2024-2025学年高中物理课时分层作业8原子核的组成与核力含解析教科版选修3-5

PAGE4-课时分层作业(八)原子核的组成与核力(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)关于质子与中子，下列说法正确的是()A．原子核(除氢核外)由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发觉了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发觉了中子，并预言了质子的存在ABC[原子核(除氢核外)由质子和中子构成，质子和中子统称为核子，卢瑟福发觉了质子，并预言了中子的存在，查德威克用α粒子轰击铍(eq\o\al(9,4)Be)发觉了中子，故A、B、C正确，D错误．]2．用高能eq\o\al(86,36)Kr(氪)离子轰击eq\o\al(208,82)Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核，关于新核的推断正确的是()A．其质子数为118 B．其质量数为294C．其原子序数为293 D．其中子数为90A[核反应方程为eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(86,36)Kr→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(293,118)X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为A.]3．(多选)某种元素的原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，下列说法中正确的是()A．原子核的质子数为ZB．原子核的中子数为A－ZC．原子核的质子数为AD．原子核的质子数为A－ZAB[依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A、B正确．]4．(多选)由原子核符号eq\o\al(235,92)U，可知()A.eq\o\al(235,92)U原子核中有质子92个B.eq\o\al(235,92)U原子核中有电子92个C.eq\o\al(235,92)U原子核中有中子235个D.eq\o\al(235,92)U原子核中有中子143个AD[原子核符号为eq\o\al(A,Z)X，A为核子数，Z为质子数，可见eq\o\al(235,92)U原子核中核子数是235个，质子数是92个，中子数为235－92＝143个，故B、C错误，A、D正确．]5．(多选)以下说法中正确的是()A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的中子数肯定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子CD[原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的原子核，故A错误；原子核中的中子数不肯定跟核外电子数相等，故B错误；正是用α粒子轰击原子核的试验才发觉了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确．]6．(多选)已知eq\o\al(228,88)Ra是eq\o\al(226,88)Ra的一种同位素，则下列说法正确的是()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AC[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．由此知这两种镭的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确定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C.]二、非选择题(14分)7．1919年卢瑟福通过如图所示的试验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发觉了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为_____气．写出该试验的核反应方程：__________________.[解析]题图为α粒子轰击氮原子核生成质子的试验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.[答案]α氮eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．某种元素具有多种同位素，正确反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()ABCDB[质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增多时，质量数A也会增大，因此A、D错误；因为氢原子中只有一个质子，无中子，也就是中子数N为零时，质量数A不为零，因此B正确，C错误．]2．(多选)在下列推断中，正确的是()A．组成eq\o\al(238,92)U核的核子中只有相邻核子之间才存在不行忽视的核力作用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行忽视的核力作用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行忽视的库仑斥力作用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行忽视的核力作用AC[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正确，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．]3．如图所示为查德威克试验示意图，用自然放射性元素钋(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，经探讨知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线A[不行见射线A，轰击石蜡时打出的应当是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不行见射线应当是中子．]4．一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．质子撞铝原子核的过程动量不守恒D．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一样A[由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒的适用范围知C项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105m/s，即D选项错误．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12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eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H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＝eq\f(1,2)mv2，进入磁场时洛伦兹力供应向心力，qvB＝eq\f(mv2,r)，又x＝2r，由以上三式得x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q)).(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＝eq\r(mH)∶eq\r(mD)∶eq\r(mT)＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3).[答案](1)eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))(2)1∶eq\r(2)∶eq\r(3)6．(14分)1930年发觉，在真空条件下用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轰击铍(eq\o\al(9,4)Be)时，会产生一种看不见的、贯穿实力极强且不带电的粒子，查德威克认定这种粒子就是中子．(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，碳核质量视为12mn，求碳核与中子碰撞后的速率；(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场，测得碳核做圆周运动的半径为R，已知元电荷的电荷量为e，求该磁场的磁感应强度大小．[解析](1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(12,6)C.(2)依据动量守恒定律有mnv0＝－mnv1＋12mnv2解得：v