《原子核的組成》教案1．了解放射性及放射性元素的概念；理解三種射線的形成及本質(zhì)，知道三種射線的特點。2．了解質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)過程，知道原子核的表示方法，掌握原子序數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系。3.知道同位素的概念。eq\a\vs4\al(一、天然放射現(xiàn)象及射線的本質(zhì))1．填一填(1)放射性的發(fā)現(xiàn)①1896年，法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，它能穿透黑紙使照相底版感光。②波蘭裔法國物理學家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里發(fā)現(xiàn)放射性更強的新元素，分別命名為釙(Po)、鐳(Ra)。(2)放射性①定義：物質(zhì)發(fā)出射線的性質(zhì)。②放射性元素：具有放射性的元素，原子序數(shù)大于83的元素，都具有放射性，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也具有放射性。(3)天然放射現(xiàn)象：放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象。(4)射線的本質(zhì)①三種射線：在射線經(jīng)過的空間施加磁場，射線分裂成三束，其中兩束在磁場中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，說明這兩束是帶電粒子流；另一束在磁場中不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電，這三束射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。②α射線實際上就是氦原子核，速度可達到光速的eq\f(1,10)，其電離作用強，穿透能力較差，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。③β射線是高速電子流，它的速度更大，可達光速的99%。它的穿透能力較強，電離作用較弱，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。④γ射線是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下。它的電離作用更弱，但穿透能力更強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。(5)元素的放射性與元素是以單質(zhì)形式存在，還是以化合物形式存在無關(guān)，放射性的強度也不受溫度、外界壓強的影響。(6)放射線來自原子核，說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的。2．判一判(1)α射線實際上就是氦原子核，α射線具有較強的穿透能力。(×)(2)β射線是高速電子流，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。(√)(3)γ射線是能量很高的電磁波，電離作用很強。(×)3．想一想要判斷三種射線是否帶電以及帶正電荷還是負電荷，可以用什么方法？提示：方法一：讓射線垂直磁場方向射入磁場，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線帶電，不偏轉(zhuǎn)的射線不帶電。對于發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向與磁場方向和速度方向的關(guān)系，依據(jù)左手定則可以判斷帶正電荷還是帶負電荷。方法二：讓射線垂直電場方向射入電場，發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線帶電，不偏轉(zhuǎn)的射線不帶電。對于發(fā)生偏轉(zhuǎn)的射線，根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向與電場方向的關(guān)系，依據(jù)電荷受力方向與電場強度方向的關(guān)系，可以判斷帶正電荷還是帶負電荷。eq\a\vs4\al(二、原子核的組成)1．填一填(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，它是原子核的組成部分。(2)中子的發(fā)現(xiàn)：因絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量與電荷量之比都大于質(zhì)子的相應(yīng)比值，盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著另一種粒子，它的質(zhì)量與質(zhì)子相同，不帶電，稱為中子。1932年，盧瑟福的學生查德威克通過實驗證實了這個猜想。(3)原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。(4)原子核的符號eq\a\vs4\al(ZAX)原子核的質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)電荷數(shù)＝原子核的質(zhì)子數(shù)，即原子序數(shù)元素符號(5)同位素：具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素。例如，氫有三種同位素：eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。2．判一判(1)質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子。(×)(2)原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。(√)(3)同位素具有不同的化學性質(zhì)。(×)3．選一選某種元素的原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，下列說法中正確的是()A．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，中子數(shù)為AB．原子核的質(zhì)子數(shù)為Z，中子數(shù)為A－ZC．原子核的質(zhì)子數(shù)為A，中子數(shù)為ZD．