2024-2025学年新教材高中物理第五章原子核1原子核的组成课时练习含解析新人教版选择性必修3

PAGE8-原子核的组成(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.截止到2020年7月5日,全球新冠肺炎确诊病例已超1110万,抗击病毒的道路更加艰难。已知某肺炎病人拍摄的CT胸片如图所示,病毒感染处的密度与其他部分不同,片中显示为白斑。拍摄CT片,利用穿透实力与密度有关的是()A.无线电波 B.红外线C.X射线 D.紫外线【解析】选C。CT及透视是利用X射线的穿透实力;而无线电波波长较长,常用于通信;红外线具有热效应,而紫外线用于杀菌消毒,故C正确,A、B、D错误。2.关于自然放射现象,下列说法正确的是 ()A.玛丽·居里发觉了自然放射现象B.自然放射现象说明原子是可以分割的C.原子序数大于83的元素都具有放射性D.温度越高,放射性元素的放射性就越强【解析】选C。贝克勒尔发觉自然放射现象,并不是玛丽·居里,故A错误;自然放射现象说明原子核内部是有结构的,并不是原子可以再分,故B错误;原子序数大于83的元素都具有放射性,故C正确;放射性元素的放射性强弱与原子的化学状态和物理状态无关,故D错误。3.据最新报道,放射性同位素钬Ho在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是 ()A.32B.67C.99D.166【解析】选A。依据原子核内各量的关系可知核外电子数=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。【补偿训练】同位素是指 ()A.质子数相同而核子数不同的原子B.核子数相同而中子数不同的原子C.核子数相同而质子数不同的原子D.中子数相同而核子数不同的原子【解析】选A。原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素。4.原子核Th表示 ()A.核外有90个电子 B.核内有234个质子C.核内有144个中子 D.核内有90个核子【解析】选C。原子核Th表示核内有90个质子,质量数是234,核内的核子数为234个,中子数为234-90=144个,故A、B、D错误,C正确。5.某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是 ()【解析】选C。同位素的质子数相同,中子数不同,而质量数等于质子数加中子数,设质子数为M,则有:A=N+M,所以C正确。故选C。6.某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束,如图所示,下列说法正确的是 ()A.射线1的电离作用在三种射线中最强B.射线2贯穿本事最弱,用一张白纸就可以将它拦住C.放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数少1个D.一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个【解析】选D。射线3为α粒子,电离作用在三种射线中最强,故A错误;射线2为γ射线,其贯穿本事最强,故B错误;射线1是β粒子,放出一个射线1的粒子后,形成的新核比原来的电荷数多1个,故C错误;射线3为α粒子,一个原子核放出一个射线3的粒子后,质子数和中子数都比原来少2个,故D正确。二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)已知镭的原子序数是88,原子核质量数是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电荷量是多少?(3)若镭原子呈中性,它核外有多少电子?【解析】(1)原子序数对应了原子内部的质子数,故镭核中质子数等于原子序数为88;中子数为226-88=138。(2)镭核的核电荷数为88,镭核所带的电荷量为:Q=88e=88×1.6×10-19C≈1.41×10-17(3)若镭原子呈中性,它的核外电子数与质子数相同,故核外有88个电子。答案:(1)88138(2)881.41×10-17C8.(12分)茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线,对宇航员构成了很大的威逼。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线),(1)在不影响β和γ射线的状况下,如何用最简洁的方法除去α射线?(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域,请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。(画在图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线,但不能把α射线从γ射线束中分别出来,为什么?(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍,α射线速度约为光速的非常之一,β射线速度约为光速)【解题指南】解答本题时留意以下两点:(1)除去α射线时可考虑应用三种射线穿透本事的不同。(2)从β粒子在磁场中的轨道半径上考虑是否能把α射线从γ射线束中分别出来。【解析】(1)由于α射线贯穿实力很弱,用一张纸放在射线前即可除去α射线。(2)如图所示。(3)α粒子和电子在磁场中偏转,据R=,对α射线有R1=,对β射线有R2=,故==400。α射线穿过此磁场时,半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分别。答案:(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线。(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分别。【补偿训练】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依次如何?【解析】当同位素以相同速度进入相同的匀强磁场,由洛伦兹力供应向心力得qvB=,则R=,B、q肯定,当v相同时,R∝m,则R氕<R氘<R氚,由于动量p=mv,当动量相同时,则R氕=R氘=R氚。由Fn=qvB知速度相同时向心力大小相同,即F氕=F氘=F氚,又因为F=qvB=,q、p、B肯定,F∝,故F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<R氘<R氚以相同动量进入磁场时,F氕>F氘>F氚,R氕=R氘=R氚(15分钟·40分)9.(7分)(多选)如图,P为放在匀强电场中的自然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下推断正确的是 ()A.a为α射线、b为β射线B.a为β射线、b为γ射线C.b为γ射线、c为α射线D.b为α射线、c为γ射线【解析】选B、C。由题图可知电场线方向向右,α射线带正电所受电场力方向与电场线方向一样,故α射线向右偏转,即c为α射线;β射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反,故β射线向左偏转,即a为β射线;γ射线不带电不发生偏转,即b为γ射线。故选项B、C正确。【总结提升】三种射线的偏转特点(1)α射线和β射线在电场和磁场中都会发生偏转,γ射线在电场和磁场中均不发生偏转,沿直线传播。(2)α射线和β射线带电性质相反,所以在同一电场或磁场中,α射线和β射线偏转方向相反。(3)α射线和β射线在电场中的偏转轨迹是抛物线,在磁场中的偏转轨迹是圆弧。10.(7分)(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,如图表示射线偏转状况中正确的是 ()【解析】选A、D。因α射线是高速He流,一个α粒子带两个正电荷。依据左手定则,α射线受到的洛伦兹力向左,因为α粒子质量特殊大,动量较大,结合半径公式r=,可知α射线在磁场中做圆周运动的半径大;β射线是高速电子流,带负电荷,依据左手定则,β射线受到的洛伦兹力向右,γ射线是γ光子,是中性的,故在磁场中不受磁场的作用力,轨迹不会发生偏转,故A正确,B错误;因α射线实质为氦核,带正电,且α粒子的质量大,由类平抛规律知,侧向偏移量小,β射线为电子流,带负电,γ射线为高频电磁波,依据电荷所受电场力特点可知:向左偏的为β射线,不偏的为γ射线,向右偏的为α射线,故C错误,D正确。11.(7分)(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1,如图所示,则 ()A.α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B.原来放射性元素的核电荷数为90C.反冲核的核电荷数为88D.α粒子和反冲核的速度之比为1∶88【解析】选A、B、C。由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒,初始总动量为零,则最终总动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反,A正确;由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动,由qvB=m得R=,若原来放射性元素的核电荷数为Q,则对α粒子:R1=,对反冲核:R2=,由p1=p2,R1∶R2=44∶1,得Q=90,B、C正确;它们的速度大小与质量成反比,故D错误。12.(19分)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HHH从离子源S动身,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)离子在电场中被加速时,由动能定理qU=mv2,进入磁场时洛伦兹力供应向心力,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∶∶。答案:(1)(2)1∶∶【补偿训练】1930年发觉,在真空条件下用α粒子He)轰击铍核Be)时,会产生一种看不见的、贯穿实力极强且不带电的粒子。后来查德威克证明了这种粒子就是中子。(1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程。(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰,已知中子的质量为mn、初速度为v0,与碳核碰后的速率为v1,运动方向与原来运动方向相反,碳核