2019-2020学年高中物理第十九章原子核1原子核的组成课后检测含解析新人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第十九章原子核1原子核的组成课后检测含解析新人教版选修3-5

‎1　原子核的组成 记一记 原子核的组成知识体系 ‎1个现象——天然放射现象 ‎2种粒子——质子、中子 ‎3种射线——α射线、β射线、γ射线 辨一辨 ‎1.天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分．(√)‎ ‎2．α粒子是氦核，其速度可达光速的99%.(×)‎ ‎3．β射线是高速电子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板．(√)‎ ‎4．γ射线是能量很高的电磁波，电离作用很强．(×)‎ ‎5．质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子．(×)‎ ‎6．原子核的电荷数等于核内的质子数，也等于这种元素的原子序数．(√)‎ 想一想 ‎1.‎ 如图为三种射线在磁场中的运动轨迹示意图．‎ ‎(1)α射线向左偏转，β射线向右偏转，γ射线不偏转说明了什么？‎ ‎(2)α射线的偏转半径大于β射线的偏转半径说明什么问题？‎ 提示：(1)说明α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．‎ ‎(2)说明α射线比荷小于β射线的比荷．‎ ‎2．人们用α粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？‎ 绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？‎ 提示：质子是原子核的组成部分．‎ 原子核由质子和中子组成，原子核的质量数是其质子数加中子数．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 练一练 ‎1.[2019·北京丰台一模]以下事实可作为“原子核可再分”的依据的是(　　)‎ - 9 -‎ A．天然放射现象　　　　　　　B．α粒子散射实验 C．电子的发现 D．氢原子发光 解析：贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核也是有着复杂的结构的，揭示了原子核还可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；汤姆孙发现了电子，说明原子可再分；氢原子发光是能级跃迁引起的，不能说明原子核可再分．故本题应选A.‎ 答案：A ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．质子和中子的质量不等，但质量数相等 B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和 C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和 解析：质子和中子的质量不同，但质量数相同，A对；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和，B错；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量之和，D错．‎ 答案：A ‎3．(多选)天然放射性物质的射线包含三种成分，下列说法中正确的是(　　)‎ A．α射线的本质是高速氦核流 B．β射线是不带电的光子流 C．三种射线中电离作用最强的是γ射线 D．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线 解析：α射线的本质是高速氦核流，A正确．β射线是高速电子流，B错误．三种射线中电离作用最强的是α射线．C错误，一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线，D正确．‎ 答案：AD 要点一 三种射线 ‎1.与原子核内部变化有关的现象是(　　)‎ A．电离现象　　　　　　B．光电效应现象 C．天然放射现象 D．α粒子散射现象 解析：电离现象和光电效应现象都是核外电子脱离原子核的束缚，α粒子散射现象也是在原子核外进行的，没有涉及原子核内部的变化，只有天然放射现象是在原子核内部发生的．‎ 答案：C ‎2．(多选)α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场中，图中表示的射线偏转情况正确的是(　　)‎ - 9 -‎ 解析：已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向和正、负电荷在电场中受到的电场力的方向，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子的偏转半径的比值为 ＝··＝××≈370.9‎ 由此可见，A正确，B错误．带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有 x＝v0t，y＝·t2‎ 消去t可得y＝ 对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离的比值为＝··＝××＝ 由此可见，C错误，D正确．‎ 答案：AD ‎3．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A.X与Y互为同位素 B.X与Y互为同位素 C.X与Y中子数相同 D.U核内有92个质子，235个中子 解析：A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素．B选项中X核与Y核质子数都为m，而质量数不同，所以互为同位素．C选项中，X核内中子数为n－m，Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同．D选项中U核内有143个中子，而不是235个中子．‎ 答案：BC ‎4.‎ 如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为‎0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置．实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　　)‎ A．α射线和β射线的混合放射源 B．α射线和γ射线的混合放射源 C．β射线和γ射线的混合放射源 D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源 解析：将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚‎0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为‎0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源．故正确选项为B.‎ 答案：B ‎5．