第一节 原子核的组成
课堂探究
探究 一天然放射现象的意义和三种射线的研究
问题导引
天然放射性的发现打开了核物理的大门。在天然放射现象中，发射出的射线是什么呢？
提示：α射线、β射线、γ射线。
名师精讲
1．研究放射性的意义：放射性元素能自发地发出射线，不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。
2．三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电带子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫作α射线、β射线、γ射线。
3．三种射线的性质、特征比较
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
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)
静止质
量为零
速度
0.1c
0.99c
c
在电场或
磁场中
偏转
与α射线
反向偏转
不偏转
穿透能力
最弱
(用纸能
挡住)
较强
(穿透几毫
米厚的铝板)
最强
(穿透几厘
米厚的铅板)
对空气的
电离作用
很强
较弱
很弱
通过胶片
感光
感光
感光
警示(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转。
3
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转。
【例题1】
如图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则X可能是( )
A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源
解析：由三种射线的本质和性质可以判断：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。
答案：C
反思三种射线的性质以及α粒子、β粒子在电场、磁场中的偏转方向和偏转的程度是解决这类问题的关键。
探究二原子核的组成
问题导引
一个铅原子质量数为207，其核外电子是多少？中子数又是多少？
提示：在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中间有82个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反，电量相等，故核外电子数和核内质子数同为82个。又因为质量数等于质子数与中子数之和，所以铅原子核的中子数为207－82＝125(个)。
名师精讲
1．原子核的组成
原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电。不同的原子核内质子和中子的个数不一定相同。
2．原子核的符号和数量关系
(1)符号：X。
(2)基本关系：电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数。
质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
3．同位素
3
(1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。
(2)化学性质的决定因素：原子核的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质。
警示(1)质子、中子统称为核子。
(2)原子核的电荷数都是质子电荷的整数倍，用Z表示电荷数。
(3)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数。原子核的质量数就是核内的核子数。
【例题2】 已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226。试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它的核外有几个电子？
(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra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：原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的。原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和。
(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(核电荷数Z)之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。
(2)镭核所带电荷量：
Q＝Ze＝88×1.60×10－19 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qvB＝m，r＝，因为两种同位素具有相
同的核电荷数，但质量数不同，故＝＝。
答案：(1)88,138 (2)1.41×10－17 C (3)88
(4)113∶114
反思核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量。
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