人教版 (2019)选择性必修 第三册原子核的组成学案设计

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学习任务一 天然放射现象和射线的本质
[教材链接] 阅读教材“天然放射现象”相关内容,完成下列填空:
(1)1896年,法国物理学家 发现某些物质具有放射性.
(2)物质发出 的性质称为放射性,具有放射性的元素称为 ,放射性元素自发地发出射线的现象叫作 .
(3)原子序数大于 的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于或等于 的元素,有的也能发出射线.
[物理观念] 三种射线的比较
例1 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分,下列说法正确的是( )
A.一张厚的黑纸能挡住α射线,但不能挡住β射线和γ射线
B.γ射线在电场或磁场中均不偏转,是中子流
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β射线是高速电子流,但不是原来绕核旋转的核外电子
变式1 [2024·安徽芜湖一中月考] 如图所示,R是一种放射性物质,虚线框内是匀强磁场,LL'是一厚纸板,MN是荧光屏,实验时,发现在荧光屏O、P两处有亮斑,则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断,与实验相符的是( )
[反思感悟]
【要点总结】
三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较:
(1)γ射线不带电,不论在电场还是磁场中,总是沿直线传播,不发生偏转.
(2)在同一匀强磁场中,α和β粒子做匀速圆周运动.根据qvB=mv2R,得R=mvqB∝mvq.α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,如图甲所示.
(3)在同一匀强电场中,α和β粒子做类平抛运动.根据粒子在静电力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,偏移量x可表示为x=12at2=12·qEmy0v2∝qmv2,所以α射线偏离较小,β射线偏离较大,如图乙所示.
学习任务二 原子核的组成
[教材链接] 阅读教材“原子核的组成”相关内容,完成下列填空:
(1)质子的发现:卢瑟福用α粒子轰击 原子核,获得了质子.
(2)中子的发现:卢瑟福的学生 通过实验证实了中子的存在.
(3)原子核的组成:由 和 组成,它们统称为 .
(4)电荷数:原子核的电荷数Z等于原子核的 即原子序数.
(5)质量数:原子核的质量数A等于 与 的总和,等于核子数.
(6)原子核的符号
(7)同位素:核中 相同而 不同的原子,在元素周期表中处于同一位置,它们互称为 .
例2 (多选)氢有三种同位素,分别是氕(11H)、氘(12H)、氚(13H),则( )
A.它们的质子数相等
B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的化学性质相同
[反思感悟]
变式2 (多选)某种元素的原子核符号为ZAX,则( )
A.原子核的质子数为Z,中子数为A-Z
B.原子核的质子数为Z,核子数为A
C.原子核的质子数为A,中子数为Z
D.原子核的质子数为A,中子数为A-Z
【要点总结】
1.原子核(符号 ZAX)
2.基本关系
核电荷数=质子数=元素的原子序数.
质量数=核子数=质子数+中子数.
1.(天然放射现象)关于近代物理研究下列符合史实的是( )
A.居里夫人最早发现了天然放射性现象
B.天然放射性现象的发现说明原子核内部是有结构的
C.阴极射线的发现揭示了原子核具有复杂的内部结构
D.在α粒子散射实验中,大部分α粒子穿过金箔后应该会有明显偏转
2.(三种射线的特点) [2024·广西南宁二中月考] 如图所示,某放射性元素释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A.①和④是α射线,它们有很强的穿透本领
B.③和⑥是β射线,它们是高速电子流
C.②和⑤是γ射线,它们由原子核外的内层电子跃迁产生
D.③和④是α射线,它们有很强的电离本领
3.(原子核的组成)(多选)下列说法正确的是( )
A. mnX与m-1nY互为同位素
B. mnX与mn-1X互为同位素
C. mnX与m-2n-2Y中子数相同
D. 92235U核内有92个质子,235个中子
4.(三种射线的特点)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.②来自于原子核外的电子
B.①的电离作用最强,是一种电磁波
C.③的电离作用较强,是一种电磁波
D.③的电离作用最弱
5.(原子核的组成)[2024·深圳中学月考] 已知镭的原子序数是88,原子核的质量数是226.则:
(1)镭核中有多少个质子?多少个中子?
(2)镭核所带的电荷量是多少?
