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第五章　原子核與基本粒子
1　原子核的組成
(分值：60分)
1~7題每題6分，共42分
考點一　原子核的組成
1.盧瑟福發現質子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據是(　　　　)
A.原子核外電子數與質子數相等
B.原子核的質量大約是質子質量的整數倍
C.原子核的核電荷數只是質量數的一半或少一些
D.質子和中子的質量幾乎相等
2.(2023·瀘州市高二檢測)在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，一個鉛原子質量數為207，下列說法正確的是(　　　　)
A.核外有82個電子，核內有207個質子
B.核外有82個電子、核內有82個質子
C.核內有82個質子、207個中子
D.核內有125個核子
3.(2023·北京昌平區期末)2022年10月，中國科學院近代物理研究所使用蘭州重離子加速器與中國超重元素研究加速器裝置，成功合成了新核素錒204Ac)，錒204的中子數為(　　　　)
A.115 B.89
C.204 D.293
考點二　同位素
4.人類探測月球發現，在月球的土壤中含有較豐富的質量數為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應表示為(　　　　)
A.He B.He
C.He D.He
5.鐳Ra是鐳Ra的一種同位素，下列說法正確的是(　　　　)
A.它們具有相同的質子數和不同的質量數
B.它們具有相同的中子數和不同的原子序數
C.它們具有相同的核電荷數和不同的質子數
D.它們具有相同的核外電子數和不同的化學性質
考點三　核力
6.(多選)關于核力，下列說法中正確的是(　　　　)
A.核力是一種特殊的萬有引力
B.原子核內只有質子和質子間有核力作用，而中子和中子之間、質子和中子之間則沒有核力作用
C.核力是原子核穩定存在的原因
D.核力是一種短程強相互作用
7.下列關于原子核中質子和中子的說法，正確的是(　　　　)
A.原子核中質子數和中子數一定相等
B.原子序數大的原子核里，質子數比中子數多
C.質子和中子之間有庫侖力
D.由于核力的作用范圍是有限的，不可能無節制地增大原子核而使其仍穩定存在
8題6分，9題12分，共18分
8.(多選)質子數與中子數互換的核互為鏡像核，例如He是H的鏡像核，同樣H也是He的鏡像核。下列說法正確的是(　　　　)
A.N和C互為鏡像核
B.N和O互為鏡像核
C.N和O互為鏡像核
D.互為鏡像核的兩個核質量數相同
9.(12分)原子序數為117的元素Ts有兩種同位素，其中一種有176個中子，而另一種有177個中子，則：
(1)(4分)該元素兩種同位素的原子核的核電荷數各為多少？原子的核外電子數各為多少？
(2)(4分)該元素兩種同位素的原子核的質量數各為多少？
(3)(4分)該元素的兩種同位素用原子核符號如何表示？
答案精析
1.C　［原子核如果只是由質子組成，那么原子核質量與質子質量的比值(即質量數)應該與原子核電荷量與質子電荷量的比值(即電荷數)相等，但原子核的核電荷數少于或等于質量數的一半，所以，原子核內除了質子，還可能有一種質量與質子質量相等，但不帶電的中性粒子，即中子。故選C。］
2.B　［在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，即一個鉛原子中有82個質子，由于原子是電中性的，則核外電子數也為82。根據質量數(核子數)等于質子數與中子數之和可知，鉛原子核的中子數為207-82=125，故選項B正確。］
3.A　［由Ac可知錒204的質子數為89，則中子數為204-89=115，選項A正確。］
4.B　［同一元素的兩種同位素質子數相同而中子數不同，則氦的該種同位素質子數一定為2，質量數為3，故可寫作He，故選B。］
5.A　［鐳Ra的質子數與核電荷數均為88，質量數為228，鐳Ra的質子數與核電荷數均為88，質量數為226，兩者具有相同的質子數和不同的質量數，A正確，C錯誤；的原子序數為88，中子數為228-88=140，的原子序數為88，中子數為226-88=138，兩者具有不同的中子數和相同的原子序數，B錯誤；原子的核外電子數與核內質子數相等，而核外電子數決定了原子的化學性質，兩者質子數相等，則具有相同的核外電子數與化學性質，D錯誤。］
6.CD　［核力與萬有引力、庫侖力的性質不同，核力是短程力，是核子間的強相互作用，作用范圍約10-15 m，原子核的直徑數量級為10-15 m，所以核力只存在于相鄰的核子之間，核力是原子核穩定存在的原因，故選C、D。］
7.D　［原子核中質子數和中子數不一定相等，特別是在原子序數較大的原子核中，中子數比質子數多，質子和中子之間只有核力，沒有庫侖力，故A、B、C錯誤；由于核力是短程力，原子核不可能無節制地增大，故D正確。］
8.ACD　［根據鏡像核的定義及質量數A等于質子數Z和中子數N之和，可知N和C的質子數與中子數互換了，互為鏡像核；和O的質子數與中子數互換了，互為鏡像核，故A、C正確；的質子數為7，中子數為8，而O的質子數和中子數都為8，沒有互換，不是鏡像核，故B錯誤；互為鏡像核的質子數與中子數互換，質子數與中子數之和不變，所以互為鏡像核的兩個核質量數相同，故D項正確。］
