2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修三4.5粒子的波动性和量子力学的建立（含答案）

2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修三4.5粒子的波动性和量子力学的建立（含答案）4.5粒子的波动性和量子力学的建立知识点一、粒子的波动性1．德布罗意波：每一个的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p).知识点二、物质波的实验验证1．实验探究思路：、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有性．知识点三、量子力学的建立对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq\f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝eq\f(h,p)求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，动量p＝mv.下列说法正确的是（）A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中不能突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关（多选）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（）A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ=hC．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显宏观物体和微观粒子都具有波动性和粒子性，试计算下面两种情况下的德布罗意波波长，并比较其波动性哪个更明显。（1）奥运会百米飞人大战中，某运动员跑出9秒81的好成绩，设该运动员质量约为74kg，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s．（2）一个静止的电子经U＝1×104V电压加速。已知电子质量m＝0.91×10﹣30kg，电子电荷量e＝1.6×10﹣19C。如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上漂出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10﹣31kg。电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射现象，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。试计算电子的德布罗意波长。（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s）关于物质波，下列说法正确的是（）A．物质波就是光波 B．物质波是一种概率波 C．动量越大的粒子波动性越明显 D．爱因斯坦首先提出了物质波的假说下列叙述中，符合物理学史实的是（）A．X射线衍射实验，证实德布罗意波的假设是正确的 B．楞次总结出了电磁感应定律 C．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 D．奥斯特最先发现电流的磁效应下列说法中正确的是（）A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波 D．宏观物体运动时不具有波动性物理学的发展带来了社会的巨大变革，近300年物理学经历了三次重大突破，每一次突破都给科学技术带来革命性的发展变化，下面叙述中不属于这三次突破的内容是（）A．牛顿力学的建立和热力学的发展 B．麦克斯韦创立了电磁理论 C．相对论、量子力学的创立 D．计算机的发明和发展一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（）A．λ1λ2λC．λ1+λ（多选）根据物质波理论，以下说法中正确的是（）A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B．宏观物体和微观粒子都具有波动性 C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显（多选）频率为ν的光子，德布罗意波长为λ=hA．Eλh B．pE C．Ep （多选）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（）A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ=hC．加速电压U越大，电子的德布罗意波长越大 D．若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长越大（2022•苏州模拟）一颗质量为5.0kg的炮弹（普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，光在真空中的速度c＝3×108m/s）（1）以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大？（2）假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大？（3）若要使它的德布罗意波波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？（2022•南京模拟）德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ=hp，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10（1）电子的动量的大小；（2）试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。（电子质量m＝9.1×10﹣31kg，电子电荷量e＝1.6×10﹣19C，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，加速电压的计算结果取一位有效数字）根据量子理论，光子不但有能量，还有动量，光子动量p=hλ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波长。光子有动量，光照到物体表面，对物体表面产生压力。某同学设计了一种以光压为动力的宇宙飞船。给飞船装上面积为s＝4×104m2反射率极高的帆板，并让它正对太阳，轨道位置每秒钟每平方米面积上得到的太阳光能为E0＝1.35kJ，航天器质量为M＝50kg，忽略除光压力以外其他力的作用，不考虑因为位置变化导致的单位面积功率变化，c＝3.0×10（1）1s向照射到帆板上光子的总动量；（2）飞船的加速度大小；1小时内飞船的速度变化大小（结果保留2位有效数字）。4.5粒子的波动性和量子力学的建立知识点一、粒子的波动性1．德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．2．粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝eq\f(ε,h)，λ＝eq\f(h,p).知识点二、物质波的实验验证1．实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．3．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有波粒二象性．知识点三、量子力学的建立对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝eq\f(h,p).我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小．(2)德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝eq\f(h,p)求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)；微观粒子的动能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，动量p＝mv.