荷量Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C.(3)若鐳原子呈電中性,則核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù),核外電子數(shù)為88.
原子核的“數(shù)”與“量”辨析
(1)原子核的電荷數(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)叫原子核的電荷數(shù),而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量.(2)原子核的質(zhì)量數(shù)與它的質(zhì)量是不同的.原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的和是原子核的質(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.(2022·廣東湛江)(多選)如圖所示,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
解析:由題圖可知電場線方向水平向右,α射線帶正電,所受靜電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射線帶負電,所受靜電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B、C正確.
3.下列說法正確的是(　　)A.質(zhì)子和中子的質(zhì)量不相等,但質(zhì)量數(shù)相等B.質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核,原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和C.同一種元素的原子核有相同的質(zhì)量數(shù),但中子數(shù)可以不同D.中子不帶電,所以原子核的總電荷量等于質(zhì)子和電子的總電荷量之和
解析:質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同,但質(zhì)量數(shù)相同,都是1,選項A正確.質(zhì)子和中子組成原子核,原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的總和,選項B錯誤.同一種元素的原子核有相同的質(zhì)子數(shù),但中子數(shù)可以不同,選項C錯誤.中子不帶電,所以原子核的總電荷量等于質(zhì)子總電荷量之和,選項D錯誤.
4.天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)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
解析:射線①能被一張紙擋住,說明它的穿透能力較差,射線①是α射線,α射線是高速運動的氦核流,它的穿透能力最差,電離作用最強,選項B錯誤.射線②的穿透能力較強,能穿透紙和幾毫米厚的鋁板,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.射線③的穿透能力最強,能夠穿透幾厘米厚的鉛板,射線③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,選項C錯誤,選項D正確.
情境　如圖所示,鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì),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外的勻強磁場.
問題　(多選)下列說法正確的有(　　)A.打在圖中a、b、c三點的依次是β射線、γ射線和α射線B.α射線和β射線的軌跡都是拋物線C.α射線和β射線的軌跡都是圓弧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α粒子受的洛倫茲力向下,β粒子受的洛倫茲力向上,它們的軌跡都是圓弧.如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強電場,a和c的位置會變,但不會消失.選項A、C正確.

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1 原子核的組成

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