9.(1)均為117　均為117　(2)293　294　(3TsTs
解析　(1)元素的原子序數等于該元素原子核的核電荷數，等于核內質子數。故Ts元素的核電荷數和核內質子數均為117，原子核外電子數等于核內質子數，也為117。
(2)原子核的質量數等于質子數與中子數之和，故該元素中子數為176的原子核的質量數為117+176=293，中子數為177的原子核的質量數為117+177=294。
(3)中子數為176的原子核的符號為Ts，中子數為177的原子核的符號為Ts。1　原子核的組成
［學習目標］　1.知道原子核的組成，會正確書寫原子核符號(重點)。2.知道同位素的概念，了解同位素的性質。3.了解核力的概念和特點。
一、原子核的組成
1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。
(1)人們用α粒子轟擊多種原子核，都打出了質子，說明了什么問題？
(2)絕大多數原子核的質量數都大于其質子數(質子質量約占原子核質量的一半)，說明了什么問題？
1.質子p：
(1)1919年，　　　　　　用α粒子轟擊氮原子核發現了　　　　。
(2)質子帶　　　　電，電荷量與一個電子電荷量相同。
2.中子n：
盧瑟福猜想，原子核內可能還存在著一種電中性的粒子，稱為中子，它的質量幾乎與質子　　　　，　　　　　　　　通過實驗證實了中子的存在。
3.原子核的組成：原子核由　　　　和　　　組成，質子和中子統稱為　　　　。 　
4.原子核的表示
(1)核電荷數Z：原子核所帶的電荷數等于它的　　　　數。
(2)原子核的質量數A：原子核中的　　　　　　　　和　　　　　　　　的和用A表示，即A=Z+N，A叫原子核的質量數。
(3)原子核通常用符號　　　　　　表示，其中X表示該核所屬的　　　　　　　　符號，在元素符號的左下角和左上角分別標出　　　　　　和　　　　　　　　，如圖。
5.原子核的質量常用原子質量單位u來表示，1 u=1.660 559×10-27 kg。
例1　已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226，試問：
(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？
(2)鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是多少？(e=1.6×10-19 C)
(3)鐳原子核外有幾個電子？
二、同位素
1.同位素
原子序數　　　　而中子數　　　　的原子核互稱為同位素。例如：氫有三種同位素氕、氘、氚，符號是。
2.性質：同位素具有相同的　　　　性質，但由于中子數不同，它們的某些　　　　性質會有所不同，因此用途也有所不同。例如U和U，都是鈾元素，前者是核電站的關鍵原料，而后者往往是核電站的廢料。
例2　(多選)下列說法正確的是(　　)
AX與Y互為同位素
BX與Y互為同位素
CX與Y中子數相同
DU核內有92個質子，235個中子
三、核力
原子核是由中子和質子構成的(如圖)。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？
1.核力：　　　　之間的相互作用力，稱為核力，它屬于四種基本相互作用中的　　　　　。
2.核力是強相互作用的一種表現，它使得原子核緊密地結合在一起，形成穩定的原子核。
3.核力是短程力，作用范圍只有10-15 m，即原子核的大小，超過這個限度，這種相互作用實際上已經不存在了。
4.四種基本相互作用
1.試估算兩個質子之間的萬有引力和庫侖力的大小。假設兩個質子間的距離為8×10-16 m，質子的質量大約是電子的1 800倍，已知電子質量約為9.1×10-31 kg，引力常量G=6.7×10-11 N·m2/kg2，靜電力常量k=9.0×109 N·m2/C2，基本電荷e=1.6×10-19 C。萬有引力能將核子聚集在一起嗎？
2.為什么質量數較大的穩定原子核中的中子數多于質子數？
(1)核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發生。(　　)
(2)原子核中，質子與質子間有核力，質子和中子間沒有核力。(　　)
(3)在原子核中，質子數和中子數總是相等的。(　　)
(4)核外電子與原子核間的萬有引力和庫侖力大小相當。(　　)
答案精析
一、
(1)說明質子是原子核的組成部分。
(2)說明原子核中除了質子外還有其他粒子。
梳理與總結
1.(1)盧瑟福　質子　(2)正
2.相等　查德威克
3.質子　中子　核子
4.(1)質子　(2)中子數N　質子數Z
(3X　化學元素　電荷數　質量數
例1　(1)88　138　(2)88　1.408×10-17 C　(3)88
解析　(1)原子序數與核內質子數、核電荷數、原子的核外電子數都是相等的。原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和，鐳核中的質子數等于原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數與質子數之差，即：
