高二物理課件 19.1 《原子核的組成》 （人教選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 一 三種射線的比較 2 在電場(chǎng) 磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)情況的比較 1 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 射線偏轉(zhuǎn)較小 射線偏轉(zhuǎn)較大 射線不偏轉(zhuǎn) 如圖 2 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 射線偏轉(zhuǎn)半徑較大 射線偏轉(zhuǎn)半徑較小 射線不偏轉(zhuǎn) 如圖 3 研究放射性的意義 如果一種元素具有放射性 那么不論它是以單質(zhì)的形式存在 還是以某種化合物的形式存在 放射性都不受影響 也就是說(shuō) 放射性與元素存在的狀態(tài)無(wú)關(guān) 放射性僅與原子核有關(guān) 因此 原子核不是組成物質(zhì)的最小微粒 原子核也存在著一定結(jié)構(gòu) 射線中的電子是從原子核中放出的 并不是從原子核外面的電子放出的 典例1 將 三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng) 圖中表示射線偏轉(zhuǎn)情況正確的是 解題指導(dǎo) 求解此題應(yīng)把握以下三點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)解答 選A D 已知 粒子帶正電 粒子帶負(fù)電 射線不帶電 根據(jù)正 負(fù)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受洛倫茲力方向和正 負(fù)電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力方向 可知A B C D四幅圖中 粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的 但偏轉(zhuǎn)的程度需進(jìn)一步判斷 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其半徑將數(shù)據(jù)代入 則 粒子與 粒子的半徑之比 由此可見(jiàn) A項(xiàng)正確 B項(xiàng)錯(cuò)誤 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) 設(shè)初速度為v0 垂直電場(chǎng)線方向位移為x 沿電場(chǎng)線方向位移為y 則有消去t可得對(duì)某一確定的x值 粒子沿電場(chǎng)線偏轉(zhuǎn)距離之比由此可見(jiàn) C項(xiàng)錯(cuò)誤 D項(xiàng)正確 規(guī)律方法 三種射線的比較方法1 知道三種射線帶電的性質(zhì) 射線帶正電 射線帶負(fù)電 射線不帶電 是實(shí)物粒子 而 射線是光子流 屬電磁波的一種 2 在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中 通過(guò)其受力及運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的大小來(lái)判斷 和 射線偏轉(zhuǎn)方向 由于 射線不帶電 故運(yùn)動(dòng)軌跡仍為直線 3 粒子穿透能力較弱 粒子穿透能力較強(qiáng) 射線穿透能力最強(qiáng) 而電離作用相反 變式訓(xùn)練 2011 浙江高考 關(guān)于天然放射現(xiàn)象 下列說(shuō)法正確的是 A 射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生B 射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C 射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 解析 選D 射線是在 衰變中產(chǎn)生的 本質(zhì)是氦核 A錯(cuò)誤 射線是在 衰變中產(chǎn)生的 本質(zhì)是高速電子束 B錯(cuò)誤 射線是發(fā)生 衰變和 衰變時(shí)原子核發(fā)生能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的電磁波 C錯(cuò)誤 物質(zhì)的放射性由原子核內(nèi)部自身的因素決定 與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān) D正確 二 原子核的組成 2 基本關(guān)系 核電荷數(shù) 質(zhì)子數(shù) Z 元素的原子序數(shù) 核外電子數(shù) 質(zhì)量數(shù) A 核子數(shù) 質(zhì)子數(shù) 中子數(shù) 3 對(duì)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(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量 叫做原子核的電荷數(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(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍 這個(gè)整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù) 原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍 這個(gè)倍數(shù)稱為原子核的質(zhì)量數(shù) 因此 質(zhì)量數(shù)就是核子的個(gè)數(shù) 是一個(gè)純數(shù)字 它與質(zhì)量是不同的 如質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)相同均為1 但它們的質(zhì)量不同 中子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量約大一千八百分之一 典例2 已知鐳的原子序數(shù)是88 原子核質(zhì)量數(shù)是226 試問(wèn) 1 鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子 幾個(gè)中子 2 鐳核所帶的電荷量是多少 3 呈中性的鐳原子 核外有幾個(gè)電子 解題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)解答 1 鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù) 故質(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 鐳核所帶電荷量 Q Ze 88 1 6 10 19C 1 41 10 17C 3 核外電子數(shù)等于核電荷數(shù) 