2019-2020学年高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成课时分层训练含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成课时分层训练含解析 人教版选修3-5

第1节　原子核的组成 ‎「基础达标练」‎ ‎1．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用‎1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零，由此可知，该放射源所射出的(　　)‎ A．仅是α射线 ‎ B．仅是β射线 ‎ C．是α射线和β射线 ‎ D．是α射线和γ射线 解析：选C　α射线的穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住，β射线的电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米的铝板，γ射线穿透能力最强，可以穿过几厘米厚的铅板，根据题意可知，该放射源所射出的射线有α射线和β射线，没有γ射线，故C正确，A、B、D错误．‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．氦4核中有4个质子，2个中子 B．氦4核与氦3核不是互为同位素 C.Be中的质子数比中子数少6‎ D.Si中的质子数比中子数少2‎ 解析：选D　氦4核中有2个质子，2个中子，故A错误；氦4核与氦3核是互为同位素，故B错误；Be中的质子数比中子数少2，故C错误；Si的质子数比中子数少2，故D正确．‎ ‎3．下列说法中正确的是(　　)‎ A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的 ‎ B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论 ‎ C．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很弱 ‎ D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构 解析：选B　天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说基础上引进了量子理论，故B正确；γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强，故C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出原子核式结构学说，故D错误．‎ ‎4．(2019·东莞高三期末)物理学是一门以实验为基础的科学，以下说法正确的是(　　)‎ A．光电效应实验表明光具有波动性 B．电子的发现说明电子是构成物质的最小微粒 7‎ C．居里夫人首先发现了天然放射现象 D．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础 解析：选D　光电效应实验表明光具有粒子性，A错误；电子的发现说明原子内部有着复杂的结构，原子是可以再分的，不能说明电子是构成物质的最小微粒，B错误；贝克勒尔首先发现了天然放射现象，C错误；α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，D正确．‎ ‎5．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，下列说法正确的是(　　)‎ A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子 B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子 C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子 D．原子核中，只有质子和中子 解析：选D　在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源，不能据此认为α粒子是原子核的组成部分；原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子的来源；原子核发出射线后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ光子的形式辐射出来，形成γ射线，故原子核里也没有γ粒子，D正确．‎ ‎6．如图所示是查德威克发现中子的装置示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射出的粒子流A轰击铍(Be)时会产生粒子流B，用粒子流B轰击石蜡时，会打出质子流C，图中粒子流A是(　　)‎ A．中子流　　　　　　 B．α射线 C．β射线 D．γ射线 解析：选B　用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流．所以A为α射线，B为中子，C为质子，故A、C、D错误，B正确．‎ ‎7．如图所示，放射源放在铅块中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源通过细孔放出的射线有α，β，γ三种，下列判断正确的是(　　)‎ 7‎ A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线 B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线 C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线 D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线 解析：选B　粒子垂直进入磁场，若带电则必受洛伦兹力的作用而做圆周运动，轨迹为圆弧，而乙为直线，可判定其为不带电粒子，即乙是γ射线；再根据左手定则，即可判断甲为β射线，丙为α射线，故正确选项为B.‎ ‎8．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H、H、H从离子源S出发，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提供向心力，‎ 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∶∶ ‎「能力提升练」‎ ‎9．α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度分别为0.000 ‎5 cm、‎0.05 cm和‎8 cm.工业部门可以使用射线来测厚度．如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱．因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制．如果钢板的厚度需要控制为‎5 cm，请推测测厚仪使用的射线是(　　)‎ 7‎ A．α射线 B．β射线 ‎ C．γ射线 D．可见光 解析：选C　根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，为了能够准确测量钢板的厚度，探测射线应该用γ射线；随着轧出的钢板越厚，透过的射线越弱，而轧出的钢板越薄，透过的射线越强，故A、B、D错误，C正确．‎ ‎10．如图所示中R是一种放射性物质，虚线方框是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏．实验时发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，则此时磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线应为(　　)‎ A．向上，β，α B．向下，α，β C．由外向里，γ，β D．由里向外，γ，α 解析：选C　因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有α射线，A、B、D错误；因为γ射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，C正确．‎ ‎11．(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列说法中正确的有(　　)‎ A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线 B．α射线和β射线的轨迹都是抛物线 C．α射线和β射线的轨迹都是圆弧 D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 解析：‎ 7‎ 选AC　由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向下，β粒子受的洛伦兹力向上，轨迹都是圆弧，A、C正确，B错误；由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，D错误．‎ ‎12．(多选)(2019·太原期中)用如图的装置可以判定放射源发出射线的带电性质．两块平行金属板A、B垂直纸面竖直放置，从放射源上方小孔发出的射线竖直向上射向两极板间．当在两板间加上垂直纸面方向的匀强磁场时，射线的偏转方向如图所示．如撤去磁场，将A、B两板分别与直流电源的两极连接，射线的偏转也如图．则(　　)‎ A．若磁场方向垂直纸面向里，则到达A板的为带正电的粒子 B．若磁场方向垂直纸面向外，则到达A板的为带正电的粒子 C．若A接电源负极，则到达A板的为带正电的粒子 D．若A接电源正极，则到达A板的为带正电的粒子 解析：选AC　分析α、β和γ三种射线的电性，α带正电、β带负电、γ不带电，若磁场方向垂直纸面向里，α射线在磁场中受到向左的洛伦兹力作用，向A板偏转，A选项正确；若磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则可知，β射线受到向左的洛伦兹力作用，向A板偏转，B选项错误；若A接电源负极，电场的方向向左，则到达A板的为带正电的α粒子，C选项正确；若A接电源正极，电场的方向向右，则到达A板的为带负电的β粒子，D选项错误．‎ ‎13．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？‎ ‎(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？‎ 解析：原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．‎ 由此可得：‎ ‎(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即 N＝A－Z＝226－88＝138.‎ ‎(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是 Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－‎19 C＝1.41×10－‎17 C.‎ ‎(3)核外电子数等于电荷数，故核外电子数为88.‎ 7‎ ‎(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有qvB＝m，r＝ 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故 ＝＝.‎ 答案：(1)88　138　(2)88　1.41×10－‎17C　(3)88　(4) ‎14.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源．从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示．在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．‎ ‎(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？‎ ‎(2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？‎ ‎(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？‎ 解析：(1)因为α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．‎ ‎(2)下面印像纸从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线，β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ，则 sα＝aα·2，sβ＝aβ·2‎ aα＝，aβ＝ 由以上四式得＝.‎ ‎(3)若使α射线不偏转，qαE＝qαvα·Bα，所以Bα＝同理若使β射线不偏转，应加磁场Bβ＝，故＝＝10∶1.‎ 7‎ 答案：(1)两个暗斑　β射线　γ射线　(2)5∶184‎ ‎(3)10∶1‎ 7‎