(3)若镭原子呈中性,它的核外有多少个电子?
(4)88228Ra是镭的一种同位素,让 88226Ra和 88228Ra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?
第五章 原子核
1 原子核的组成
[教材链接] (1)贝克勒尔 (2)射线 放射性元素 天然放射现象 (3)83 83
例1 ACD [解析] 由三种射线的本质和特点可知,α射线贯穿本领最弱,一张黑纸就能挡住,但黑纸挡不住β射线和γ射线,故A正确;γ射线是一种电磁波,不是中子流,故B错误;三种射线中α射线电离作用最强,故C正确;β射线是高速电子流,来源于原子核,故D正确.
变式1 C [解析] 由三种射线的本质知,γ射线在磁场中不偏转,O处亮斑为γ射线,能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线,再根据偏转方向,结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向里,正确选项为C.
[教材链接] (1)氮 (2)查德威克 (3)质子 中子 核子 (4)质子数 (5)质子数 中子数 (7)质子数 中子数 同位素
例2 ABD [解析] 氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数均相等,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相等,A、B正确,C错误;同位素的化学性质相同,只是物理性质不同,D正确.
变式2 AB [解析] ZAX 的质量数为A,质子数为Z,故C、D错误;质量数=质子数+中子数,所以中子数是A-Z,故A正确;核子数=质子数+中子数,则核子数等于质量数,为A,故B正确.
随堂巩固
1.B [解析] 最早发现天然放射现象的是贝克勒尔,A错误.天然放射现象是放射性元素自发地发出射线的现象,由于这一现象与元素的化学状态无关,所以天然放射现象说明原子核内部是有结构的,B正确.阴极射线的发现揭示了原子具有结构,C错误.在α粒子散射实验中,只有极少部分α粒子穿过金箔后有明显偏转,D错误.
2.D [解析] α射线实质为氦核流,带正电,有很强的电离本领;β射线为高速电子流,带负电;γ射线为高频电磁波,不带电,有很强的穿透本领,但不是原子核外的内层电子跃迁产生.根据电荷所受电场力特点可知:①为β射线,②为γ射线,③为α射线.根据左手定则可知,α射线受到的洛伦兹力向左,故④是α射线;β射线受到的洛伦兹力向右,故⑥是β射线;γ射线在磁场中不受磁场的作用力,不会发生偏转,故⑤是γ射线,γ射线来自于原子核.故D正确.
3.BC [解析] mnX与 m-1nY的质子数不同,不是互为同位素,A错误;mnX与mn-1X的质子数都为m,而质量数不同,所以互为同位素,B正确;mnX内中子数为n-m,m-2n-2Y内中子数为(n-2)-(m-2)=n-m,所以中子数相同,C正确;92235U核内有235-92=143个中子,而不是235个中子,故D错误.
4.D [解析] 三种射线均来自于原子核内,A错误;从图中可看出,一张纸能挡住①,则①一定是α射线,其贯穿本领最差,电离能力最强,但不是电磁波,而是高速α粒子流,B错误;铝板能挡住②,而不能挡住③,说明③一定是γ射线,其电离能力最弱,贯穿本领最强,C错误,D正确.
5.(1)88 138 (2)1.408×10-17 C (3)88 (4)113114
[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)镭核所带的电荷量
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C.
(3)中性原子核外电子数等于核电荷数等于质子数,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由洛伦兹力提供,故有qvB=mv2r,r=mvqB,因为两种同位素具有相同的核电荷数,但质量数不同,故r226r228=226228=113114.
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速α粒子流
高速电子流
光子流(高频电磁波)
带电荷量
2e
-e
0
质量
4mp,mp=1.67×10-27 kg
mp1836
静止质量为零
速度
0.1c
接近c
c
在电场或磁场中
偏转
与α射线反向偏转
不偏转
贯穿本领
最弱,用一张纸能挡住
较强,穿透几毫米厚的铝板
最强,穿透几厘米厚的铅板
电离作用
最强
较弱
最弱
磁场方向
到达O点射线
到达P点射线
A
竖直向上
β射线
α射线
B
竖直向下
α射线
β射线
C
垂直线面向里
γ射线
β射线
D
垂直线面向外
β射线
γ射线