原子核的質(zhì)子數(shù)為A－Z，中子數(shù)為Z解析：選B根據(jù)原子核的符號的含義：A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù)，則中子數(shù)為A－Z，所以B正確。對三種射線的理解[學透用活]1．α、β、γ射線的比較射線種類組成速度貫穿本領(lǐng)電離作用α射線α粒子是氦原子核eq\o\al(4,2)He約eq\f(1,10)c很小，一張薄紙就能擋住很強β射線β粒子是高速電子流eq\o\al(0,－1)eeq\f(99,100)c很大，能穿過幾毫米厚的鋁板較弱γ射線波長很短的電磁波等于c最大，能穿過幾厘米厚的鉛板很小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粒子的偏移大，如圖所示。根據(jù)粒子在電場力方向做初速度為零的勻加速直線運動，位移x可表示為x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y0,v)))2∝eq\f(q,mv2)。所以，在同樣條件下β與α粒子偏移之比為eq\f(xβ,xα)＝eq\f(e,2e)×eq\f(4,\f(1,7300))×eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)c))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(99,100)c))2)≈37＞1。(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，且在同樣條件下，β粒子的軌道半徑小，α粒子軌道半徑大，如圖所示。根據(jù)qvB＝eq\f(mv2,R)，得R＝eq\f(mv,qB)∝eq\f(mv,q)。所以，在同樣條件下β與α粒子的軌道半徑之比為eq\f(Rβ,Rα)＝eq\f(\f(1,1840),4)×eq\f(\f(99,100)c,\f(c,10))×eq\f(2e,e)≈eq\f(1,372)＜1。eq\a\vs4\al([典例1])如圖所示，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后，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．α和β的混合放射源 B．純α放射源C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源[解析]在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在鋁片和計數(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，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源，C正確。[答案]C[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)，α射線帶正電、β射線帶負電、γ射線不帶電。α、β是實物粒子，而γ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α和β射線偏轉(zhuǎn)方向，由于γ射線不帶電，故運動軌跡仍為直線。(3)α粒子穿透能力較弱，β粒子穿透能力較強，γ射線穿透能力最強，而電離作用相反。[對點練清]1．[多選]下列哪些現(xiàn)象能說明射線來自原子核()A．三種射線的能量都很高B．放射線的強度不受溫度、外界壓強等物理條件的影響C．元素的放射性與所處的化學狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無關(guān)D．α射線、β射線都是帶電的粒子流解析：選BC能說明放射線來自原子核的證據(jù)是元素的放射性與其所處的化學狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān)，B、C正確。2．如圖所示是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，下列說法正確的是()A．甲為α射線，它的貫穿能力和電離能力都很弱B．乙為β射線，它的穿透能力和電離作用都較強C．丙為γ射線，它在真空中的傳播速度是3.0×108m/sD．以上說法都不對解析：選Cα射線貫穿能力很弱，電離作用很強，一張紙就能把它擋住，α射線是高速氦核流；β射線能貫穿幾毫米厚的鋁板，穿透能力較強，電離作用較弱；γ射線穿透本領(lǐng)最強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，故甲為α射線，乙為β射線，丙為γ射線，它在真空中的傳播速度是3.0×108m/s，C選項正確，A、B、D選項錯誤。3.如圖所示，一天然放射性物質(zhì)發(fā)出三種射線，經(jīng)過方向如圖所示的勻強磁場、勻強電場共存的區(qū)域時，射線的軌跡只出現(xiàn)圖示的兩條(其中有兩種射線的軌跡重合)，下列判斷中正確的是()A．射到b處的一定是α射線B．射到b處的一定是β射線C．射到b處的可能是γ射線D．射到b處的可能是α射線解析：選D分析三種射線的電性可知，α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電，故γ射線不受電場力和洛倫茲力，故射到b處的一定不是γ射線，C選項錯誤；α射線和β射線在電、磁場中受到電場力和洛倫茲力，若電場力大于洛倫茲力，則射到b處的是α射線，若洛倫茲力大于電場力，則射到b處的是β射線，D選項正確，A、B選項錯誤。原子核的組成與數(shù)量關(guān)系[學透用活]1．原子核的大小、組成和同位素eq\a\vs4\al(原,子,核)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(大?。汉苄?，半徑為10－15～10－14m,組成\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電荷量e＝＋1.6×10－19C,質(zhì)量mp＝1.672622×10－27kg)),中子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電荷量e＝0,質(zhì)量mn＝1.674927×10－27kg)))),同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核組成的元素))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，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫作核子數(shù)。