文档内容
5.1 原子核的组成
目录
【学习目标】.....................................................................................................................................................................................1
【思维导图】.....................................................................................................................................................................................2
【知识梳理】.....................................................................................................................................................................................2
知识点1：天然放射现象......................................................................................................................................................2
知识点2：射线的本质与性质.............................................................................................................................................3
知识点3：原子核的组成......................................................................................................................................................5
【方法技巧】.....................................................................................................................................................................................7
方法技巧1射线在电场中和磁场中偏转情况的比较...................................................................................................7
方法技巧2判断三种射线性质的方法..............................................................................................................................7
方法技巧3 原子核的“数”与“量”.........................................................................................................................................7
【巩固训练】.....................................................................................................................................................................................7
【学习目标】
学习目标：
1.了解放射性及放射性元素的概念。知道天然放射现象及其规律。
2.理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点。
3.了解原子核的组成，理解同位素的概念。知道原子核的表示方法，掌握原子序数、核电荷数、质量数
之间的关系。
学习重点：
1.三种射线的本质，知道其特点。
2.原子核的组成和同位素的概念，会正确书写原子核符号。
学习难点：
1. 理解三种射线的本质，知道其特点。【思维导图】
【知识梳理】
知识点 1：天然放射现象
1．天然放射现象
(1)1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使
照相底片感光。
(2)物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线
的现象，叫作天然放射现象。
(3)原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射
线。
(4)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
【典例1】（单选）发现天然放射现象的意义在于使人类认识到( )
A. 原子具有一定的结构 B. 原子核具有复杂的结构C. 原子核中含有质子D. 原子核中含有质子和中子
【典例2】（单选）物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说
法正确的是( )
A. 电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B. 天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C. 𝛼粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D. 密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【变式1】（单选）下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是( )
A. 光电效应 B. 𝛼粒子的散射 C. 天然放射现象 D. 康普顿效应
【变式2】（单选）下列说法中正确的是( )
A. 爱因斯坦最早提出能量量子化概念
B. 德布罗意提出实物粒子具有波动性
C. 玻尔提出的原子理论否定了原子的核式结构
D. 贝克勒尔发现天然放射现象说明原子具有复杂的结构
【变式3】（单选）关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从探索天然放射现象入手，
一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是( )
A. 法国物理学家贝克勒尔发现了𝑋射线
B. 德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出𝛼射线
C. 卢瑟福用𝛼粒子轰击氮原子核，发现了质子
D. 居里夫妇通过实验发现了中子
知识点 2：射线的本质与性质
1．射线的本质
1
(1)α射线：是α粒子流，速度可达到光速的 ，其电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几
10
厘米，用一张纸就能把它挡住。
(2)β射线：是电子流，速度可以接近光速，它的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也
能穿透几毫米厚的铝板。