下列说法正确的是（）A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性【解答】解：A、物质波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同。故A错误；B、C、德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，即物质波。故B错误，C正确；D、宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是由于宏观物体的波长非常小，并不是宏观物体运动时不具有波动性。故D错误。故选：C。实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中不能突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【解答】解：A、干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A不符合题意；B、可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以B不符合题意；C、人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C不符合题意；D、光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，不能突出说明光的波动性，所以D符合题意本题选择不能突出体现波动性的，故选：D。（多选）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（）A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ=hC．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显【解答】解：A、实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；B、由动能定理可得，eU=12mv2﹣0，电子加速后的速度v=2eUmC、由电子的德布罗意波波长公式λ=hD、物体动能与动量的关系是P=2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ故选：ABC。宏观物体和微观粒子都具有波动性和粒子性，试计算下面两种情况下的德布罗意波波长，并比较其波动性哪个更明显。（1）奥运会百米飞人大战中，某运动员跑出9秒81的好成绩，设该运动员质量约为74kg，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s．（2）一个静止的电子经U＝1×104V电压加速。已知电子质量m＝0.91×10﹣30kg，电子电荷量e＝1.6×10﹣19C。【解答】解：根据德布罗意波的波长的公式有：λ=运动员跑出9秒81的好成绩，其速度接近于：v=x其德布罗意波的波长为：λ1=6.63×1一个静止的电子经U＝1×104V电压加速后：1所以：ve=2eU电子的德布罗意波的波长为：λ由以上的分析可知，电子的德布罗意波的波长比运动员的波长长得多，故波动性更明显；运动员的波动性非常小。答：运动员的德布罗意波的波长为8.96×10﹣37m；电子的德布罗意波的波长为1.23×10﹣11m；电子的德布罗意波的波长比运动员的波长长得多，故波动性更明显。如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上漂出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10﹣31kg。电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射现象，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。试计算电子的德布罗意波长。（已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s）【解答】解：电子加速过程，根据动能定理得：eU=12根据动量的定义式得：p＝mv根据物质波公式λ=联立可得电子的德布罗意波长为：λ=h2meU=答：电子的德布罗意波长为1.23×10﹣11m。关于物质波，下列说法正确的是（）A．物质波就是光波 B．物质波是一种概率波 C．动量越大的粒子波动性越明显 D．爱因斯坦首先提出了物质波的假说【解答】解：A、物质波是物质具有的一种波动；现象，不是专指光波；故A错误；B、物质波一定是一种概率波；故B正确；C、由λ=hD、布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的假说，认为一切运动物体都具有波动性；故D错误；故选：B。下列叙述中，符合物理学史实的是（）A．X射线衍射实验，证实德布罗意波的假设是正确的 B．楞次总结出了电磁感应定律 C．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 D．奥斯特最先发现电流的磁效应【解答】解：A、电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的。故A错误；B、纽曼和韦伯总结出了电磁感应定律。故B错误；C、爱因斯坦的光子说不仅没有否定了光的电磁说，而且是光的电磁说的发展与补充。故C错误；D、1820年，奥斯特最先发现电流的磁效应。故D正确。故选：D。下列说法中正确的是（）A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波 D．宏观物体运动时不具有波动性【解答】解：A、物质波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同。故A错误；B、C、德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，即物质波。故B错误，C正确；D、宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是由于宏观物体的波长非常小，并不是宏观物体运动时不具有波动性。故D错误。故选：C。物理学的发展带来了社会的巨大变革，近300年物理学经历了三次重大突破，每一次突破都给科学技术带来革命性的发展变化，下面叙述中不属于这三次突破的内容是（）A．牛顿力学的建立和热力学的发展 B．麦克斯韦创立了电磁理论 C．相对论、量子力学的创立 D．计算机的发明和发展【解答】解：A、B、C近300年物理学经历了三次重大突破：1、是牛顿力学的建立和热力学的发展；2、麦克斯韦创立了电磁理论；3、相对论、量子力学的创立。不符合题意。故ABC均错误。D、计算机的发明和发展不属于物理学三次突破之一。故D正确。故选：D。一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（）A．λ1λ2λC．λ1+λ【解答】解：中子的动量P1=hλ1对撞后形成的氚核的动量P3＝P2+P1所以氚核的德布罗意波波长为λ3=故选：A。（多选）根据物质波理论，以下说法中正确的是（）A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B．宏观物体和微观粒子都具有波动性 C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显【解答】解：A、任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波所以要物体运动时才有物质波。故A错误、B正确。C、宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太短。故C错误；D、质子和电子都有波动性，由λ=h故选：BD。（多选）频率为ν的光子，德布罗意波长为λ=hA．Eλh B．pE C．Ep 【解答】解：波长为：λ=v波的能量为：E＝hf，波长为：λ=v光速为：v=hf又因为：λ=h代入v=Ep故AC正确，BD错误；故选：AC。（多选）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（）A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ=hC．加速电压U越大，电子的德布罗意波长越大 D．若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长越大【解答】解：A、实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；B、由动能定理可得，eU=12mv2﹣0，电子加速后的速度v=2eUmC、由电子的德布罗意波波长公式λ=hD、物体动能与动量的关系是P=2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由故选：AB。