(2)電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷等于質(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)。eq\a\vs4\al([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：(1)鐳核中有多少個質(zhì)子？多少個中子？(2)鐳核所帶的電荷量是多少？(3)呈中性的鐳原子，核外有多少個電子？[解析](1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)Z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[規(guī)律方法]原子核的“數(shù)”與“量”辨析(1)核電荷數(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，核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫作核電荷數(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)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同。原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總和叫作核的質(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。[對點練清]1．若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對eq\o\al(234,90)Th的原子來說()A．x＝90y＝90z＝234B．x＝90y＝90z＝144C．x＝144y＝144z＝90D．x＝234y＝234z＝324解析：選B質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)，中性原子中：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)，所以B項正確。2．據(jù)最新報道，放射性同位素鈥eq\o\al(166,67)Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A．32 B．67C．99 D．166解析：選A根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝67，中子數(shù)為166－67＝99，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99－67＝32，故A正確。3．[多選]以下說法中正確的是()A．原子中含有帶負電的電子，所以原子帶負電B．原子核中的質(zhì)子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C．用α粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D．絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于核電荷數(shù)跟質(zhì)子數(shù)之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子解析：選CD原子中除了帶負電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，故選項A錯；對于原子來說，中性原子核的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，當原子得失電子成為離子時，質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)不再相等，故選項B錯；正是由用α粒子轟擊氮原子核的實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故選項C正確，選項D顯然正確。一、查德威克發(fā)現(xiàn)新粒子的過程(科學探究)[選自魯科版新教材課后練習]查德威克發(fā)現(xiàn)新粒子的實驗示意圖如圖所示。由天然放射性元素釙(Po)放射的α射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A，用粒子流A轟擊石蠟時，會轟擊出粒子流B，請問A和B分別是什么粒子？提示：A為中子，B為質(zhì)子。二、典題好題發(fā)掘，練典題做一當十[選自魯科版新教材課后練習]研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則()A．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為α射線B．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線C．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為α射線D．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為β射線[解析]兩粒子在電場中做類平拋運動，水平方向上：a＝eq\f(Uq,dm)，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2，解得：t＝deq\r(\f(m,qU))，豎直方向上：x＝vt，可得x＝v·deq\r(\f(m,qU))，根據(jù)α粒子與β粒子的速度、質(zhì)量、電荷量大小關(guān)系可以得出，xα>xβ，所以偏轉(zhuǎn)到A板的是β粒子，因β粒子帶負電，故a為電源的正極。選項B正確，A、C、D均錯誤。[答案]Beq\a\vs4\al([課時跟蹤訓練])A級—雙基達標1．下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化有關(guān)的是()A．α粒子散射現(xiàn)象 B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象解析：選B天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化引起的，B正確。