故核外電子數(shù)為88 答案 1 88138 2 1 41 10 17C 3 88 互動(dòng)探究 鐳有一種同位素 原子核質(zhì)量數(shù)是228 若讓以相同的速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少 解析 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力 故有兩種同位素具有相同的核電荷數(shù) 但質(zhì)量數(shù)不同 故答案 變式備選 在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 從A處垂直于磁場(chǎng)飛出一批速度相同的中子 質(zhì)子 電子 粒子的粒子流 形成如圖所示的徑跡 則中子的徑跡是 質(zhì)子的徑跡是 電子的徑跡是 粒子的徑跡是 解析 中子不帶電 在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn) 中子的徑跡是 電子帶負(fù)電 在磁場(chǎng)中由左手定則可判斷 為電子的徑跡 質(zhì)子 粒子帶正電 則粒子流向右偏轉(zhuǎn) 再由得比較得 為質(zhì)子的徑跡 為 粒子的徑跡 答案 典例 如圖為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置 M是顯微鏡 S是熒光屏 窗口F處裝鋁箔 氮?dú)鈴拈y門T充入 A是放射源 在觀察由質(zhì)子引起的閃爍之前需進(jìn)行必要調(diào)整的是 A 充入氮?dú)夂?調(diào)整鋁箔厚度 使S上有 粒子引起的閃爍B 充入氮?dú)夂?調(diào)整鋁箔厚度 使S上見(jiàn)不到質(zhì)子引起的閃爍C 充入氮?dú)馇?調(diào)整鋁箔厚度 使S上能見(jiàn)到質(zhì)子引起的閃爍D 充入氮?dú)馇?調(diào)整鋁箔厚度 使S上見(jiàn)不到 粒子引起的閃爍 解題指導(dǎo) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的是讓 粒子轟擊氮核產(chǎn)生的新粒子引起閃爍求解此題 標(biāo)準(zhǔn)解答 選D 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯^察 粒子轟擊氮核產(chǎn)生新核并放出質(zhì)子 所以實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整鋁箔的厚度 使 粒子恰好不能透過(guò) 但質(zhì)子仍能透過(guò) 故選D 一 選擇題1 以下實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明原子核內(nèi)有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的是 A 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B 原子發(fā)光產(chǎn)生明線光譜C 粒子散射實(shí)驗(yàn)D 天然放射現(xiàn)象 解析 選D 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)是光子說(shuō)的實(shí)驗(yàn)依據(jù) 原子發(fā)光產(chǎn)生明線光譜說(shuō)明原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子具有核式結(jié)構(gòu) 天然放射現(xiàn)象中放射出的粒子是從原子核中放出的 說(shuō)明原子核內(nèi)有復(fù)雜結(jié)構(gòu) 2 氫有三種同位素 分別是氕 11H 氘 21H 氚 31H 則 A 它們的質(zhì)子數(shù)相等B 它們的核外電子數(shù)相等C 它們的核子數(shù)相等D 它們的中子數(shù)相等 解析 選A B 氕 氘 氚的核子數(shù)分別為1 2 3 C錯(cuò) 質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同 都為1 A B正確 中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù) 故中子數(shù)各不相同 D錯(cuò) 3 2011 包頭高二檢測(cè) 用 粒子轟擊94Be時(shí) 得到126C 同時(shí)放出一種粒子 關(guān)于這種粒子 下列說(shuō)法中不正確的是 A 它來(lái)自于原子核B 它能穿透幾十厘米厚的鉛板C 它在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D 它是一種頻率很高的光子 解析 選B D 因?yàn)?2He 94Be126C 10n 所以釋放的粒子為中子 它來(lái)自于原子核 在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 其穿透力較強(qiáng) 但并不能穿透幾十厘米厚的鉛板 A C正確 B D錯(cuò)誤 4 2011 西寧高二檢測(cè) 如圖 X為未知的放射源 L為薄鋁片 若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小 在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變 則X可能是 A 和 的混合放射源B 純 放射源C 和 的混合放射源D 純 放射源 解析 選C 本題考查三種射線的特點(diǎn) 由于 粒子的貫穿本領(lǐng)較小 在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上薄鋁片后 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小 說(shuō)明含有 粒子 在薄鋁片L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變 說(shuō)明穿過(guò)鋁片的是 射線而不是 射線 因此放射源為 和 的混合放射源 故正確選項(xiàng)為C 方法技巧 三種射線的判斷方法 1 根據(jù)射線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和左手定則進(jìn)行判斷 同時(shí)結(jié)合半徑公式進(jìn)行分析 2 根據(jù)射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合彎曲程度進(jìn)行判斷 5 已知22888Ra是22688Ra的一種同位素 則下列說(shuō)法正確的是 A 它們具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)B 它們具有相同的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)C 它們具有相同的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D 它們具有相同的核外電子數(shù)和不同的化學(xué)性質(zhì) 解析 選A C 