(3)γ射线：是一种电磁波，波长很短的光子，在10－10 m以下，它的电离作用更弱，穿透能力更强，
甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
(4)射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的。【归纳总结】
α、β、γ三种射线的性质、特征比较
种 类 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
m
质 量 4m(m＝1.67×10－27 kg) p 静止质量为零
p p
1 836
速 率 0.1c 0.99c c
较强，能穿透几毫米厚的 最强，能穿透几厘米厚的
穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住
铝板 铅板
电离作用 很强 较弱 很弱
【典例1】（单选）钍元素衰变时会放出𝛽粒子，其中𝛽粒子是( )
A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. 光子
【典例2】（单选）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。把
放射源铀放入铅做成的容器中，会有射线从容器的小孔中射出，在射线经过的空间施加磁场，发现射
线分裂成三束，如图所示。𝑎、𝑏、𝑐三种射线分别是( )
A. 𝛼射线、𝛽射线、𝛾射线 B. 𝛼射线、𝛾射线、𝛽射线
C. 𝛽射线、𝛾射线、𝛼射线 D. 𝛽射线、𝛼射线、𝛾射线
【变式1】（多选）关于放射性元素发出的三种射线，下列说法正确的是( )
A. 𝛼粒子就是氢原子核，它的穿透本领很强
B. 𝛽射线是电子流，其速度接近光速
C. 𝛾射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板
D. 三种射线中，𝛼射线的电离本领最弱，𝛾射线的电离本领最强【变式2】（单选）下列射线中属于电磁波的是( )
A. 𝛼射线 B. 𝛽射线 C. 𝛾射线 D. 阴极射线
【变式3】（单选）如图所示，曲线𝑎、𝑏、𝑐、𝑑为气泡室中某放射性物质发生衰变放出的部分粒子的径
迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向外。下列判断正确的是( )
A. 𝑎、𝑏为𝛾粒子的径迹 B. 𝑐、𝑑为𝛾粒子的径迹
C. 𝑎、𝑏为𝛽粒子的径迹 D. 𝑐、𝑑为𝛽粒子的径迹
知识点 3：原子核的组成
1．质子与中子的发现
(1).质子的发现：1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核发现了质子，质子是原子核的组
成部分。
(2).中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，叫作中
子。查德威克通过实验证实了这个猜想。
2．原子核的组成
(1).原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
(2).原子核的符号
(3).同位素：核中质子数相同而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。例如，氢有三种同位素，分别叫作氕、氘、氚，符号分别是1H、2H、3H。
1 1 1
【归纳总结】
1.原子核(符号 𝐴X)
𝑍
: , 10―15~10―14 m
大小很小半: 径的数𝑒量=级+1为.6×10―19C
原子核 质子𝑚电 p 荷=量1.672 621 898×10―27 kg
质量: 0
组成
中子𝑚电荷=量1.为674 927 471×10―27 kg
n
质量
2.基本关系
（1）核电荷数＝质子数（Z）＝元素的原子序数＝核外电子数。
（2）质量数（A）＝核子数＝质子数＋中子数。
【典例1】（单选）2024年10月15日，嫦娥六号从月球背面带回的样品完成鉴定，样品中 3𝐻𝑒的含量十
2
分丰富，是核聚变的理想材料。 3𝐻𝑒的质子数与中子数分别为( )
2
A. 2和3 B. 3和2 C. 1和2 D. 2和1
【典例2】（单选）卢瑟福发现质子后，猜想原子核中还有中子的存在，他的主要依据是( )
A．原子核外电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
【变式1】在某种元素 中，质子数为（ ），中子数为（ ）。 222𝑅𝑛核的质子数为（ ），中子数为
86
（ ），质量数为（ ），核电荷数为（ ）。
【变式2】（单选）2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研
究加速器装置，成功合成了新核素锕204( 204𝐴𝑐)，锕204的中子数为( )
89
A. 115 B. 89 C. 204 D. 293
【变式3】（单选）在研究原子核结构的过程中，人们首先发现了质子，之后就认定原子核中一定还存
在另外不同种类的粒子(后来把它称为中子)，理由是( )
A. 质子不带电，原子核带正电 B. 质子带正电，原子核也带正电
C. 质子的质量小于原子核的质量 D. 质子的电荷量小于原子核的电荷量【方法技巧】
方法技巧 1 射线在电场中和磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏转距离较小，β射线偏转距离较大，γ射线不偏转，如图甲所示。
(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，如图乙所示。
方法技巧 2 判断三种射线性质的方法
(1)射线的电性：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电。α、β是实物粒子，而γ射线是光子
流，它是波长很短的电磁波。
(2)射线的偏转：在电场或磁场中，通过其受力及运动轨迹半径的大小来判断α和β射线偏转方向，由
于γ射线不带电，故运动轨迹仍为直线。
(3)射线的穿透能力：α粒子穿透能力较弱，β粒子穿透能力较强，γ射线穿透能力最强，而电离作用
相反。
方法技巧 3 原子核的“数”与“量”
(1)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。
(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同。原子核内质子和中子的总数叫作核的质
量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和。
【巩固训练】
一、单选题。1.在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。关于物理学史，下列
叙述与事实相符合的是( )
A. 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B. 汤姆生通过𝛼粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
C. 贝克勒尔发现天然放射现象，说明了原子核有复杂的内部结构
D. 玻尔通过实验提出了玻尔原子模型并成功解释了所有原子的光谱
2.下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A. 𝛼粒子的穿透能力比𝛽粒子的穿透能力强
B. 天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构
C. 紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电
子的最大初动能不变
D. 按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小
3.如图所示，放射性元素镭放射出𝛼、𝛽、𝛾三种射线，虚线内是匀强磁场，其方向垂直纸面向外。能正
确反映三种射线在磁场中运动轨迹的是( )
