高二物理課件 19.1 《原子核的組成》 （人教選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 一 三種射線的比較 2 在電場 磁場中偏轉情況的比較 1 在勻強電場中 射線偏轉較小 射線偏轉較大 射線不偏轉 如圖 2 在勻強磁場中 射線偏轉半徑較大 射線偏轉半徑較小 射線不偏轉 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 放射性與元素存在的狀態(tài)無關 放射性僅與原子核有關 因此 原子核不是組成物質的最小微粒 原子核也存在著一定結構 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磁場和勻強電場 圖中表示射線偏轉情況正確的是 解題指導 求解此題應把握以下三點 標準解答 選A D 已知 粒子帶正電 粒子帶負電 射線不帶電 根據(jù)正 負電荷在磁場中運動受洛倫茲力方向和正 負電荷在電場中受電場力方向 可知A B C D四幅圖中 粒子的偏轉方向都是正確的 但偏轉的程度需進一步判斷 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動 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 A項正確 B項錯誤 帶電粒子垂直進入勻強電場 設初速度為v0 垂直電場線方向位移為x 沿電場線方向位移為y 則有消去t可得對某一確定的x值 粒子沿電場線偏轉距離之比由此可見 C項錯誤 D項正確 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 射線帶正電 射線帶負電 射線不帶電 是實物粒子 而 射線是光子流 屬電磁波的一種 2 在電場或磁場中 通過其受力及運動軌跡半徑的大小來判斷 和 射線偏轉方向 由于 射線不帶電 故運動軌跡仍為直線 3 粒子穿透能力較弱 粒子穿透能力較強 射線穿透能力最強 而電離作用相反 變式訓練 2011 浙江高考 關于天然放射現(xiàn)象 下列說法正確的是 A 射線是由氦原子核衰變產生B 射線是由原子核外電子電離產生C 射線是由原子核外的內層電子躍遷產生D 通過化學反應不能改變物質的放射性 解析 選D 射線是在 衰變中產生的 本質是氦核 A錯誤 射線是在 衰變中產生的 本質是高速電子束 B錯誤 射線是發(fā)生 衰變和 衰變時原子核發(fā)生能級躍遷而產生的電磁波 C錯誤 物質的放射性由原子核內部自身的因素決定 與原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關 D正確 二 原子核的組成 2 基本關系 核電荷數(shù) 質子數(shù) Z 元素的原子序數(shù) 核外電子數(shù) 質量數(shù) A 核子數(shù) 質子數(shù) 中子數(shù) 3 對核子數(shù) 電荷數(shù) 質量數(shù)的理解 1 核子數(shù) 質子和中子質量差別非常微小 二者統(tǒng)稱為核子 質子數(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 叫做原子核的電荷數(shù) 3 質量數(shù) A 原子核的質量等于核內質子和中子的質量的總和 而質子與中子質量幾乎相等 所以原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍 這個整數(shù)叫做原子核的質量數(shù) 原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數(shù)倍 這個倍數(shù)稱為原子核的質量數(shù) 因此 質量數(shù)就是核子的個數(shù) 是一個純數(shù)字 它與質量是不同的 如質子和中子的質量數(shù)相同均為1 但它們的質量不同 中子的質量比質子的質量約大一千八百分之一 典例2 已知鐳的原子序數(shù)是88 原子核質量數(shù)是226 試問 1 鐳核中有幾個質子 幾個中子 2 鐳核所帶的電荷量是多少 3 呈中性的鐳原子 核外有幾個電子 解題指導 解答本題應把握以下三點 標準解答 1 鐳核中的質子數(shù)等于其原子序數(shù) 故質子數(shù)為88 中子數(shù)N等于原子核的質量數(shù)A與質子數(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 互動探究 鐳有一種同位素 原子核質量數(shù)是228 若讓以相同的速度垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中 它們運動的軌道半徑之比是多少 解析 帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動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) 但質量數(shù)不同 故答案 變式備選 在垂直于紙面向外的勻強磁場中 從A處垂直于磁場飛出一批速度相同的中子 質子 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 在磁場中不偏轉 中子的徑跡是 電子帶負電 在磁場中由左手定則可判斷 為電子的徑跡 質子 粒子帶正電 則粒子流向右偏轉 再由得比較得 為質子的徑跡 為 粒子的徑跡 答案 典例 如圖為盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的實驗裝置 M是顯微鏡 S是熒光屏 窗口F處裝鋁箔 氮氣從閥門T充入 A是放射源 在觀察由質子引起的閃爍之前需進行必要調整的是 A 充入氮氣后 調整鋁箔厚度 使S上有 粒子引起的閃爍B 充入氮氣后 調整鋁箔厚度 使S上見不到質子引起的閃爍C 充入氮氣前 調整鋁箔厚度 使S上能見到質子引起的閃爍D 充入氮氣前 調整鋁箔厚度 使S上見不到 粒子引起的閃爍 解題指導 根據(jù)實驗的目的是讓 粒子轟擊氮核產生的新粒子引起閃爍求解此題 標準解答 選D 實驗目的是觀察 粒子轟擊氮核產生新核并放出質子 所以實驗前應調整鋁箔的厚度 使 粒子恰好不能透過 但質子仍能透過 故選D 一 選擇題1 以下實驗能說明原子核內有復雜結構的是 A 光電效應實驗B 原子發(fā)光產生明線光譜C 粒子散射實驗D 天然放射現(xiàn)象 解析 選D 光電效應實驗是光子說的實驗依據(jù) 原子發(fā)光產生明線光譜說明原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 粒子散射實驗說明原子具有核式結構 天然放射現(xiàn)象中放射出的粒子是從原子核中放出的 說明原子核內有復雜結構 2 氫有三種同位素 分別是氕 11H 氘 21H 氚 31H 則 A 它們的質子數(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 