（2022•苏州模拟）一颗质量为5.0kg的炮弹（普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，光在真空中的速度c＝3×108m/s）（1）以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大？（2）假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大？（3）若要使它的德布罗意波波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？【解答】解：（1）炮弹以200m/s的速度运动时其德布罗意波波长λ1=hp1=（2）炮弹以光速运动时的德布罗意波波长λ2=hp2=（3）根据λ=可得v=hmλ=（2022•南京模拟）德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ=hp，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10（1）电子的动量的大小；（2）试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。（电子质量m＝9.1×10﹣31kg，电子电荷量e＝1.6×10﹣19C，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，加速电压的计算结果取一位有效数字）【解答】解：（1）根据德布罗意波波长公式，则有λ=电子的动量为：P=代入数据解得P=6.6×10-34（2）电子在电场中加速，根据动能定理，则有：eU=12即加速电压为U=代入数据得：U＝8×102V根据量子理论，光子不但有能量，还有动量，光子动量p=hλ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波长。光子有动量，光照到物体表面，对物体表面产生压力。某同学设计了一种以光压为动力的宇宙飞船。给飞船装上面积为s＝4×104m2反射率极高的帆板，并让它正对太阳，轨道位置每秒钟每平方米面积上得到的太阳光能为E0＝1.35kJ，航天器质量为M＝50kg，忽略除光压力以外其他力的作用，不考虑因为位置变化导致的单位面积功率变化，c＝3.0×10（1）1s向照射到帆板上光子的总动量；（2）飞船的加速度大小；1小时内飞船的速度变化大小（结果保留2位有效数字）。【解答】解：（1）光子能量E＝hν光子动量p=所以E＝pc单位时间接收到的能量与光子数n的关系E0s＝nEP总＝np所以P总=E（2）对撞上帆板光子分析，由动量定理2P总＝F压t，其中t＝1s由牛顿第二定律a=F压M=Δv＝at＝7.2×10﹣3×3600m/s＝26m/s。5.1原子核的组成知识点一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线．2．物质发出的性质称为放射性，具有的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出的现象，叫作天然放射现象．3原子序数83的元素，都能自发地发出射线，原子序数83的元素，有的也能发出射线．知识点二、射线的本质1．α射线：(1)是高速粒子流，其组成与原子核相同．(2)速度可达到光速的eq\f(1,10).(3)作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．2．β射线：(1)是高速(2)它的速度更大，可达光速的99%.(3)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3．γ射线：(1)是能量很高的，波长很短，在10－10m以下．(2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的和几十厘米厚的混凝土．知识点三、原子核的组成1．质子的发现：1919年，卢瑟福用轰击氮原子核发现了质子.2．中子的发现：猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分.3．原子核的组成：原子核由和组成，质子和中子统称为.4．原子核的符号5．同位素：具有相同而不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.α、β、γ三种射线的比较种类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)质量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)静止质量为零带电荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土厚的铝板电离作用很强较弱很弱在磁场中偏转偏转不偏转下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）A．α粒子散射现象 B．光电效应现象 C．天然放射现象 D．原子发光现象天然放射现象显示出（）A．原子不是单一的基本粒子 B．原子核不是单一的基本粒子 C．原子内部大部分是空的 D．原子有一定的能级如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片．若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则放射源x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．只可能是纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片．若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域，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b点的可能是α射线或β射线 B．射到b点的一定是α射线 C．射到b点的一定是β射线 D．射到b点的一定是γ射线（多选）下列说法正确的是（）A．mnX与B．mnX与C．mnX与D．92（多选）（2020•浙江模拟）“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是（）A．γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B．γ射线来自原子核 C．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强（2022•苏州模拟）质谱仪是一种测定带电粒子的质量及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11H、12H、13H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x（2022•南京模拟）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．康普顿效应放射性同位素钬67166Ho可有效治疗肝癌，下列关于A．电子数是166 B．中子数是99 γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是（）A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电（多选）氢有三种同位素，分别是氕（11H）、氘（1A．它们的质子数相等 B．若为中性原子，它们的核外电子数相等 C．它们的核子数相等 D．它们的化学性质相同（多选）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，放射出的α、β、γ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．将α、β、γ射线垂直射入匀强电场中，可以通过偏转的情况将它们分辨出来 B．放射出的β射线的速度等于光速 C．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，在这三种射线中，y射线的穿透能力最强，电离能力最弱 D．