2024-2025学年高中物理第三章原子核第1节原子核的组成与核力练习含解析教科版选修3-5

PAGE4-原子核的组成与核力[A组素养达标]1．(多选)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．质子和中子统称核子C．卢瑟福发觉了中子，并预言了质子的存在D．卢瑟福发觉了质子，并预言了中子的存在解析：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，卢瑟福发觉了质子并预言了中子的存在，故A、B、D项叙述正确，C项错误．答案：ABD2．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的排列依次是()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：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，两质子之间的万有引力极其微小，所以我们在平常的计算中不考虑．答案：D3．(多选)下列说法正确的是()A．重力的本质是电磁相互作用B．原子核内全部核子间存在的核力，能克服库仑斥力而结合成原子核C．核力是强相互作用力，在其作用范围内比库仑力大的多D．分子力事实上属于电磁相互作用解析：重力的本质是引力相互作用，A错误．答案：BCD4．以下说法正确的是()A.eq\o\al(234,90)Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B.eq\o\al(9,4)Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数解析：A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；由于同位素养子数相同而中子数不同，故质量数不同，因而C错，D对．答案：D5．在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是()A．中子数等于质子数B．中子数小于质子数C．中子数大于质子数D．无法确定答案：C6．以下是物理学史上3个闻名的核反应方程：x＋eq\o\al(7,3)Li→2y；y＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)O；y＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)C.x、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．质子C．中子 D．电子解析：把前两个方程化简，消去x，可知y是eq\o\al(4,2)He，结合第三个方程，依据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子eq\o\al(1,0)n.因此选项C正确．答案：C7．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，对式中X、a、b的推断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析：依据质量数守恒、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，所以X可表示为eq\o\al(0,＋1)e，为正电子，故C项正确．答案：C8．(多选)一个质子以1.0×107A．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．硅原子核速度的数量级为107D．硅原子核速度的数量级为105解析：由核反应中电荷数守恒和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子的初速度方向相同，即D选项正确，C选项错误．答案：AD9．完成下列各核反应方程．(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()(2)eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋()(4)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(5)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()解析：(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(4)eq\o\al(23,11)Na＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(5)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(30,15)P(磷30放射性同位素)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋)1e(正电子)答案：见解析[B组素养提升]10．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．32 B．67C．99 D．166解析：依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：A11．(多选)静止在匀强磁场中的某元素的原子核，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．原来元素的核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．反冲核的核电荷数为90解析：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＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)对反冲核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，则反冲核的核电荷数为88，B、C正确，D错误．答案：ABC12．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)离子被加速时，由动能定理得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)[C组学霸冲刺]13．1934年约里奥—居里夫妇用α粒子轰击静止的eq\o\al(27,13)Al，发觉了放射性磷eq\o\al(30,15)P和另一种粒子，并因这一宏大发觉而获得诺贝尔物理学奖．(1)写出这个过程的核反应方程式；(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12解析：(1)核反应方程式为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.(2)由(1)知，该种粒子为中子，设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m，