高中物理 3.1 原子核的组成与核力规范训练 教科版选修3-5

第三章原子核1原子核的组成与核力(时间：60分钟)知识点基础中档稍难原子核结构的发现1、2原子核的组成3、4同位素5、68核力8、4、1011综合提升121314知识点一原子核结构的发现1．最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是()．A．贝可勒尔 B．居里夫人C．卢瑟福 D．查德威克解析由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子，并从其他原子核中都打出了质子，卢瑟福认为质子是原子核的组成部分，并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在，提出了原子核是由质子和中子组成的理论，故C正确．答案C2．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()．A．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解析本题考查原子核结构的发现过程．答案C知识点二原子核的组成3．据最新报道，放射性同位素钬eq\o\al(166,67)Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是()．A．32B．67C．99解析根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．答案A4．关于原子核eq\o\al(210,83)Bi，下列说法中正确的是()．A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子解析根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，等于核外电子数，对于离子则质子数与电子数可不相等，故该核内有83个质子，核外不一定有83个电子，故A、B错误．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核核内有210个核子，其中有127个中子，故C、D正确．答案CD知识点三同位素5．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.eq\o\al(4,3)HeB.eq\o\al(3,2)HeC.eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(3,3)He解析氦是2号元素，质量数为3的氦同位素为eq\o\al(3,2)He.答案B6．氢有三种同位素，分别是氕eq\o\al(1,1)H，氘eq\o\al(2,1)H，氚eq\o\al(3,1)H，则()．A．它们的质量数相等 B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等解析氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题B选项正确．答案B7.eq\o\al(228,88)Ra是镭eq\o\al(226,88)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，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此可知这是镭的两种同位素，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，因此它们的化学性质也相同．答案AC知识点四核力8．氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是()．A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析在原子核大小范围内，有强相互作用存在即核力是最大的，由于质子的质量比较小，由万有引力定律和库仑定律可知，库仑力比万有引力大，所以选D.答案D9．关于核力的说法正确的是()．A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B．核力就是电磁力C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15mD．核力与电荷有关解析核力是短程力，超过1.5×10－15m答案C10．对核力的认识，下列正确的是()．A．任何物体之间均存在核力B．核力广泛存在于自然界中的核子之间C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距1.5×10－15m的核子之间，大于0.8×10－15m为吸引力，而小于0.8×10－解析由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m答案D11．在下列判断中，正确的是()．A．组成eq\o\al(238,92)U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用B．组成eq\o\al(238,92)U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用C．组成eq\o\al(238,92)U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用D．组成eq\o\al(238,92)U核的质子中任何两个质子之间，都存在不可忽略的核力作用解析核力属于短程力，由于组成eq\o\al(238,92)U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，所以选项A、B、D错误，但两质子之间都存在库仑斥力的作用，所以选项C正确．答案C12．氢原子半径是0.53×10－10m(1)电子所在轨道的电场强度的大小；(2)电子绕核运动的速率、频率．解析(1)由点电荷场强公式得E＝eq\f(ke,r2)＝eq\f(9×109×1.6×10－19,0.53×10－102)N/C＝5.13×1011N/C.(2)由F电＝F向所以keq\f(e2,r2)＝eq\f(mv2,r)，v＝eq\r(\f(ke2,mr)，)代入数据得v＝2.2×106又因为ω＝eq\f(v,r)＝2πf，所以f＝eq\f(v,2πr)代入数据得f＝6.6×1015Hz.答案(1)5.13×1011N/C(2)2.2×106m/s6.6×1013．在匀强磁场中有一静止的原子核eq\o\al(A,Z)X，它自发地射出一个α粒子，α粒子的速度方向与磁感线垂直，若它在磁场中做圆周运动的半径为R，则反冲核的轨迹半径多大？解析α粒子与反冲核在垂直于磁场方向上动量守恒，有mαvα＝m核v核，①Bqv＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,Bq) ②对α粒子有Rα＝eq\f(mαvα,B×2e) ③对反冲核有R核＝eq\f(m核v核,B×Z－2e) ④①代入③④得R核＝eq\f(2,Z－2)Rα，即R核＝eq\f(2,Z－2)R.答案eq\f(2,Z－2)R14．1919年卢瑟福用α粒子撞击eq\o\al(14,7)N核发现了质子．(1)写出这个核反应的方程式________________________；(2)上述核反应可以用如下的模型来认识，运动的α粒子撞击一个静止eq\o\al(14,7)N核，它们暂时形成一个整体(复合核)，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19MeV，那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的能量至少要多大？(3)英国物理学家威尔逊在1911年发明了“云室”，带电粒子在云室中运动时，可以显现出运动的径迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和α粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察到它们运动的径迹，如果质子和α粒子运动的径迹相同(电场方向和质子、α粒子运动径迹所在平面平行)，求：质子和α粒子进入电场时的动能之比是多少？解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)α粒子撞击静止的eq\o\al(14,7)N核形成复合核，应遵循动量守恒，即m1v0＝(m1＋m2)v，系统损失的动能转变成复合核发生转化所需要的能量，即eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)×eq\f(m2,m1＋m2)＝1.19MeV，得入射α粒子的动能E0＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(m1＋m2,m2)×1.19＝1.53MeV(3)带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中，在匀强电场中做类平抛运动，设它沿入射方向的位移是x，沿电场方向的位移为y，有y＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,v)))2＝