原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù) 核電荷數(shù) 核外電子數(shù)都是相等的 且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù) 核子數(shù) 等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和 由此知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88 核子數(shù)分別為228和226 中子數(shù)分別為140和138 原子的化學(xué)性質(zhì)由核外電子數(shù)決定 因?yàn)樗鼈兊暮送怆娮訑?shù)相同 所以它們的化學(xué)性質(zhì)也相同 故正確答案為A C 6 由原子核符號(hào)23592U 可知 A 23592U原子核中有質(zhì)子92個(gè)B 23592U原子核中有電子92個(gè)C 23592U原子核中有中子235個(gè)D 23592U原子核中有中子143個(gè) 解析 選A D 原子核符號(hào)為AZX A為核子數(shù) Z為質(zhì)子數(shù) 可見(jiàn)23592U原子核中核子數(shù)是235個(gè) 質(zhì)子數(shù)是92個(gè) 中子數(shù)為235 92 143個(gè) 故B C錯(cuò)誤 A D正確 7 原子核中能放出 射線 關(guān)于原子核的組成 下列說(shuō)法正確的是 A 原子核中 有質(zhì)子 中子 還有 粒子B 原子核中 有質(zhì)子 中子 還有 粒子C 原子核中 有質(zhì)子 中子 還有 粒子D 原子核中 只有質(zhì)子和中子 解析 選D 在放射性元素的原子核中 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合得較緊密 有時(shí)作為一個(gè)整體放出 這就是 粒子的來(lái)源 不能據(jù)此認(rèn)為 粒子是原子核的組成部分 原子核里是沒(méi)有電子的 但中子可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)子 并向核外釋放一個(gè)電子 這就是 粒子 原子核發(fā)出射線后處于高能級(jí) 在回到低能級(jí)時(shí)多余的能量以 光子的形式輻射出來(lái) 形成 射線 故原子核里也沒(méi)有 粒子 故D正確 8 如圖所示 鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì) 放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里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 則下面說(shuō)法中正確的有 A 打在圖中a b c三點(diǎn)的依次是 射線 射線和 射線B 射線和 射線的軌跡是拋物線C 射線和 射線的軌跡是圓弧D 如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) 則屏上的亮斑可能只剩下b 解析 選A C 由左手定則可知 粒子向右射出后 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 粒子受到的洛倫茲力向上 粒子受到的洛倫茲力向下 軌跡都是圓弧 由于 粒子速度約是光速的1 10 而 粒子速度接近光速 所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng) 本題選A C 二 非選擇題9 2011 韶關(guān)高二檢測(cè) 如圖所示 是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置 假如放射源能放射出 三種射線 而根據(jù)設(shè)計(jì) 該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板 那么是三種射線中的 射線對(duì)控制厚度起主要作用 當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí) 將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得 些 解析 因 射線能穿過(guò)幾毫米的鋁板 故 射線對(duì)厚度起主要作用 通過(guò)鋁板的粒子數(shù)超標(biāo)是指通過(guò)鋁板的粒子個(gè)數(shù)太多 鋁板的厚度偏薄 應(yīng)加大鋁板的厚度 即將M N兩軋輥間距離調(diào)大一些 答案 大 10 在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn) 在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中 有一個(gè)能產(chǎn)生 三種射線的射線源 從射線源射出的一束射線垂直于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng) 如圖所示 在與射線源距離為H高處 水平放置兩張疊放著的 涂藥面朝下的印像紙 比一般紙厚且涂有感光藥的紙 經(jīng)射線照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影 1 上面的印像紙有幾個(gè)暗斑 各是什么射線的痕跡 2 下面的印像紙顯出三個(gè)暗斑 試估算中間暗斑與兩邊暗斑的距離之比 3 若在此空間再加上與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一次使 射線不偏轉(zhuǎn) 一次使 射線不偏轉(zhuǎn) 則兩次所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比是多少 已知 解析 1 因 粒子貫穿本領(lǐng)弱 穿過(guò)下層紙的只有 射線 射線 射線 射線在上面的印像紙上留下兩個(gè)暗斑 2 下面印像紙從左向右依次是 射線 射線 射線留下的暗斑 設(shè) 射線 射線暗斑到中央 射線暗斑的距離分別為s s 則 3 若使 射線不偏轉(zhuǎn) q E q v B 所以同理若使 射線不偏轉(zhuǎn) 應(yīng)加磁場(chǎng)答案 1 兩個(gè)暗斑 射線 射線 2 5 184 3 10 1 方法技巧 關(guān)于三種射線在電磁場(chǎng)中軌跡的解題方法1 三種射線在電場(chǎng)中時(shí) 明確電場(chǎng)的方向 通過(guò)射線是否帶電及帶電的性質(zhì) 判斷其受力方向 受力方向確定后 則射線的軌跡就能確定 2 掌握三種射線的穿透本領(lǐng) 通過(guò)其穿透本領(lǐng)的強(qiáng)弱來(lái)判定是哪種射線 射線 射線 射線 3 要使 射線 射線在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡為直線 必需滿足粒子受到的安培力和洛倫茲力大小相等 方向相反 Thankyou 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全