N=226-88=138。
(2)鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是：Z=88
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)核外電子數等于核電荷數，故核外電子數為88。
二、
1.相同　不同
2.化學　物理
例2　BC　［核與Y核的質子數不同，不是互為同位素，A錯誤；核與Y核質子數都為m，而質量數不同，則中子數不同，所以互為同位素，B正確；核內中子數為n-m，核內中子數為(n-2)-(m-2)=n-m，所以中子數相同，C正確；核內有143個中子，而不是235個中子，D錯誤。］
三、
質子之間除了庫侖斥力外還存在著核力作用。
梳理與總結
1.核子　強相互作用
討論交流
1.兩質子間的庫侖斥力為：
F電=k=9.0×109× N=360 N
兩質子間的萬有引力為：
F萬=G=6.7×10-11× N≈2.8×10-34 N
F電 F萬，所以萬有引力不能將核子聚集在一起。
2.質子之間除了核力外，還有正電荷之間的庫侖斥力，而中子和質子之間只有核力，沒有庫侖斥力。質量數較大的原子核中，中子數較多，可以緩解質子之間的庫侖斥力的影響，因此質量數較大、質子數相對較多的原子核中，就需要更多的中子來維持核的穩定，因此，在質量數較大而穩定的原子核中，中子數量多于質子。
易錯辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×(共40張PPT)
DIWUZHANG
第五章
1　原子核的組成
1.知道原子核的組成，會正確書寫原子核符號(重點)。2.知道同位素的概念，了解同位素的性質。
3.了解核力的概念和特點。
學習目標
一、原子核的組成
二、同位素
課時對點練
三、核力
內容索引
原子核的組成
一
1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。
(1)人們用α粒子轟擊多種原子核，
都打出了質子，說明了什么問題？
答案　說明質子是原子核的組成部分。
(2)絕大多數原子核的質量數都大于其質子數(質子質量約占原子核質量的一半)，說明了什么問題？
答案　說明原子核中除了質子外還有其他粒子。
1.質子p：
(1)1919年， 用α粒子轟擊氮原子核發現了 。
(2)質子帶 電，電荷量與一個電子電荷量相同。
2.中子n：
盧瑟福猜想，原子核內可能還存在著一種電中性的粒子，稱為中子，它的質量幾乎與質子 ， 通過實驗證實了中子的存在。
3.原子核的組成：原子核由 和 組成，質子和中子統稱為 。
梳理與總結
盧瑟福
質子
正
相等
查德威克
質子
中子
核子
4.原子核的表示
(1)核電荷數Z：原子核所帶的電荷數等于它的 數。
(2)原子核的質量數A：原子核中的 和 的和用A表示，即A=Z+N，A叫原子核的質量數。
(3)原子核通常用符號____表示，其中X表示該核所屬的 符號，在元素符號的左下角和左上角分別標出 和 ，如圖。
質子
中子數N
質子數Z
X
化學元素
電荷數
質量數
5.原子核的質量常用原子質量單位u來表示，1 u=1.660 559×10-27 kg。
　已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226，試問：
(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？
例1
答案　88　138
原子序數與核內質子數、核電荷數、原子的核外電子數都是相等的。原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和，鐳核中的質子數等于原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數與質子數之差，即：
N=226-88=138。
(2)鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是多少？(e=1.6×10-19 C)
答案　88　1.408×10-17 C
鐳核的核電荷數和所帶的電荷量分別是：Z=88
Q=Ze=88×1.6×10-19 C=1.408×10-17 C。
(3)鐳原子核外有幾個電子？
答案　88
核外電子數等于核電荷數，故核外電子數為88。
返回
同位素
二
1.同位素
原子序數 而中子數 的原子核互稱為同位素。例如：氫有三種同位素氕、氘、氚，符號是
2.性質：同位素具有相同的 性質，但由于中子數不同，它們的某些
性質會有所不同，因此用途也有所不同。例如U和U，都是鈾元素，前者是核電站的關鍵原料，而后者往往是核電站的廢料。
相同
不同
化學
物理
　(多選)下列說法正確的是
AX與Y互為同位素
BX與Y互為同位素
CX與Y中子數相同
DU核內有92個質子，235個中子
例2
√
√
核與Y核的質子數不同，不是互為同位素，A錯誤；
核與Y核質子數都為m，而質量數不同，則中子數不同，所以互為同位素，B正確；
核內中子數為n-m，核內中子數為(n-2)-(m-2)=n-m，所以中子數相同，C正確；
