2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章原子核1原子核的組成課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選擇性必修3

PAGE8-原子核的組成(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.截止到2020年7月5日,全球新冠肺炎確診病例已超1110萬,抗擊病毒的道路更加艱難。已知某肺炎病人拍攝的CT胸片如圖所示,病毒感染處的密度與其他部分不同,片中顯示為白斑。拍攝CT片,利用穿透實(shí)力與密度有關(guān)的是()A.無線電波 B.紅外線C.X射線 D.紫外線【解析】選C。CT及透視是利用X射線的穿透實(shí)力;而無線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng),常用于通信;紅外線具有熱效應(yīng),而紫外線用于殺菌消毒,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.關(guān)于自然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是 ()A.瑪麗·居里發(fā)覺了自然放射現(xiàn)象B.自然放射現(xiàn)象說明原子是可以分割的C.原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性D.溫度越高,放射性元素的放射性就越強(qiáng)【解析】選C。貝克勒爾發(fā)覺自然放射現(xiàn)象,并不是瑪麗·居里,故A錯(cuò)誤;自然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的,并不是原子可以再分,故B錯(cuò)誤;原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,故C正確;放射性元素的放射性強(qiáng)弱與原子的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān),故D錯(cuò)誤。3.據(jù)最新報(bào)道,放射性同位素鈥Ho在醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用,該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是 ()A.32B.67C.99D.166【解析】選A。依據(jù)原子核內(nèi)各量的關(guān)系可知核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=67,中子數(shù)為166-67=99,故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99-67=32,故A對(duì),B、C、D錯(cuò)?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】同位素是指 ()A.質(zhì)子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子B.核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子C.核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子D.中子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子【解析】選A。原子序數(shù)相同(即核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)相同)而質(zhì)量數(shù)不同(即核子數(shù)不同)的元素互為同位素。4.原子核Th表示 ()A.核外有90個(gè)電子 B.核內(nèi)有234個(gè)質(zhì)子C.核內(nèi)有144個(gè)中子 D.核內(nèi)有90個(gè)核子【解析】選C。原子核Th表示核內(nèi)有90個(gè)質(zhì)子,質(zhì)量數(shù)是234,核內(nèi)的核子數(shù)為234個(gè),中子數(shù)為234-90=144個(gè),故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。5.某種元素的不同同位素的原子核內(nèi)的中子數(shù)N與原子核質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系是 ()【解析】選C。同位素的質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,而質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù),設(shè)質(zhì)子數(shù)為M,則有:A=N+M,所以C正確。故選C。6.某一放射性元素放出的射線通過電場(chǎng)后分成三束,如圖所示,下列說法正確的是 ()A.射線1的電離作用在三種射線中最強(qiáng)B.射線2貫穿本事最弱,用一張白紙就可以將它攔住C.放出一個(gè)射線1的粒子后,形成的新核比原來的電荷數(shù)少1個(gè)D.一個(gè)原子核放出一個(gè)射線3的粒子后,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個(gè)【解析】選D。射線3為α粒子,電離作用在三種射線中最強(qiáng),故A錯(cuò)誤;射線2為γ射線,其貫穿本事最強(qiáng),故B錯(cuò)誤;射線1是β粒子,放出一個(gè)射線1的粒子后,形成的新核比原來的電荷數(shù)多1個(gè),故C錯(cuò)誤;射線3為α粒子,一個(gè)原子核放出一個(gè)射線3的粒子后,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都比原來少2個(gè),故D正確。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)已知鐳的原子序數(shù)是88,原子核質(zhì)量數(shù)是226。試問:(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少?(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少?(3)若鐳原子呈中性,它核外有多少電子?【解析】(1)原子序數(shù)對(duì)應(yīng)了原子內(nèi)部的質(zhì)子數(shù),故鐳核中質(zhì)子數(shù)等于原子序數(shù)為88;中子數(shù)為226-88=138。(2)鐳核的核電荷數(shù)為88,鐳核所帶的電荷量為:Q=88e=88×1.6×10-19C≈1.41×10-17(3)若鐳原子呈中性,它的核外電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相同,故核外有88個(gè)電子。答案:(1)88138(2)881.41×10-17C8.(12分)茫茫宇宙空間存在大量的宇宙射線,對(duì)宇航員構(gòu)成了很大的威逼?，F(xiàn)有一束射線(含有α、β、γ三種射線),(1)在不影響β和γ射線的狀況下,如何用最簡(jiǎn)潔的方法除去α射線?(2)余下的這束β和γ射線經(jīng)過如圖所示的一個(gè)使它們分開的磁場(chǎng)區(qū)域,請(qǐng)畫出β和γ射線進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后軌跡的示意圖。(畫在圖上)(3)用磁場(chǎng)可以區(qū)分β和γ射線,但不能把α射線從γ射線束中分別出來,為什么?(已知α粒子的質(zhì)量約是β粒子質(zhì)量的8000倍,α射線速度約為光速的非常之一,β射線速度約為光速)【解題指南】解答本題時(shí)留意以下兩點(diǎn):(1)除去α射線時(shí)可考慮應(yīng)用三種射線穿透本事的不同。(2)從β粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑上考慮是否能把α射線從γ射線束中分別出來?！窘馕觥?1)由于α射線貫穿實(shí)力很弱,用一張紙放在射線前即可除去α射線。(2)如圖所示。