2．如圖所示，某種元素的不同同位素的原子核內(nèi)的中子數(shù)N與原子核質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系是()解析：選C同一元素的不同同位素的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)是一定的，只是中子數(shù)不同，設(shè)質(zhì)子數(shù)為Q，則N＋Q＝A，故N＝A－Q，Q是定值，故C正確。3．以下說法正確的是()A.23490Th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B．49Be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C．同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D．同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)解析：選DA項釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯；B項鈹核的質(zhì)子數(shù)為4，中子數(shù)為5，所以B錯；由于同位素質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，即質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯，D對。4．在元素周期表中查到鉛的原子序數(shù)為82，一個鉛原子質(zhì)量數(shù)為207，下列說法正確的是()A．核外有82個電子，核內(nèi)有207個質(zhì)子B．核外有82個電子，核內(nèi)有82個質(zhì)子C．核內(nèi)有82個質(zhì)子，207個中子D．核內(nèi)有125個核子解析：選B在元素周期表中查到鉛的原子序數(shù)為82，即一個鉛原子中有82個質(zhì)子，由于原子是電中性的，則核外電子有82個。根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和可知，鉛原子核的中子數(shù)為207－82＝125。只有選項B正確。5．關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A．元素周期表中的所有元素都具有天然放射性B．γ射線的實質(zhì)是高速運動的電子流C．放射性元素形成化合物后，該元素仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的電離能力最強解析：選C不是所有元素都具有天然放射性，故A錯誤；β射線實質(zhì)是高速運動的電子流，γ射線是波長極短，頻率極高的電磁波，故B錯誤；放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性，故C正確；α、β和γ三種射線中，α射線的電離能力最強，而γ射線的穿透能力最強，故D錯誤。6.如圖所示，天然放射性元素放出α、β、γ三種射線，同時射入互相垂直的勻強電場和勻強磁場中，射入時速度方向和電場、磁場方向都垂直，進入場區(qū)后發(fā)現(xiàn)β射線和γ射線都沿直線前進，則α射線()A．向右偏 B．向左偏C．直線前進 D．無法判斷解析：選Aγ射線不帶電，故在電磁場中不偏轉(zhuǎn)，β射線不偏轉(zhuǎn)是因為電場力與洛倫茲力是一對平衡力，故Eq＝Bqv即v＝eq\f(E,B)，而α射線的速度比β射線小，因此α射線受向右的電場力遠大于向左的洛倫茲力，故α射線向右偏，A正確，B、C、D錯。7.如圖所示中R是一種放射性物質(zhì)，虛線方框是勻強磁場，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，則此時磁場的方向、到達O點的射線、到達P點的射線應(yīng)為()A．向上，β射線，α射線B．向下，α射線，β射線C．由外向里，γ射線，β射線D．由里向外，γ射線，α射線解析：選C因為α粒子的貫穿本領(lǐng)較小，一張紙即可把它擋住，所以亮斑中不可能有α射線，A、B、D錯誤；因為γ射線不帶電，所以不受磁場約束，直接打在O點，故C正確。8.[多選]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外的勻強磁場，則下列說法中正確的有()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：選AC由左手定則可知放射性物質(zhì)向右射出后，在勻強磁場中α射線受到的洛倫茲力向下，β射線受到的洛倫茲力向上，軌跡都是圓??；由于α射線速度約是光速的eq\f(1,10)，而β射線速度接近光速，所以在同樣的混合場中不可能都做直線運動，A、C正確。9．在茫茫宇宙空間存在大量宇宙射線，對航天員構(gòu)成了很大的威脅，現(xiàn)有一束射線(含有α、β、γ三種射線)，(1)在不影響β和γ射線的情況下，如何用最簡單的方法除去α射線；(2)余下的這束射線經(jīng)過如圖所示的一個使它們分開的磁場區(qū)域，請畫出β和γ射線進入該磁場區(qū)域后軌跡的示意圖；(3)用磁場可以區(qū)分β和γ射線，但不能把α射線從γ射線束中分離出來，為什么？(已知α粒子的質(zhì)量約是β粒子質(zhì)量的8000倍，α射線速度約為光速的十分之一，β射線速度約為光速)解析：(1)由于α射線貫穿能力很弱，用一張紙放在射線前即可除去α射線。(2)β射線帶負電，由左手定則可知向上偏轉(zhuǎn)，γ射線方向不變，軌跡如圖所示。(3)α粒子和β粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)，由半徑公式得R＝eq\f(mv,Bq)，對α射線R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，對β射線R2＝eq\f(mβvβ,Bqβ)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqβ,mβvβqα)＝400。α射線穿過磁場時，圓周運動的半徑很大，幾乎不偏轉(zhuǎn)，故與γ射線無法分離。答案：(1)用一張紙放在射線前即可除去α射線(2)見解析圖(3)見解析B級—選考提能10．