三种射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线据报道，俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素，该元素目前尚未被命名，是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素，其中一种有176个中子，而另一种有177个中子，则：（1）该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少？原子的核外电子数各为多少？（2）该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少？（3）若用X表示117号元素的元素符号，该元素的两种同位素用原子核符号如何表示？5.1原子核的组成知识点一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线．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．知识点二、射线的本质1．α射线：(1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同．(2)速度可达到光速的eq\f(1,10).(3)电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．2．β射线：(1)是高速电子流．(2)它的速度更大，可达光速的99%.(3)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：(1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下．(2)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．知识点三、原子核的组成1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子.2．中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分.3．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.4．原子核的符号5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.α、β、γ三种射线的比较种类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)质量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)静止质量为零带电荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一张纸就能挡住较强，能穿透几毫米最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土厚的铝板电离作用很强较弱很弱在磁场中偏转偏转不偏转下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）A．α粒子散射现象 B．光电效应现象 C．天然放射现象 D．原子发光现象【解答】解：A、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A错误；B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故B错误；C、天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，故C正确；D、原子发光是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及到原子核的变化，故D错误。故选：C。天然放射现象显示出（）A．原子不是单一的基本粒子 B．原子核不是单一的基本粒子 C．原子内部大部分是空的 D．原子有一定的能级【解答】解：天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有其它粒子产生，因此说明了原子核可以再分，具有复杂结构，故B正确，ACD错误；故选：B。如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片．若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则放射源x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．只可能是纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源【解答】解：在放射源和计数器之间加薄铝片l后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的粒子，在l和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场B，计数器的计数率不变，说明剩下的粒子不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD错误，C正确。故选：C。如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片．若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源【解答】解：在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的粒子，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场B，计数器的计数率不变，说明剩下的粒子不带电，即为γ射线，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD错误，C正确。故选：C。如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域，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b点的可能是α射线或β射线 B．射到b点的一定是α射线 C．射到b点的一定是β射线 D．射到b点的一定是γ射线【解答】解：因为γ射线不带电，所以射到b点的一定不是γ射线；αβ射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是α；若洛伦兹力大于电场力说明是β射线。故A正确，BCD错误。故选：A。（多选）下列说法正确的是（）A．mnX与B．mnX与C．mnX与D．92【解答】解：A、mnX与B、mnX与C、mnX中子数是n﹣m，D、92故选：BC。（多选）（2020•浙江模拟）“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于γ射线的说法正确的是（）A．γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B．γ射线来自原子核 C．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强【解答】解：AB、γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故AB正确；C、元素的放射性与其是为单质，还是化合物无关，故C错误；D、γ射线穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。故选：ABD。（2022•苏州模拟）质谱仪是一种测定带电粒子的质量及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11H、12H、13H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x【解答】解：（1）离子在电场中被加速时，由动能定理qU=12mv进入磁场时洛伦兹力提供向心力，qvB=mv2由以上三式得x=2（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=mH：mD：mT=（2022•南京模拟）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【解答】解：A、光电效应实验是光具有粒子性的有力证据，故A错误；B、α粒子散射实验是卢瑟福提出原子核式结构的实验基础，故B错误；