A. B.
C. D.
4．2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次
在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能𝛾射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子
分布其中，最高达到2千万亿电子伏。关于𝛾射线，下列说法正确的是( )
A. 电子发生轨道跃迁时可以产生𝛾射线
B. 𝛾射线是波长很长、频率很小的光子流C. 𝛾射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大
D. 𝛾射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响
5.如图所示是𝛼、𝛽、𝛾三种射线穿透能力的示意图，下列说法正确的是( )
A. 甲为𝛼射线，它的贯穿能力和电离能力都很弱
B. 乙为 𝛽射线，它是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流
C. 丙为𝛾射线，它在真空中的传播速度是3.0×108𝑚/𝑠
D. 以上说法都不对
二、多选题。
6.关于𝛼、𝛽、𝛾三种射线，下列说法正确的是( )
A. 三种射线都是电磁波 B. 三种射线在真空中传播速度相等
C. 三种射线在匀强磁场中可能都不偏转 D. 三种射线在匀强电场中可能都不偏转
7.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板𝐴、𝐵分别与电源的两极𝑎、𝑏
连接，位于𝐴、𝐵两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知𝛼射线、𝛽
1
射线的速度分别约为0.1𝑐、0.99𝑐(𝑐是真空中的光速)，𝛽射线即高速电子的质量约为质子质量的 。不
1836
考虑相对论效应，下列判断正确的有( )
A. 𝑎为电源正极 B. 𝑎为电源负极
C. 到达𝐴板的为𝛽射线 D. 到达𝐴板的为𝛼射线
8. 人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要
原料之一。氦的该种同位素应表示为( )
A．4He B .3He C . 4He D. 3He
3 2 2 3
9.将𝛼、𝛽、𝛾三种射线分别垂直射入匀强磁场和匀强电场，如图所示射线偏转情况可能正确的是(已知：
1
𝑚 = 4𝑢，𝑚 = 𝑢，𝑣 = 0.1𝑐，𝑣 = 0.99𝑐)( )
𝛼 𝛽 𝛼 𝛽
1840A. B.
C. D.
10.如图所示，铅盒𝑃中的放射性物质从小孔中，不断向外辐射含有𝛼、𝛽、𝛾三
种射线的放射线(𝛼射线的速度0.1𝑐，𝛽射线的速度约为0.99𝑐)，空间未加电场
和磁场时，右边荧光屏𝑀𝑁上仅在其中心𝑂处有一光斑，若在该空间施加如图
所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，荧光屏上显示出了两个亮点，关
于此时各种射线在荧光屏上的分布情况，以下说法正确的是( )
A. 可能是𝛼、𝛾射线打在𝑂点，𝛽射线打在𝑂点上方的某一点
B. 可能是𝛼、𝛾射线打在𝑂点，𝛽射线打在𝑂点下方的某一点
C. 可能是𝛽、𝛾射线打在𝑂点，𝛼射线打在𝑂点上方的某一点
D. 可能是𝛽、𝛾射线打在𝑂点，𝛼射线打在𝑂点下方的某一点
