2017-2018学年高中物理粤教版选修3-5教学案：第四章 第一节 走进原子核 Word版含答案

第一节

走进原子核

(对应学生用书页码P46)

1．物体放射出射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。

20世纪80年代末，全世界基督教徒都在奔走相告，原来教会用高科技的手段澄清了一个历史大悬案，这就是关于基督裹尸布的真伪鉴定，鉴定证明了那块使人崇敬了多年的裹尸布是假的，它的原料是13世纪才种出来的，而此时耶稣已被钉在十字架上1200多年了，这个轰动世界的鉴定是由碳14做出的。

在很多领域里，碳14的运用已超越了测年的单纯目的。由于碳14和生命的特殊默契关系，随着科技的发展，它必将对人类显示出更加广阔而独特的价值。

碳14是如何测出物体存在的年代，鉴古知今的呢？本章我们将走进原子核内部，探寻其中的奥妙。

2．人们认识到原子核具有复杂的结构是从发现天然放射现象开始的。

3．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，把它命名为质子．

4．卢瑟福预言了原子核内中子的存在，被他的学生查德威克用实验所证实。

5．原子核是由质子和中子组成的，组成原子核的质子和中子统称为核子。

(对应学生用书页码P46)

1.放射性

物体放射出射线的性质叫做放射性。

2．放射性元素

具有放射性的元素叫做放射性元素。

3．天然放射现象

(1)概念：物体自发地放出射线的现象叫天然放射现象，能自发地放出射线的元素叫天然放射性元素。

(2)天然放射现象的意义：射线是从原子核内部发出的，说明原子核不是最小结构，原子核可以再分。实际上人们认识到原子核具有复杂的结构就是从发现天然放射现象开始的。

(1)自然界中原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

(2)虽然具有天然放射性的元素的种类很多，但它们在地球上的含量很少。

1．天然放射现象的发现揭示了()

A．原子不可再分

B．原子的核式结构

C．原子核还可再分

D．原子核由质子和中子组成

解析：天然放射现象说明原子核是有内部结构的，即原子核不是最小的结构，还可以再分，故选项C对。

答案：C

1.原子核的组成

原子核由质子和中子组成，组成原子核的质子和中子统称为核子。

质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位。

2．原子核的电荷数

由于中子不带电，原子核所带的电荷等于核内质子所带电荷的总和，故原子核所带电荷量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，用Z表示。

3．原子核的质量数

原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数，用字母A 表示。

4．原子核的符号

A

X，其中X表示元素符号，A表示质量数，Z表示电荷数。

Z

原子的质量与原子的质量数是两个不同的概念，原子的质量数是指原子的质量是原子质量单位的多少整数倍(近似)。要注意区分两点：其一，原子质量是有单位的量，而原子质量数则是无单位的；其二，严格讲原子质量数所表示的质量并不等于原子质量。

2．关于质子与中子的以下说法不．正确的是()

A．原子核是由质子与中子组成的

B．质子是卢瑟福发现的

C．卢瑟福预言了中子的存在，而由他的学生查德威克用实验所证实

D．中子也可能带电

解析：卢瑟福在用α粒子轰击氮核的实验中发现了质子，并预言了中子的存在，查德威克在用射线轰击铍核的实验中发现了中子。

答案：D

(对应学生用书页码P47)

[例]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)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？

(4)22888Ra是镭的一种同位素，让22688Ra和22888Ra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] (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N ＝A －Z ＝226－88＝138。

(2)镭核所带电荷量 Q ＝Z e ＝88×1.6×10

－19

C ≈1.41×10

－17

C 。

(3)核外电子数等于核电荷数，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的向心力为洛伦兹力，故有q v B ＝m v 2

r ，r ＝

m v

qB

，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故 r 226r 228＝226228＝113114

。 [答案] (1)88 138 (2)1.41×10

－17

C (3)88 (4)113

114

原子核的几个重要的等量关系：

(1)原子核的电荷数＝质子数(Z)＝原子序数＝中性原子的核外电子数。 (2)原子核的质量数＝核子数＝质子数＋中子数。

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 的原子核来说( )