[多選]將α、β、γ三種射線分別射入勻強磁場和勻強電場，如圖所示射線偏轉(zhuǎn)情況中正確的是()解析：選AD已知α粒子帶正電，β粒子帶負電，γ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不同，可知A、B、C、D四幅圖中，α、β粒子的偏轉(zhuǎn)方向都是正確的，但偏轉(zhuǎn)的程度需要進一步判斷。帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其半徑r＝eq\f(mv,Bq)，將其數(shù)據(jù)代入，則α粒子與β粒子的半徑之比為：eq\f(rα,rβ)＝eq\f(mα,mβ)·eq\f(vα,vβ)·eq\f(qβ,qα)＝eq\f(4,\f(1,1836))×eq\f(0.1c,0.99c)×eq\f(1,2)≈eq\f(371,1)。由此可見，A正確，B錯誤。帶電粒子垂直進入勻強電場，設(shè)初速度為v0，垂直電場線方向位移為y，α、β粒子沿電場偏轉(zhuǎn)距離之比為：eq\f(xα,xβ)＝eq\f(qα,qβ)·eq\f(mβ,mα)·eq\f(vβ2,vα2)＝eq\f(2,1)×eq\f(\f(1,1836),4)×eq\f(0.99c2,0.1c2)≈eq\f(1,37)。由此可見，C錯誤，D正確。11.如圖所示，鉛盒中的放射性物質(zhì)從小孔中不斷向外輻射含有α、β、γ三種射線的放射線(α射線的速度為0.1c，β射線的速度約為0.99c)，空間未加電場和磁場時，右邊熒光屏M上僅在其中心O處有一光斑，若在該空間施加如圖所示的互相垂直的勻強電場和勻強磁場后，熒光屏上顯示出了兩個亮點，關(guān)于此時各種射線在熒光屏上的分布情況，以下說法正確的是()A．可能是α、γ射線打在O點，β射線打在O點上方的某一點B．可能是α、γ射線打在O點，β射線打在O點下方的某一點C．可能是β、γ射線打在O點，α射線打在O點上方的某一點D．可能是β射線打在O點，α、γ射線打在O點下方的某一點解析：選B因γ射線不帶電，一定打在O點，若α粒子打到O點，則有Eq＝Bvαq。由于vα＝0.1c，vβ＝0.99c，對β粒子，必有Eq<Bvβq，β粒子打在O點下方的某一點，故A、D錯誤，B正確；若β粒子打到O點，則有Eq＝Bvβq，因vα<vβ，則有：Eq>Bvαq，α粒子必定向下偏轉(zhuǎn)，打到O點下方的某一點，故C錯誤。12.質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，粒子源S產(chǎn)生的各種不同帶正電粒子束(速度可看成為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)粒子在P上的位置到入口處S1的距離為x。(1)設(shè)粒子質(zhì)量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應(yīng)強度大小為B，求x的大小。(2)氫的三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H從粒子源S出發(fā)，到達照相底片的位置距入口處S1的距離之比xH∶xD∶xT為多少？解析：(1)粒子在電場中被加速時，由動能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2，進入磁場時洛倫茲力提供向心力，qvB＝eq\f(mv2,r)，又x＝2r，由以上三式得x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))。(2)氫的三種同位素的質(zhì)量數(shù)分別為1、2、3，由(1)結(jié)果知，xH∶xD∶xT＝eq\r(mH)∶eq\r(mD)∶eq\r(mT)＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3)。答案：(1)eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))(2)1∶eq\r(2)∶eq\r(3)A組·基礎(chǔ)達標1．原子核中能放出α、β、γ射線，關(guān)于原子核的組成，以下說法中正確的是()A．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有α粒子B．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有β粒子C．原子核中，有質(zhì)子、中子，還有γ粒子D．原子核中，只有質(zhì)子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合得較緊密，有時作為一個整體放出，這就是α粒子的來源．說到底它仍是由質(zhì)子和中子組成的，不能據(jù)此認為它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(zhuǎn)化成質(zhì)子，并向核外釋放一個電子，這就是β粒子．原子核發(fā)生衰變后處于高能級，在回到低能級時多余的能量以γ粒子的形式輻射出來，形成γ射線．故原子核里也沒有γ粒子．2．一個eq\o\al(234,91)Pa原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核子數(shù)分別為()A．91個，91個，234個 B．143個，91個，234個C．91個，143個，234個 D．234個，91個，143個【答案】C【解析】原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.eq\o\al(234,91)Pa的原子序數(shù)為91，即質(zhì)子數(shù)為91，核子數(shù)為234，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，即為234－91＝143，故C正確，ABD錯誤．故選C.3．以下說法正確的是()A.eq\o\al(234,90)Th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B.eq\o\al(9,4)Be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C．同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D．同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)【答案】D【解析】A項釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯；B項鈹核的質(zhì)子數(shù)為4，中子數(shù)為5，所以B錯；由于互為同位素的核素質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，即質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯誤，D正確．