核內有143個中子，而不是235個中子，D錯誤。
返回
核力
三
原子核是由中子和質子構成的(如圖)。在原子核那樣狹小的空間里，是什么力量把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？
答案　質子之間除了庫侖斥力外還存在著核力作用。
1.核力： 之間的相互作用力，稱為核力，它屬于四種基本相互作用中的 。
2.核力是強相互作用的一種表現，它使得原子核緊密地結合在一起，形成穩定的原子核。
3.核力是短程力，作用范圍只有10-15 m，即原子核的大小，超過這個限度，這種相互作用實際上已經不存在了。
梳理與總結
核子
強相互作用
4.四種基本相互作用
1.試估算兩個質子之間的萬有引力和庫侖力的大小。假設兩個質子間的距離為8×10-16 m，質子的質量大約是電子的1 800倍，已知電子質量約為9.1×10-31 kg，引力常量G=6.7×10-11 N·m2/kg2，靜電力常量k=9.0×
109 N·m2/C2，基本電荷e=1.6×10-19 C。萬有引力能將核子聚集在一起嗎？
討論交流
答案　兩質子間的庫侖斥力為：
F電=k=9.0×109× N=360 N
兩質子間的萬有引力為：
F萬=G=6.7×10-11× N≈2.8×10-34 N
F電 F萬，所以萬有引力不能將核子聚集在一起。
2.為什么質量數較大的穩定原子核中的中子數多于質子數？
答案　質子之間除了核力外，還有正電荷之間的庫侖斥力，而中子和質子之間只有核力，沒有庫侖斥力。質量數較大的原子核中，中子數較多，可以緩解質子之間的庫侖斥力的影響，因此質量數較大、質子數相對較多的原子核中，就需要更多的中子來維持核的穩定，因此，在質量數較大而穩定的原子核中，中子數量多于質子。
(1)核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發生。(　　)
(2)原子核中，質子與質子間有核力，質子和中子間沒有核力。
(　　)
(3)在原子核中，質子數和中子數總是相等的。(　　)
(4)核外電子與原子核間的萬有引力和庫侖力大小相當。(　　)
×
√
×
×
返回
課時對點練
四
考點一　原子核的組成
1.盧瑟福發現質子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據是
A.原子核外電子數與質子數相等
B.原子核的質量大約是質子質量的整數倍
C.原子核的核電荷數只是質量數的一半或少一些
D.質子和中子的質量幾乎相等
1
2
3
4
5
6
7
8
9
基礎對點練
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
原子核如果只是由質子組成，那么原子核質量與質子質量的比值(即質量數)應該與原子核電荷量與質子電荷量的比值(即電荷數)相等，但原子核的核電荷數少于或等于質量數的一半，所以，原子核內除了質子，還可能有一種質量與質子質量相等，但不帶電的中性粒子，即中子。故選C。
2.(2023·瀘州市高二檢測)在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，一個鉛原子質量數為207，下列說法正確的是
A.核外有82個電子，核內有207個質子
B.核外有82個電子、核內有82個質子
C.核內有82個質子、207個中子
D.核內有125個核子
√
1
2
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7
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1
2
3
4
5
6
7
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9
在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，即一個鉛原子中有82個質子，由于原子是電中性的，則核外電子數也為82。根據質量數(核子數)等于質子數與中子數之和可知，鉛原子核的中子數為207-82=125，故選項B正確。
3.(2023·北京昌平區期末)2022年10月，中國科學院近代物理研究所使用蘭州重離子加速器與中國超重元素研究加速器裝置，成功合成了新核素錒204Ac)，錒204的中子數為
A.115 B.89
C.204 D.293
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
由Ac可知錒204的質子數為89，則中子數為204-89=115，選項A正確。
考點二　同位素
4.人類探測月球發現，在月球的土壤中含有較豐富的質量數為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應表示為
A.He B.He
C.He D.He
1
2
3
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√
同一元素的兩種同位素質子數相同而中子數不同，則氦的該種同位素質子數一定為2，質量數為3，故可寫作He，故選B。
5.鐳Ra是鐳Ra的一種同位素，下列說法正確的是
