2020高中物理 第二章 原子结构 原子核的基础知识习题 教科版选修3-5

2020高中物理 第二章 原子结构 原子核的基础知识习题 教科版选修3-5

原子核的基础知识 一、选择题 ‎1．关于质子与中子，下列说法中正确的是（ ）．‎ A．原子核由质子和中子组成 B．质子和中子统称为核子 C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在 D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在 ‎2．某种元素的原子核用表示，下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ 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 ‎3．下列哪些事实表明原子核具有复杂的结构？（ ）．‎ ‎ A．粒子的散射实验 B．天然放射现象 C．阴极射线的发现 D．X射线的发现 ‎4．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用‎1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所射出的（ ）．‎ ‎ A．仅是仅射线 B．仅是β射线 C．是射线和β射线 D．是射线和γ射线 ‎5．如图所示，天然放射性元素放出、β、γ三种射线，同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中．射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则射线（ ）．‎ ‎ ‎ ‎ A．向右偏 B．向左偏 C．直线前进 D．无法判定 ‎6．下列说法中正确的是（ ）．‎ ‎ A．质子与中子的质量不等，但质量数相等 ‎ B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 ‎ 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．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力 ‎7．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）．‎ ‎ A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 ‎ B．B衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 8‎ ‎ C．在、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 ‎ D．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和10次β衰变 ‎8．下列说法中正确的是（ ）．‎ ‎ A．衰变为要经过1次衰变和1次β衰变 ‎ B．衰变为要经过1次衰变和1次β衰变 ‎ C．衰变为要经过6次衰变和4次β衰变 ‎ D．衰变为要经过4次衰变和4次β衰变 ‎9．放射性元素发生衰变时放出的1光子，是由（ ）．‎ ‎ A．核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时放出的 ‎ B．核外电子从内层轨道跃迁到外层轨道时放出的 ‎ C．核外电子受激发后产生的 ‎ D．它是处于激发状态的原子核放射出来的 ‎10．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是（ ）．‎ ‎ A．总质量数保持不变 B．核子数保持不变 ‎ C．变化前后质子数保持不变 D．总动量保持不变 ‎11．图中R是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LL＇是厚纸板，MM＇是荧光屏，实验时发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，则此时磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线应为（ ）．‎ ‎ ‎ ‎ A．向上，β，βγ B．向下，，β ‎ C．垂直纸面向里，γ，β D．垂直纸面向外，γ，‎ ‎12．一个静止的放射性同位素的原子核衰变为，另一个静止的天然放射性元素的原子核衰变为，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是（ ）．‎ 8‎ ‎ ‎ ‎ A．电子、、、正电子 B．、电子、正电子、‎ ‎ C．、正电子、电子、 D．正电子、、、电子 ‎13．根据布拉凯特的充氮云室实验可知（ ）．‎ ‎ A．质子是直接从氮核中打出来的 ‎ B．粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核放出一个质子 ‎ C．云室照片中短而粗的是质子的径迹 ‎ D．云室照片中短而粗的是仪粒子的径迹 ‎14．如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置，M是显微镜，S是闪光屏，窗口F处装铝箔，氮气从阀门T充入，A是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是（ ）．‎ ‎ ‎ ‎ A．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上有粒子引起的闪烁 ‎ B．充入氮气后，调整铝箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁 ‎ c．充人氮气前，调整铝箔厚度，使S上能见到质子引起的闪烁 ‎ D．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S上见不到粒子引起的闪烁 ‎15．