A ．x ＝90，y ＝90，z ＝234

B ．x ＝90，y ＝90，z ＝144

C ．x ＝144，y ＝144，z ＝90

D ．x ＝234，y ＝234，z ＝324

解析：在Th 的原子符号中，左下标为质子数，左上标为质量数，故y ＝x ＝90，z ＝A －x ＝234－90＝144, 选项B 对。

答案：B

[对应课时跟踪检测(十五)]

1．最早发现天然放射现象的科学家为( ) A ．卢瑟福

B ．贝克勒尔

C．爱因斯坦D．查德威克

解析：卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现光电效应，贝克勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D不正确。

答案：B

2．(双选)元素X的原子核可用符号b a X表示，其中a、b为正整数，下列说法中正确的是

() A．a等于此原子核内质子数，b等于此原子核内中子数

B．a等于此原子核内中子数，b等于此原子核内质子数

C．a等于此元素中性状态的原子的核外电子数，b等于此原子核内质子数加中子数D．a等于此原子核内质子数，b等于此原子核内核子数

解析：a表示原子的电荷数或质子数，b表示质量数或核子数，它等于质子数与中子数之和，故选项C、D对。

答案：CD

3．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()

A．电子数与质子数相等

B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍

C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些

D．质子和中子的质量几乎相等

解析：卢瑟福发现质子后，设想原子核只由质子组成，但核电荷数只是质量数的一半或少一些，这与假设相矛盾，因此他又设想原子核内除质子外还有不带电的中子存在，所以选项C正确。

答案：C

4．(双选)下列说法正确的是()

A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构

B．卢瑟福在α粒子的散射实验中发现了电子

C．查德威克在原子核人工转变实验中发现了中子

D．爱因斯坦为解释光电效应的实验提出了光子假说

解析：卢瑟福首先提出原子的核式结构，故A错。卢瑟福在α粒子的散射实验中并没有发现电子，而是发现了质子，故B错。

答案：CD

5．(双选)原子核的表示符号为A Z X，下列说法正确的是()

A．原子核的质子数为A B．原子的质量数为A

C．原子的质量数为Z D．原子核的质子数为Z

解析：由原子核的数学符号可知，原子核的质子数为Z，质量数为A，故选项B、D对。

答案：BD

6．下列说法正确的是()

A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电

B．原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等

C．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在

D．具有天然放射性的原子核由于不稳定而放出射线

解析：原子中除含带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错，对中性原子来说质子数才跟核外电子数相等，故B错。卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在，故C错。放射性元素的原子核由于不稳定放出某种射线而变成新核，故D对。

答案：D

7．下列现象中，与原子核内部变化有关的是()

A．α粒子散射现象B．天然放射现象

C．光电效应现象D．原子发光现象

解析：天然放射现象说明原子核有复杂的结构，与原子核内部变化有关，故B对。

答案：B

8．(双选)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，下列说法正确的是() A．通过此实验发现了质子

B．实验中利用了放射源放出的γ射线

C．实验中利用了放射源放出的α射线

D．原子核在人工转变过程中，电荷数可不守恒

解析：卢瑟福通过用α粒子轰击氮核实验第一次打出了质子，A正确，实验中利用了放射源放出的α粒子而不是γ射线，故B错误、C正确。该实验电荷数一定保持守恒，D错误。

答案：AC

9．用符号表示以下原子核：(1)铀238(2)有6个中子的碳原子核(3)核质量数为14的碳原子核(4)核电荷数为8，核质量数为17的原子核(5)α粒子

解析：A Z X中A表示质量数，Z表示质子数。

答案：(1)23892U(2)126C(3)146C(4)178O(5)42He

10．有J、K、L三种原子核，已知J、K的核子数相同，K、L的质子数相同，试完成下列表格。