[2019·北京石景山区模拟]α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.000 ‎5 cm、‎0.05 cm和‎8 cm - 9 -‎ ‎，而钢板降低辐射强度的能力比铝板强一些．工业部门可以使用射线来测厚度．如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱．因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制．‎ 如果钢板的厚度需要控制为‎5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　　)‎ A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．可见光 解析：根据α、β、γ三种射线的特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱；α射线电离能力最强，穿透能力最弱，为了能够准确控制钢板的厚度，探测射线应该用γ射线，选项C正确．‎ 答案：C 要点二原子核的组成 ‎6.[2019·云南检测]如图为查德威克实验示意图，用天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道(　　)‎ A．A为中子流，B为质子流 B．A为质子流，B为中子流 C．A为γ射线，B为中子流 D．A为中子流，B为γ射线 解析：用粒子流A轰击石蜡时打出的应是质子流，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的粒子流应该是中子流．A正确．‎ 答案：A ‎7．放射性元素钴Co可以有效治疗癌症，该元素原子核内中子数与核外电子数之差是(　　)‎ A．6 B．27‎ C．33 D．60‎ 解析：中子数为60－27＝33个，核外电子数等于质子数等于原子序数27，所以中子数33与核外电子数27之差等于6，A正确．‎ 答案：A ‎8．某种元素的原子核用X表示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．原子核的质子数为Z，中子数为A B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z 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－Z，中子数为Z 解析：根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确．‎ 答案：B ‎9．已知镭的原子序数是88，原子核的质量数是226.试问：‎ ‎(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？‎ ‎(2)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是多少？‎ ‎(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？‎ - 9 -‎ ‎(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的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)镭核的核电荷数和所带的电荷量分别是 Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－‎19 C＝1.408×10－‎17 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，洛伦兹力充当向心力，故有qvB＝m，解得r＝ 二者的速度相同，又由于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)88　1.408×10－‎‎17 C ‎(3)88　(4)113114‎ 基础达标 ‎1. [2019·河南检测]原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是(　　)‎ A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子 B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子 C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子 D．原子核中，只有质子和中子 解析：原子核是由质子和中子组成的．所发出的三种射线是由于核内发生核反应所致，并不是原子核内有这三种粒子，D正确．‎ 答案：D ‎2．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要．以下符合物理发展史实的是(　　)‎ A．汤姆孙通过对天然放射性现象的研究发现了电子 B．玻尔进行了α粒子散射实验并提出了著名的原子核式模型 C．约里奥－居里夫妇用α粒子轰击金属铍发现了中子 D．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在 解析：汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子；卢瑟福进行了α粒子散射实验并提出了著名的原子核式模型；查德威克用α粒子轰击金属铍发现了中子；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在，故D正确．‎ 答案：D ‎3．[2019·北京朝阳区二模]关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是(　　)‎ A．α射线是一种波长很短的电磁波 B．γ射线是一种波长很短的电磁波 C．β射线的电离能力最强 D．γ射线的电离能力最强 解析：α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流(高频电磁波)，A错误，B正确；α射线的电离能力最强，β射线次之，γ射线最弱，C、D错误．‎ 答案：B ‎4．(多选)关于质子和中子，下列说法正确的是(　　)‎ A．原子核由质子和中子组成 - 9 -‎ B．质子和中子统称为核子 C．质子带正电，中子不带电 D．质子和中子都是卢瑟福通过实验发现的 解析：中子是查德威克发现的．D项错误，A、B、C正确．‎ 答案：ABC ‎5．[2019·上海徐汇区模拟]某种元素具有多种同位素，能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图(　　)‎ 解析：质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增大时，质量数A也会增大，选项A、D错误；又因为中子数N为零时，质子数不为零，所以质量数A不为零，选项B正确，C错误．‎ 答案：B ‎6．[2019·山东淄博模拟]如图所示，一天然放射性物质放射出的三种射线经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射，下面的哪种判断是正确的(　　)‎ A．射到a点的是α射线 B．射到b点的是β射线 C．射到b点的是α射线或β射线 D．