(3)α粒子和電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),據(jù)R=,對(duì)α射線有R1=,對(duì)β射線有R2=,故==400。α射線穿過此磁場(chǎng)時(shí),半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與γ射線無法分別。答案:(1)用一張紙放在射線前即可除去α射線。(2)見解析圖(3)α射線的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與γ射線無法分別?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】若讓氫的三種同位素先以相同的速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),再以相同的動(dòng)量進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其受到的向心力和軌道半徑大小依次如何?【解析】當(dāng)同位素以相同速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),由洛倫茲力供應(yīng)向心力得qvB=,則R=,B、q肯定,當(dāng)v相同時(shí),R∝m,則R氕<R氘<R氚,由于動(dòng)量p=mv,當(dāng)動(dòng)量相同時(shí),則R氕=R氘=R氚。由Fn=qvB知速度相同時(shí)向心力大小相同,即F氕=F氘=F氚,又因?yàn)镕=qvB=,q、p、B肯定,F∝,故F氕>F氘>F氚。答案:以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),F氕=F氘=F氚,R氕<R氘<R氚以相同動(dòng)量進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),F氕>F氘>F氚,R氕=R氘=R氚(15分鐘·40分)9.(7分)(多選)如圖,P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的自然放射源,其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束,以下推斷正確的是 ()A.a為α射線、b為β射線B.a為β射線、b為γ射線C.b為γ射線、c為α射線D.b為α射線、c為γ射線【解析】選B、C。由題圖可知電場(chǎng)線方向向右,α射線帶正電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向一樣,故α射線向右偏轉(zhuǎn),即c為α射線;β射線帶負(fù)電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反,故β射線向左偏轉(zhuǎn),即a為β射線;γ射線不帶電不發(fā)生偏轉(zhuǎn),即b為γ射線。故選項(xiàng)B、C正確?！究偨Y(jié)提升】三種射線的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)(1)α射線和β射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),γ射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿直線傳播。(2)α射線和β射線帶電性質(zhì)相反,所以在同一電場(chǎng)或磁場(chǎng)中,α射線和β射線偏轉(zhuǎn)方向相反。(3)α射線和β射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線,在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧。10.(7分)(多選)將α、β、γ三種射線分別射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖表示射線偏轉(zhuǎn)狀況中正確的是 ()【解析】選A、D。因α射線是高速He流,一個(gè)α粒子帶兩個(gè)正電荷。依據(jù)左手定則,α射線受到的洛倫茲力向左,因?yàn)棣亮Ｗ淤|(zhì)量特殊大,動(dòng)量較大,結(jié)合半徑公式r=,可知α射線在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大;β射線是高速電子流,帶負(fù)電荷,依據(jù)左手定則,β射線受到的洛倫茲力向右,γ射線是γ光子,是中性的,故在磁場(chǎng)中不受磁場(chǎng)的作用力,軌跡不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確,B錯(cuò)誤;因α射線實(shí)質(zhì)為氦核,帶正電,且α粒子的質(zhì)量大,由類平拋規(guī)律知,側(cè)向偏移量小,β射線為電子流,帶負(fù)電,γ射線為高頻電磁波,依據(jù)電荷所受電場(chǎng)力特點(diǎn)可知:向左偏的為β射線,不偏的為γ射線,向右偏的為α射線,故C錯(cuò)誤,D正確。11.(7分)(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個(gè)α粒子后,其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直,測(cè)得α粒子和反沖核的軌道半徑之比為44∶1,如圖所示,則 ()A.α粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反B.原來放射性元素的核電荷數(shù)為90C.反沖核的核電荷數(shù)為88D.α粒子和反沖核的速度之比為1∶88【解析】選A、B、C。由于微粒之間相互作用的過程中動(dòng)量守恒,初始總動(dòng)量為零,則最終總動(dòng)量也為零,即α粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等、方向相反,A正確;由于釋放的α粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),由qvB=m得R=,若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q,則對(duì)α粒子:R1=,對(duì)反沖核:R2=,由p1=p2,R1∶R2=44∶1,得Q=90,B、C正確;它們的速度大小與質(zhì)量成反比,故D錯(cuò)誤。12.(19分)質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖所示,離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看成為零),經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),到達(dá)記錄它的照相底片P上,設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x。(1)設(shè)離子質(zhì)量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,求x的大小。(2)氫的三種同位素HHH從離子源S動(dòng)身,到達(dá)照相底片的位置距入口處S1的距離之比xH∶xD∶xT為多少?【解析】(1)離子在電場(chǎng)中被加速時(shí),由動(dòng)能定理qU=mv2,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)洛倫茲力供應(yīng)向心力,qvB=,又x=2r,由以上三式得x=。(2)氫的三種同位素的質(zhì)量數(shù)分別為1、2、3,由(1)結(jié)果知,xH∶xD∶xT=∶∶=1∶∶。答案:(1)(2)1∶∶【補(bǔ)償訓(xùn)練】1930年發(fā)覺,在真空條件下用α粒子He)轟擊鈹核Be)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一種看不見的、貫穿實(shí)力極強(qiáng)且不帶電的粒子。后來查德威克證明了這種粒子就是中子。(1)寫出α粒子轟擊鈹核的核反應(yīng)方程。(2)若一個(gè)中子與一個(gè)靜止的碳核發(fā)生正碰,已知中子的質(zhì)量為mn、初速度為v0,與碳核碰后的速率為v1,運(yùn)動(dòng)方向與原來運(yùn)動(dòng)方向相反,碳核