1、1 新情境激趣引航通过上一章的学习，我们已经知道，原子是由电子和原子核组成的，原子核处于原子的中心，体积很小，那么原子核有没有结构，它又是由什么组成的呢？下面我们就来学习这方面的知识2 新知识预习探索学习目标 1.了解放射性及放射性元素的概念2.理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点3.了解原子核的组成，知道原子核的表示方法4.理解同位素的概念新知预习一、天然放射现象11896 年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光物质放射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素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
2、元素，命名为钋(Po)、镭_(Ra)3放射性元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象，原子序数大于或等于 83 的元素，都能自发地放出射线，原子序数小于 83 的元素，有的也能放出射线二、射线1三种射线的本质(1)射线：射线是高速 粒子流，粒子的电荷数是 2，质量数是 4，实际就是氦原子核，即42He.(2)射线：射线是高速电子流(3)射线：射线是能量很高的电磁波(4)三种射线的区分：三种射线可以用磁场或电场来区分如图中的 1 是 射线，2 是 射线，3 是 射线2三种射线的特点(1)粒子：粒子具有很大的动能，很容易使空气电离，使胶片感光，但贯穿本领很小(2)粒子：粒子贯穿本领较强，但电离作用
3、较弱(3)粒子：粒子电离本领很弱，但贯穿本领很强三、原子核的组成1质子的发现：卢瑟福用 粒子轰击氮原子核获得了质子2中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在3原子核的组成：由质子和中子组成因此它们统称为核子4原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数5原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和6原子核的符号：AZX 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7同位素：具有相同的质子数，而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称为同位素，例如氢的同位素11H、21H、31H.问题探索想一想问题 1 天然放射现象使人们认识到原子核是有结构
4、的，为什么说射线来自原子核的内部？为什么说原子核是可分的？是有结构的？提示：因为实验发现，任何一种具有放射性的元素，无论它是以单质形式存在还是以化合物形式存在，都具有放射性，而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响由于元素的化学性质决定于原子的核外电子，这说明射线与核外电子无关，也就是说射线来自原子核的内部，从而说明原子核是可分的，是有结构的问题 2 一个铅原子质量数为 207，原子序数为 82，其核外电子有多少个？中子数又是多少？提示：铅的原子序数为 82，即一个铅原子中有 82 个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为 82 个，根据质量数
5、等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为 20782125(个)3 新课堂互动探究知识点一 三种射线 重点聚焦1三种射线的本质特征(1)射线：卢瑟福经研究发现，粒子带两个单位正电荷，质量数为 4，即 粒子是氦核，其速度是光速的 110，有较大的动能特性：贯穿本领小，但电离作用强，能使沿途中的空气电离(2)射线：贝可勒尔证实，射线是高速电子流，其速度可达光速的 99%.特征：贯穿本领大，能穿透黑纸，甚至几毫米厚的铝板，但电离作用较弱(3)射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在 1010 m 以下特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最弱2三种射线在匀强电场中偏转情况如右图
6、所示带电粒子在电场中要受电场力作用，带正电的 粒子向负极板偏转，带负电的 粒子向正极板偏转，不偏转的是 射线在匀强电场中，粒子和 粒子沿相反的方向做类平抛运动，且在同样条件下，粒子的偏移最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，位移 x 可表示为x12at212qEm y0v2 qmv2由于 m4mp q2e v0.1cme mp1836 qee v0.99c所以 qmv2 qemev2即 xx结论：在同一匀强电场中，射线偏离较小，射线偏离较大，射线不偏离3三种射线在磁场中偏转情况 粒子和 粒子在磁场中沿相反的方向做匀速圆周运动，且在同样的条件下如图所示，轨道半径可表示为：RmvB
7、qmvq所以，粒子与 粒子的轨道半径之比为RR 1371结论：在匀强磁场中，射线偏转半径较大，射线偏转半径较小，射线不偏转特别提醒(1)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(2)射线的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外的电子中放出来的典例精析 如图所示，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，则下面说法中正确的有()A打在图中 a、b、c
8、三点的依次是 射线、射线和 射线B 射线和 射线的轨迹是抛物线C 射线和 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【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中 粒子受的洛伦兹力向上，粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧由于 粒子速度约是光速的 110，而 粒子速度接近光速，所在在同样的混合场中不可能都做直线运动【答案】AC【方法归纳】了解三种射线的本质及特征是解答问题的关键跟踪练习1.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知()A来自于原子核外的电子B的电离作用最强，是一种电磁波C的电离作用较强，是一种电磁波D的电
9、离作用最弱，属于原子核内释放的光子【解析】三种射线的特点：射线是42He 原子核，带电量最大，电离作用最强，穿透本领最弱；射线是 01e，带电量较大，电离作用较弱，穿透本领较强；射线是光子，不带电，电离作用最弱，穿透本领最强三种射线都来自于原子核故 D 正确【答案】D知识点二 对原子核内部结构的理解重点聚焦1原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，而中子数和质子数并不一定相等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核子