为了说明用粒子轰击氮，打出了质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用仅粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条粒子径迹中发现了8条产生分叉，这一实验数据说明了（ ）．‎ ‎ A．粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少 ‎ B．氮气的密度很小，粒子与氮接触的机会很少 ‎ C．氮核很小，仪粒子接近氮核的机会很少 ‎ D．氮气和粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少 ‎16．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出、β、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（ ）．‎ ‎ A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了 ‎ B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 ‎ C．射线一般伴随着或β射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱 8‎ ‎ D．发生衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个 ‎17．联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238．贫轴炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是（ ）．‎ ‎ A．爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害 ‎ B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害 ‎ C．铀238的衰变速度很快 ‎ D．铀的半衰期很长 ‎18．下列有关放射性同位素的说法中正确的是（ ）．‎ ‎ A．与互为同位素 ‎ B．与其同位素具有相同的化学性质 ‎ C．用制成化合物后它的半衰期变短 ‎ D．含有的磷肥释放正电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响 ‎19．用“刀”治疗肿瘤，不用麻醉，病人在清醒的状态下经较短时间可完成手术，在此过程中，主要利用的是（ ）．‎ ‎ ①射线具有极强的穿透本领；②射线很容易地绕过障碍物到达病灶区域；③射线具有很强的电离能力，从而使癌细胞电离而被破坏；④射线具有很高的能量．‎ ‎ A．①② B．②③ C．①②③ D．①④‎ ‎20．1992年1月初，美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥．美国政府将他急送回国，医生用123I进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因，使其很快恢复健康，123I的特性是（ ）．‎ ‎ A．半衰期长，并迅速从体内清除 B．半衰期长，并缓慢从体内清除 ‎ C．半衰期短，并迅速从体内清除 D．半衰期短，并缓慢从体内清除 二、填空题 ‎21．有关、、三种同位素的比较，试回答下列问题：‎ ‎ （1）三种同位素哪一种粒子是不相同的？（ ）‎ ‎ A．质子 B．中子 C．电子 ‎（2）三种同位素中，哪一个质量最大？________．‎ ‎（3）三种同位素的化学性质是否相同？________．‎ 8‎ 三、解答题 ‎22．某放射性元素原为‎8 g，经6天时间已有‎6 g发生了衰变，此后它再衰变‎1 g，还需要几天？‎ ‎23．原来静止的铀和同时在同一匀强磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动．铀238发生了一次衰变，钍234发生了一次β衰变．‎ ‎ （1）试画出铀238发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中运动轨迹的示意图；‎ ‎ （2）试画出钍234发生一次β衰变时所产生的新核及β粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．‎ ‎24．1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用粒于轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被粒子击中后发生了如下反应．这里的就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．‎ ‎ （1）写出放射性同位素放出正电子的核反应方程；‎ ‎ （2）放射性同位素放出正电子的衰变称为正衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．【答案】A、B、C ‎ ‎【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，并预言了中子的存在．‎ ‎2．【答案】B ‎ ‎【解析】明确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．‎ ‎3．【答案】B ‎ ‎【解析】因为天然放射现象是指从原子核里自发地发出射线来，表明了原子核还有更复杂的结构．‎ ‎4．【答案】C ‎ ‎【解析】三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板．本题中用‎1 cm厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线．用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的射线．