質子數(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)減去質子數(shù) 故中子數(shù)各不相同 D錯 3 2011 包頭高二檢測 用 粒子轟擊94Be時 得到126C 同時放出一種粒子 關于這種粒子 下列說法中不正確的是 A 它來自于原子核B 它能穿透幾十厘米厚的鉛板C 它在磁場中不發(fā)生偏轉D 它是一種頻率很高的光子 解析 選B D 因為42He 94Be126C 10n 所以釋放的粒子為中子 它來自于原子核 在磁場中不發(fā)生偏轉 其穿透力較強 但并不能穿透幾十厘米厚的鉛板 A C正確 B D錯誤 4 2011 西寧高二檢測 如圖 X為未知的放射源 L為薄鋁片 若在放射源和計數(shù)器之間加上L 計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小 在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場 計數(shù)器的計數(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 由于 粒子的貫穿本領較小 在放射源和計數(shù)器之間加上薄鋁片后 計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小 說明含有 粒子 在薄鋁片L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場 計數(shù)器的計數(shù)率不變 說明穿過鋁片的是 射線而不是 射線 因此放射源為 和 的混合放射源 故正確選項為C 方法技巧 三種射線的判斷方法 1 根據(jù)射線在勻強磁場中的運動軌跡和左手定則進行判斷 同時結合半徑公式進行分析 2 根據(jù)射線在電場中的運動軌跡結合彎曲程度進行判斷 5 已知22888Ra是22688Ra的一種同位素 則下列說法正確的是 A 它們具有相同的質子數(shù)和不同的質量數(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)和不同的化學性質 解析 選A C 原子核的原子序數(shù)與核內質子數(shù) 核電荷數(shù) 核外電子數(shù)都是相等的 且原子核內的質量數(shù) 核子數(shù) 等于核內質子數(shù)與中子數(shù)之和 由此知這兩種鐳的同位素核內的質子數(shù)均為88 核子數(shù)分別為228和226 中子數(shù)分別為140和138 原子的化學性質由核外電子數(shù)決定 因為它們的核外電子數(shù)相同 所以它們的化學性質也相同 故正確答案為A C 6 由原子核符號23592U 可知 A 23592U原子核中有質子92個B 23592U原子核中有電子92個C 23592U原子核中有中子235個D 23592U原子核中有中子143個 解析 選A D 原子核符號為AZX A為核子數(shù) Z為質子數(shù) 可見23592U原子核中核子數(shù)是235個 質子數(shù)是92個 中子數(shù)為235 92 143個 故B C錯誤 A D正確 7 原子核中能放出 射線 關于原子核的組成 下列說法正確的是 A 原子核中 有質子 中子 還有 粒子B 原子核中 有質子 中子 還有 粒子C 原子核中 有質子 中子 還有 粒子D 原子核中 只有質子和中子 解析 選D 在放射性元素的原子核中 2個質子和2個中子結合得較緊密 有時作為一個整體放出 這就是 粒子的來源 不能據(jù)此認為 粒子是原子核的組成部分 原子核里是沒有電子的 但中子可以轉化成質子 并向核外釋放一個電子 這就是 粒子 原子核發(fā)出射線后處于高能級 在回到低能級時多余的能量以 光子的形式輻射出來 形成 射線 故原子核里也沒有 粒子 故D正確 8 如圖所示 鉛盒A中裝有天然放射性物質 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磁場 則下面說法中正確的有 A 打在圖中a b c三點的依次是 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電場 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 在勻強磁場中 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中不可能都做直線運動 本題選A C 二 非選擇題9 2011 韶關高二檢測 如圖所示 是利用放射線自動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)設計 該生產線壓制的是3mm厚的鋁板 那么是三種射線中的 射線對控制厚度起主要作用 當探測接收器單位時間內接收到的放射性粒子的個數(shù)超過標準值時 將會通過自動裝置將M N兩個軋輥間的距離調節(jié)得 些 解析 因 射線能穿過幾毫米的鋁板 故 射線對厚度起主要作用 通過鋁板的粒子數(shù)超標是指通過鋁板的粒子個數(shù)太多 鋁板的厚度偏薄 應加大鋁板的厚度 即將M N兩軋輥間距離調大一些 答案 大 10 在暗室的真空裝置中做如下實驗 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方向射入電場 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 經射線照射一段時間后兩張印像紙顯影 1 上面的印像紙有幾個暗斑 各是什么射線的痕跡 2 下面的印像紙顯出三個暗斑 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方向垂直的勻強磁場 一次使 射線不偏轉 一次使 射線不偏轉 則兩次所加勻強磁場的磁感應強度之比是多少 已知 解析 1 因 粒子貫穿本領弱 穿過下層紙的只有 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 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 q E q v B 所以同理若使 射線不偏轉 應加磁場答案 1 兩個暗斑 射線 射線 2 5 184 3 10 1 方法技巧 關于三種射線在電磁場中軌跡的解題方法1 三種射線在電場中時 明確電場的方向 通過射線是否帶電及帶電的性質 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 通過其穿透本領的強弱來判定是哪種射線 射線 射線 射線 3 要使 射線 射線在電磁場中運動軌跡為直線 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 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全