10、数(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，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特别提醒在处理同位素问题时，切记质子数相同的原子核，若中子数不同，它们具有相同的化学性质，但质量数不同，物理性质不同典例精析 已知镭的原子序数是 88，原子核质量数是 226.试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭的一种同位素，核外有几个电子？(4)228 88Ra 是镭的一种
11、同位素，让226 88Ra 和228 88Ra 以相同速度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？【解析】原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和由此可得：(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 A 与质子数 Z 之差，即 NAZ22688138.(2)镭 核 的 核 电 荷 数 和 所 带 电 量 分 别 是 Z 88，Q Ze 881.61019C1.411017C.(3)核外电子数等于电荷数，故核外电子数为 88.(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
12、，洛伦兹力充当向心力，故有 qvBmv2r，rmvqB两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故r226r228226228113114.【答案】(1)88 138(2)1.411017 C(3)88 (4)113114【方法归纳】质子数、中子数、核电荷数、原子序数、核外电子数、质量数存在着定量关系，即质子数核电荷数原子序数核外电子数，质量数质子数中子数，解题时要注意应用跟踪练习2若用 x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对234 90Th 的原子来说()Ax90，y90，z234Bx90，y90，z144Cx144，y
13、144，z90Dx234，y234，z324【解析】质量数质子数中子数，中性原子中：质子数核外电子数，所以选 B.【答案】B4 新思维随堂自测1.关于天然放射现象，下列说法中不正确的是()A具有天然放射性的原子核由于不稳定而放出射线B放射线是从原子核内释放出的看不见的射线C放射线中有带负电的粒子，表示原子核内有负电荷D放射线中带正电的粒子由卢瑟福首先确定是氦原子核【解析】放射性元素的原子核由于放出某种射线而变成新核，A 正确；放射性元素放出的三种射线都是看不见的，要用科学的方法去探测，B 正确；放射线中带负电的粒子是电子，它是由原子核内中子转化成质子时从原子核中放射出来的，原子核中并没有负电荷
14、，C错误；射线首先是卢瑟福用实验证实的，D 正确【答案】C2天然放射物质的放射线包含三种成分，下面说法中错误的是()A一张厚的黑纸可以挡住 射线，但不能挡住 射线和 射线B某原子核在放出 粒子后会变成另一种元素的原子核C三种射线中对气体电离作用最强的是 射线D 粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子【解析】本题应从三种射线的本质和特点入手，射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住 射线和 射线，故 A 正确；射线是伴随、衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核，三种射线中 射线电离作用最强，故 C 正确；粒子是电子，来源于原子核内的中子转变成一个质子同时释放出一个电子，故 D 正确【答
15、案】B332S 与 33S 互为同位素，下列说法正确的是()A32S 与 33S 原子的最外层电子数均为 2B32S 与 33S 具有相同的中子数C32S 与 33S 具有不同的电子数D32S 与 33S 具有相同的质子数【解析】同位素是指具有相同的质子数和不同的中子数【答案】D4如右图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如右图所示)，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，则下面的判断正确的是()A射到 b 点的一定是 射线B射到 b 点的一定是 射线C射到 b 点的一定是 射线或 射线D射到 b 点的一
16、定是 射线【解析】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，因此选项 D 不正确调整 E 和 B 的大小，既可以使带正电的 射线沿直线前进，也可以使带负电的 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 qEBvq.已知 粒子的速度比 粒子的速度小得多，当 粒子沿直线前进时，速度较大的 粒子向右偏转，有可能会射到 b 点；当 粒子沿直线前进时，速度较小的 粒子向右偏转，也有可能会射到 b 点因此选项 C 正确，而选项 A、B 都不对【答案】C5 新视点名师讲座三种射线在电场和磁场中的运动问题由于电场或磁场对带电粒子会产生力的作用，所以将射线引入电场或磁场中，根
17、据其是否发生偏转及偏转的方向就可以确定其是否带电及带电的性质再结合射线在电场中做类平抛的规律和在磁场中做圆周运动的规律求解问题(多选)如图所示，在有小孔的铅盒里放有能连续放出、三种射线的放射性元素，放出的三种射线都打在对面屏 M 上的 A点，要使三种射线分开，分别打在屏上的 A、B、C 三点(其中 B 到 A的距离大于 C 到 A 的距离)，可采取的措施是在屏与孔之间加上()A垂直于纸面向里的匀强磁场B垂直于纸面向外的匀强磁场C水平向右的匀强电场D水平向左的匀强电场【解析】(1)若加垂直于纸面向外的匀强磁场，射线向左偏，射线向右偏，根据 qBvmv2R 有 RmvqB 射线的比荷与 射线的比荷满足qmqm，而二者的速度仅为几倍之差，根据式不难得出 RAC，符合题意反之，若加垂直于纸面向里的磁场，射线向右偏，射线向左偏，ACAB，不符合题意(2)若加水平向右的匀强电场，射线向右偏，射线向左偏，AB12Eqm OA2v2，AC12Eqm OA2v2，因为qmqm，v2和 v2相差不是太大，所以 ABAC，符合题意反之，加水平向左的电场，不符合题意【答案】BC【点拨】做此题的关键是掌握、三种射线的性质；加上磁场以后、射线做圆周运动半径的大小关系；加上电场以后、射线偏转量的大小关系，由此判断出所加的电场或磁场的方向.