射到b点的是γ射线 解析：因为γ射线不带电，所以γ射线一定射到a点；α、β两种射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力，若满足qvB＝Eq，即v＝，则α、β两种射线都能射到a点，故不合题意；若电场力大于洛伦兹力，则射到b点的是α射线；若洛伦兹力大于电场力，则射到b点的是β射线．故C正确，A、B、D错误．‎ 答案：C ‎7．[2019·湖南长沙期末]在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是(　　)‎ A．γ射线的贯穿作用　　　　　B．α射线的电离作用 C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用 解析：α射线电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和，使带电体所带的电荷很快消失．‎ 答案：B ‎8．[2019·黑龙江牡丹江模拟]关于天然放射现象中产生的三种射线，以下说法中正确的是(　　)‎ A．α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力也最强 B．α、β、γ三种射线中，β射线的速度最快，可以达到‎0.9c C．β射线是由原子核外电子电离产生的 - 9 -‎ D．人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种 解析：α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强，穿透能力最弱，故A错误；α、β、γ三种射线中，α射线射出速度约‎0.1c，β射线射出速度接近c，γ射线射出速度为c，所以三种射线中γ射线的速度最快，故B错误；β射线是由原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项C错误；人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故D正确．‎ 答案：D 能力达标 ‎9.(多选)Ra是Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有(　　)‎ A．它们具有相同的质子数和不同的质量数 B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数 C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数 D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质 解析：原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和，由此可知这两种镭是同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138，原子的化学性质由核外电子数决定，由于它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C.‎ 答案：AC ‎10．关于图中甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是(　　)‎ A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4 eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电 D．丁图中1为α射线，它的电离作用很强，可消除静电 解析：甲图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处也可以观察到很少的闪光点，故A错误；乙图中，处于基态的氢原子吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，基态氢原子跃迁到n＝2能级，需要吸收的能量最小，吸收的能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即吸收能量为10.2 eV的光子，可以从基态跃迁到n＝2能级，能量为10.4 eV的光子不能被处于基态的氢原子吸收，故B错误；丙图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，发现验电器的张角变大，说明锌板原来就带正电，故C错误；丁图中，根据左手定则可知，1带正电，为α射线，α射线的电离作用很强，可消除静电，故D正确．‎ 答案：D ‎11．[全国卷Ⅱ](多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是(　　)‎ A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 - 9 -‎ C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 解析：密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，选项A正确；原子中存在原子核是卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，选项B、D错误；居里夫妇发现的钋和镭是从沥青铀矿中分离出来的，选项C正确；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了其比荷，选项E正确．‎ 答案：ACE ‎12．[2019·南昌检测]若让氢的三种同位素先以相同的速度进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，再以相同的动量进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动，其受到的向心力和轨道半径大小顺序如何？‎ 解析：当同位素以相同速度进入相同的匀强磁场，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝，‎ 则R＝，‎ B、q一定，当v相同时，R∝m，则R氕F氘>F氚．‎ 答案：以相同速度进入磁场时，‎ F氕＝F氘＝F氚，R氕F氘>F氚，R氕＝R氘＝R氚 ‎13.‎ ‎[2019·黑龙江哈尔滨质检]质谱仪是一种测定带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x.‎ ‎(1)设离子质量为m、电荷量为q，加速电压为U，磁感应强度大小为B，求x的大小；‎ ‎(2)氢的三种同位素H、H、H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH：xD：xT为多少？‎ 解析：(1)离子在电场中加速时，由动能定理得 qU＝mv2‎ 进入磁场后洛伦兹力提供向心力，qvB＝，又x＝2r 由以上三式得x＝ ‎(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知 xH：xD：xT＝：：＝1：： - 9 -‎ 答案：(1)　(2)1：： - 9 -‎