A.它們具有相同的質子數和不同的質量數
B.它們具有相同的中子數和不同的原子序數
C.它們具有相同的核電荷數和不同的質子數
D.它們具有相同的核外電子數和不同的化學性質
1
2
3
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√
1
2
3
4
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鐳Ra的質子數與核電荷數均為88，質量數為228，鐳Ra的質子數與核電荷數均為88，質量數為226，兩者具有相同的質子數和不同的質量數，A正確，C錯誤；
的原子序數為88，中子數為228-88=140，的原子序數為88，中子數為226-88=138，兩者具有不同的中子數和相同的原子序數，B錯誤；
原子的核外電子數與核內質子數相等，而核外電子數決定了原子的化學性質，兩者質子數相等，則具有相同的核外電子數與化學性質，D錯誤。
考點三　核力
6.(多選)關于核力，下列說法中正確的是
A.核力是一種特殊的萬有引力
B.原子核內只有質子和質子間有核力作用，而中子和中子之間、質子和
中子之間則沒有核力作用
C.核力是原子核穩定存在的原因
D.核力是一種短程強相互作用
1
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√
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1
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核力與萬有引力、庫侖力的性質不同，核力是短程力，是核子間的強相互作用，作用范圍約10-15 m，原子核的直徑數量級為10-15 m，所以核力只存在于相鄰的核子之間，核力是原子核穩定存在的原因，故選C、D。
7.下列關于原子核中質子和中子的說法，正確的是
A.原子核中質子數和中子數一定相等
B.原子序數大的原子核里，質子數比中子數多
C.質子和中子之間有庫侖力
D.由于核力的作用范圍是有限的，不可能無節制地增大原子核而使其仍
穩定存在
√
1
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1
2
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原子核中質子數和中子數不一定相等，特別是在原子序數較大的原子核中，中子數比質子數多，質子和中子之間只有核力，沒有庫侖力，故A、B、C錯誤；
由于核力是短程力，原子核不可能無節制地增大，故D正確。
8.(多選)質子數與中子數互換的核互為鏡像核，例如He是H的鏡像核，同樣H也是He的鏡像核。下列說法正確的是
AN和C互為鏡像核
BN和O互為鏡像核
CN和O互為鏡像核
D.互為鏡像核的兩個核質量數相同
1
2
3
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5
6
7
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√
能力綜合練
√
√
1
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6
7
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9
根據鏡像核的定義及質量數A等于質子數Z和中子數N之和，可知N和C的質子數與中子數互換了，互為鏡像核；和O的質子數與中子數互換了，互為鏡像核，故A、C正確；
的質子數為7，中子數為8，而O的質子數和中子數都為8，沒有互換，不是鏡像核，故B錯誤；
互為鏡像核的質子數與中子數互換，質子數與中子數之和不變，所以互為鏡像核的兩個核質量數相同，故D項正確。
9.原子序數為117的元素Ts有兩種同位素，其中一種有176個中子，而另一種有177個中子，則：
(1)該元素兩種同位素的原子核的核電荷數各為多少？原子的核外電子數各為多少？
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答案　均為117　均為117
元素的原子序數等于該元素原子核的核電荷數，等于核內質子數。故Ts元素的核電荷數和核內質子數均為117，原子核外電子數等于核內質子數，也為117。
(2)該元素兩種同位素的原子核的質量數各為多少？
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答案　293　294
原子核的質量數等于質子數與中子數之和，故該元素中子數為176的原子核的質量數為117+176=293，中子數為177的原子核的質量數為117+177=294。
(3)該元素的兩種同位素用原子核符號如何表示？
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答案　　
中子數為176的原子核的符號為Ts，中子數為177的原子核的符號為Ts。
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