2024-2025學(xué)年高中物理第三章原子核第1節(jié)原子核的組成與核力練習(xí)含解析教科版選修3-5

PAGE4-原子核的組成與核力[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．(多選)關(guān)于質(zhì)子與中子，下列說(shuō)法中正確的是()A．原子核由質(zhì)子和中子組成B．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子C．盧瑟福發(fā)覺了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在D．盧瑟福發(fā)覺了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在解析：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，盧瑟福發(fā)覺了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在，故A、B、D項(xiàng)敘述正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：ABD2．氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力，則三種力從大到小的排列依次是()A．核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力B．萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C．庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力D．核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力解析：核力是核子之間的一種強(qiáng)相互作用，其相互作用力巨大，兩質(zhì)子之間的萬(wàn)有引力極其微小，所以我們?cè)谄匠５挠?jì)算中不考慮．答案：D3．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．重力的本質(zhì)是電磁相互作用B．原子核內(nèi)全部核子間存在的核力，能克服庫(kù)侖斥力而結(jié)合成原子核C．核力是強(qiáng)相互作用力，在其作用范圍內(nèi)比庫(kù)侖力大的多D．分子力事實(shí)上屬于電磁相互作用解析：重力的本質(zhì)是引力相互作用，A錯(cuò)誤．答案：BCD4．以下說(shuō)法正確的是()A.eq\o\al(234,90)Th為釷核，由此可知，釷核的質(zhì)量數(shù)為90，釷核的質(zhì)子數(shù)為234B.eq\o\al(9,4)Be為鈹核，由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C．同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D．同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)解析：A項(xiàng)釷核的質(zhì)量數(shù)為234，質(zhì)子數(shù)為90，所以A錯(cuò)；B項(xiàng)鈹核的質(zhì)子數(shù)為4，中子數(shù)為5，所以B錯(cuò)；由于同位素養(yǎng)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，故質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯(cuò)，D對(duì)．答案：D5．在自然界中，對(duì)于較重的原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的比例關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．中子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)B．中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)C．中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)D．無(wú)法確定答案：C6．以下是物理學(xué)史上3個(gè)聞名的核反應(yīng)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種不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．質(zhì)子C．中子 D．電子解析：把前兩個(gè)方程化簡(jiǎn)，消去x，可知y是eq\o\al(4,2)He，結(jié)合第三個(gè)方程，依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知z是中子eq\o\al(1,0)n.因此選項(xiàng)C正確．答案：C7．用中子轟擊氧原子核的核反應(yīng)方程式為eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，對(duì)式中X、a、b的推斷正確的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表電子，a＝17，b＝－1C．X代表正電子，a＝17，b＝1D．X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，所以X可表示為eq\o\al(0,＋1)e，為正電子，故C項(xiàng)正確．答案：C8．(多選)一個(gè)質(zhì)子以1.0×107A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105解析：由核反應(yīng)中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105m/s，方向與質(zhì)子的初速度方向相同，即D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AD9．完成下列各核反應(yīng)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(正電子)答案：見解析[B組素養(yǎng)提升]10．據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥eq\o\al(166,67)Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是()A．32 B．67C．99 D．166解析：依據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(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)．答案：A11．(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某元素的原子核，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(lái)元素的核電荷數(shù)為90C．反沖核的核電荷數(shù)為88D．反沖核的核電荷數(shù)為90解析：由于微粒之間相互作用的過(guò)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＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)，若原來(lái)放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對(duì)α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)對(duì)反沖核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，則反沖核的核電荷數(shù)為88，B、C正確，D錯(cuò)誤．答案：ABC12．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??；(2)氫的三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H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)離子被加速時(shí)，由動(dòng)能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)洛倫茲力供應(yīng)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)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＝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組學(xué)霸沖刺]13．1934年約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊靜止的eq\o\al(27,13)Al，發(fā)覺了放射性磷eq\o\al(30,15)P和另一種粒子，并因這一宏大發(fā)覺而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．(1)寫出這個(gè)過(guò)程的核反應(yīng)方程式；(2)若該種粒子以初速度v0與一個(gè)靜止的12C核發(fā)生碰撞，但沒(méi)有發(fā)生核反應(yīng)，該粒子碰后的速度大小為v1，運(yùn)動(dòng)方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反，求碰撞后12解析：(1)核反應(yīng)方程式為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，該種粒子為中子，設(shè)該種粒子的質(zhì)量為m，則12C核的質(zhì)量為12m，