同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线．‎ ‎ 【点拨】从三种射线的贯穿能力的大小方面分析问题．‎ ‎5．【答案】A ‎ ‎【解析】γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进．β射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反．即Bqv=Eq，所以．而粒子的速度远小于β射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，粒子向右偏，A正确．‎ 8‎ ‎6．【答案】A ‎ ‎【解析】质子与中子质量数相同，各自质量不等，A项正确；粒子之间的核力随距离变化，并不总大于库仑力。故B错；同位素之间核电荷数相同，中子数不同，质量数不相同，故C项错误；核子之间除万有引力之外，还存在核力、库仑力，故D错．‎ ‎7．【答案】B、C ‎ ‎【解析】半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，，B对；根据三种射线的物理性质，C对；的质子数为92，中子数为146，的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子．注意到一次仪衰变质量数减少4，故衰变的次数为次．再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x－y+82=92，y=2x－10=6次．‎ ‎8．【答案】C ‎ ‎9．【答案】D ‎ ‎10．【答案】A、B、D ‎ ‎11．【答案】C ‎12．【答案】B ‎ ‎【解析】（-电子），产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是．（电子），产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由知，电荷量大的半径小，故1是，2是电子．故B项正确．‎ ‎13．【答案】B ‎ ‎【解析】粒子轰击氯核满足动量守恒，若直接打出质子则质子运动方向与粒子运动方向应一致，但实验中不是这样，径迹分叉，即质子与粒子运动方向不一致，所以应是先形成一个复核，再由复核中放出一个质子，所以A选项错误，B选项正确；在云室中，径迹粗细反映粒子的电离本领的强弱，径迹长短反映粒子的贯穿本领的强弱，所以粗而短的是新核的径迹．细而长的是质子的径迹，所以C、D两项都错误．‎ ‎14．【答案】D ‎ ‎【解析】实验目的是观察粒子轰击氯核后产生的新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔厚度，恰使粒子不能透过，但质子仍能透过，所以D选项正确。‎ ‎15．【答案】C ‎ ‎【解析】氮核很小，所以粒子接近氮核的机会很少，从而发生核反应并使径迹分叉的机会很少，所以C选项正确．‎ 答案：‎ ‎16．【答案】B、C ‎17．【答案】A、D ‎ ‎【解析】铀238的半衰期很长，所以会对环境产生长期危害．‎ 8‎ ‎18．【答案】B、D ‎ ‎【解析】由于同位素具有相同的质子数，故具有相同的化学性质，A错，B对．‎ ‎19．【答案】D ‎ ‎【解析】射线具有较强的穿透本领，并且有很高的能量，能很容易到达病灶区域，使癌细胞活动受到抑制或使其死亡．故①④项正确，故D正确．‎ ‎20．【答案】C ‎ ‎【解析】用123I作为示踪原子，是因为半衰期短，很短的时间内都衰变完，迅速从体内清除．故C正确．‎ 二、填空题 ‎21．【答案】（1）B （2） （3）相同 ‎ ‎【解析】（1）同位素质子数相同，中子数不同．核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子．（2）、、的质量数分别是16、17、18，故质量最大．（3）三种同位素质子数相同，故化学性质相同．‎ 三、解答题 ‎22．【答案】见解析。‎ ‎【解析】‎8 g放射性元素已衰变了‎6 g，还有‎2 g没有衰变，现在要求在‎2 g的基础上再衰变‎1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得结论．‎ 由半衰期公式 ，得 ，，‎ ‎ 即放射性元素从‎8 g变为‎6 g余下‎2 g时需要2个半衰期．‎ ‎ 因为t=6天，所以天，即半衰期是3天，而余下的‎2 g衰变‎1 g需1个半衰期T=3天．‎ ‎ 故此后它衰变‎1 g还需3天．‎ ‎23．【答案】见解析。‎ ‎【解析】（1）铀238发生衰变时，由于放出粒子而产生了新核，根据动量守恒定律，它们的总动量为零，即：‎ ‎ m1v1－m2v2=0．‎ 因为它们都带正电，衰变后的速度正好相反，所以，受到的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的．它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供．即，所以．又因为m1v1=m2v2．所以，由于q1=2，q2=92－2=90，因而．如图1所示，其中轨道a为粒子的径迹，轨道半径为R1，轨道b为新核的径迹，其轨道半径为R2（R1＞R2）．‎ 8‎ ‎ ‎ ‎ （2）同理，钍234发生一次β衰变放出的β粒子与产生的新核的动量大小相等，方向相反，即总动量为零．可是，β粒子带负电，新核带正电，它们衰变后的速度方向相反，但受的洛伦兹力方向相同。所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且β粒子的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的轨迹示意图如图2所示，其中，C为β粒子的径迹，d为新核的径迹．‎ ‎24．【答案】见解析。‎ ‎【解析】（1）正β衰变过程质量数、电荷数也守恒，放出正电子的核反应方程为，可见正β衰变后新核质量数不变，电荷数减1．‎ ‎ （2）原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应方程：．‎ 8‎