4．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是()A．光電效應(yīng)實驗 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)【答案】C【解析】能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是α粒子散射實驗，故選C.5．如圖所示，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后，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，則可能是()A．α和β的混合放射源 B．純α放射源C．α和γ的混合放射源 D．純γ放射源【答案】C【解析】因為α粒子的穿透性較差，一張白紙就能把它擋住，不能穿過鋁板，而γ粒子穿透性很強可以穿過鋁板，但γ粒子不帶電，垂直進入磁場后無力的作用，所以C正確．6．(多選)近幾年來，我國北京、上海、山東等地引進了十多臺γ刀，治療患者5000余例，效果極好，成為治療腦腫瘤的最佳儀器．令人感嘆的是，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時完成手術(shù)，無須住院，因而γ刀被譽為“神刀”．γ刀治療腦腫瘤主要是利用()A．γ射線對正常細胞無傷害作用B．γ射線的穿透能力很強C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易繞過阻礙物到達腦腫瘤位置【答案】BC【解析】γ射線是波長很短、頻率很高的電磁波，具有很高的能量和很強的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到達腫瘤位置并殺死腫瘤細胞，但其對正常的細胞不是沒有傷害作用，A錯誤，B、C選項正確，γ射線波長很短，衍射能力也很差，所以D選項錯誤．7．(多選)下列說法正確的是()A.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n,m－1)Y互為同位素B.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－1,m)Y互為同位素C.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－2,m－2)Y中子數(shù)相同D.eq\o\al(235,92)U核內(nèi)有92個質(zhì)子，235個中子【答案】BC【解析】A選項中，X核與Y核的質(zhì)子數(shù)不同，不能互為同位素，故A錯誤；B選項中質(zhì)子數(shù)都為m，而質(zhì)量數(shù)不同，則中子數(shù)不同，所以互為同位素，故B正確；C選項中X核內(nèi)中子數(shù)為n－m，Y核內(nèi)中子數(shù)為n－m，所以中子數(shù)相同，故C正確；eq\o\al(235,92)U內(nèi)有143個中子，而不是235個中子，故D錯誤．8．(多選)三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個氦(eq\o\al(4,2)He)，則下面說法正確的是()A．X核比Z核多一個原子B．X核比Z核少一個中子C．X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D．X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍【答案】CD【解析】設(shè)原子核X的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得原子核Y的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y－1，原子核Z的質(zhì)量數(shù)為x－3，電荷數(shù)為y－2.由此可得X核的質(zhì)子(y)比Z核的質(zhì)子(y－2)多2個，X核的中子(x－y)比Z核的中子(x－y－1)多1個，故AB錯誤；X核的質(zhì)量數(shù)(x)比Z核的質(zhì)量數(shù)(x－3)多3個，故C正確；X核與Z核的總電荷(2y－2)是Y核電荷(y－1)的2倍，故D正確．9．如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是()A．①表示γ射線，③表示α射線B．②表示β射線，③表示α射線C．④表示α射線，⑤表示γ射線D．⑤表示β射線，⑥表示α射線【答案】C【解析】γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D錯誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C正確．10．(多選)一個原子核為eq\o\al(210,83)Bi，關(guān)于這個原子核，下列說法中正確的是()A．核外有83個電子，核內(nèi)有127個質(zhì)子B．核外有83個電子，核內(nèi)有83個質(zhì)子C．核內(nèi)有83個質(zhì)子，127個中子D．核內(nèi)有210個核子【答案】CD【解析】根據(jù)原子核的表示方法得質(zhì)子數(shù)為83，質(zhì)量數(shù)為210，故中子數(shù)為210－83＝127個，而質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，故核子數(shù)為210個，C、D正確．由于不知道原子的電性，就不能判斷核外電子數(shù)，故A、B不正確．B組·能力提升11．(多選)某空間內(nèi)可能存在磁場或電場，可能磁場和電場同時存在或都不存在，一束包含α射線、β射線和γ射線的射線束以同方向進入此空間，如它們的運動軌跡仍為一束，則此空間可能的情形是()A．存在互相垂直的勻強電場及勻強磁場B．磁場及電場都存在C．有電場，無磁場D．有磁場，無電場【答案】BCD【解析】α射線帶正電、β射線帶負電、γ射線不帶電，它們以同方向不同速度進入某空間，運動軌跡仍為一束，則它們不受力作用或受力方向與運動方向一致．空間中可有與運動方向平行的電場，無磁場，C正確；空間中可有與運動方向平行的磁場，無電場，D正確；空間中可有與運動方向平行的電