2020学年高中物理 第十九章 原子核

2020学年高中物理 第十九章 原子核

第十九章　原子核 ‎ ‎1　原子核的组成 A组 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A.任何元素都具有放射性 B.同一元素,单质具有放射性,化合物可能没有 C.元素的放射性与温度无关 D.放射性就是该元素的化学性质 解析:原子序数大于或等于83的所有元素都有放射性,小于83的元素有的就没有放射性,所以A项错;放射性是由原子核内部因素决定的,与该元素的物理、化学状态无关,所以C项对,B、D项错。‎ 答案:C ‎2.下列说法正确的是(　　)‎ A.质子和中子的质量不等,但质量数相等 B.质子和中子构成原子核,原子核的质量数等于质子和中子的质量总和 C.同一种元素的原子核有相同的质量数,但中子数可以不同 D.中子不带电,所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和 解析:质子和中子的质量不同,但质量数相同,A对;质子和中子构成原子核,原子核的质量数等于质子和中子的质量数总和,B错;同一种元素的原子核有相同的质子数,但中子数可以不同,C错;中子不带电,所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量之和,D错。‎ 答案:A ‎3.下面说法正确的是(　　)‎ ‎①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子　②红外线的波长比X射线的波长长　③α粒子不同于氦原子核　④γ射线的穿透本领比α粒子的强 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.①② B.①③ C.②④ D.①④‎ 解析:19世纪末20世纪初,人们发现了X、α、β、γ射线,经研究知道X、γ射线均为电磁波,只是波长不同。可见光、红外线也是电磁波,由电磁波谱知红外线的波长比X射线波长要长。另外,β射线是电子流,α粒子是氦核,从α、β、γ三种射线的穿透本领来看,γ射线最强,α粒子最弱,故选项C对。‎ 答案:C ‎4.一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,该放射源所放射出的(　　)‎ 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:三种射线中,γ射线贯穿本领最强,能穿透几厘米厚的铅板,本题中用1 cm厚的铝片即能挡住射线,说明射线中不含γ射线。用薄纸便可挡住部分射线,说明射线中含有贯穿本领较小的α射线,同时有大部分射线穿过薄纸,说明含有β射线。‎ 答案:C ‎5.据报道,月球上有大量的He存在,以下关于He的说法正确的是(　　)‎ A.是He的同分异构体 B.比He多一个中子 C.是He的同位素 D.比He少一个质子 解析:元素符号的左下角表示的是质子数,左上角表示的是核子数,中子数等于质量数(核子数)减质子数。质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素He是He的同位素,比He少一个中子,故C正确。‎ 答案:C ‎6.氢有三种同位素,分别是氕H)、氘H)、氚H),则下列说法中正确的是(　　)‎ A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等 C.它们的核子数相等 D.它们的化学性质相同 解析:氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3,质子数和核外电子数相同,都是1,中子数等于核子数减去质子数,故中子数各不相同,A、B两项正确,C错误;同位素化学性质相同,只是物理性质不同,D正确。‎ 答案:ABD ‎7.放射性元素放出的射线,在电场中分成A、B、C三束,如图所示,其中(　　)‎ A.C为氦核组成的粒子流 B.B为比X射线波长更长的光子流 C.B为比X射线波长更短的光子流 D.A为高速电子组成的电子流 解析:根据射线在电场中的偏转情况,可以判断,A是由带正电的粒子组成的射线,所以A是α射线;B射线在电场中不偏转,所以B射线不带电,是γ射线;C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力,应为带负电的粒子,所以是β射线。‎ 答案:C ‎8.在贝可勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入的研究,发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较,图中射线①②③分别是(　　)‎ A.γ、β、α B.β、γ、α C.α、β、γ D.γ、α、β 解析:α射线穿透能力最弱,不能穿透黑纸,故①为α射线,γ射线穿透能力最强,能穿透厚铝板和铅板,故③为γ射线,β射线穿透能力较强,能穿透黑纸,但不能穿透厚铝板和铅板,故②是β射线,故C正确。‎ 答案:C ‎9.若用x代表一个中性原子的核外电子数,y代表此原子的原子核内的质子数,z代表此原子的原子核内的中子数,则对Th的原子来说(　　)‎ A.x=90,y=90,z=234‎ B.x=90,y=90,z=144‎ C.x=144,y=144,z=90‎ D.x=234,y=234,z=324‎ 解析:在Th中,左下标为质子数,左上标为质量数,则y=90;中性原子的核外电子数等于质子数,所以x=90; 中子数等于质量数减去质子数,z=234-90=144。所以B项正确。‎ 答案:B B组 ‎1.如图所示,x为未知放射源,它向右方发射放射线,p为一张厚度为‎0.5 mm左右的薄铝箔,铝箔右侧是一真空区域,内有较强磁场,q为荧光屏,h是观察装置。实验时,若将磁场撤去,每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化,再将铝箔移开,则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加,则可知放射源x可能为(　　)‎ A.α和β的混合放射源 B.α和γ的混合放射源 C.β和γ的混合放射源 D.α、β和γ的混合放射源 解析:将强磁场撤去,每分钟观察到荧光屏上的亮点数没有变化,说明磁场对射线粒子没有影响,可知射到屏上的是不带电的γ射线;再将厚0.‎ ‎5 mm左右的薄铝箔移开,则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加,说明除接收到γ射线外,又收到了原来被铝箔p挡住的射线,而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线,所以此放射源应是α和γ的混合放射源。故正确选项为B。‎ 答案:B ‎2.如图所示,在有小孔的铅盒里放有能连续放出α、β、γ三种射线的放射性元素,放出的三种射线都打在对面屏M上的A点,要使三种射线分开,分别打在屏上的A、B、C三点(其中B到A的距离大于C到A的距离),可采取的措施是在 屏与孔之间加上(　　)‎ A.垂直于纸面向里的匀强磁场 B.垂直于纸面向外的匀强磁场 C.水平向右的匀强电场 D.水平向左的匀强电场 解析:(1)若加垂直于纸面向外的匀强磁场,β射线向左偏,α射线向右偏,根据qBv=有R=‎ β射线的比荷与α射线的比荷满足,而二者的速度仅为几倍之差,根据R=式不难得出RβAC,符合题意。‎ 反之,若加垂直于纸面向里的磁场,β射线向右偏,α射线向左偏,AC>AB,不符合题意。‎ ‎(2)若加水平向右的匀强电场,α射线向右偏,β射线向左偏,AB=,AC=,‎ 因为相差不是太大,所以AB>AC,符合题意。‎ 反之,加水平向左的电场,不符合题意。‎ 答案:BC ‎3.将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场,图中表示射线偏转情况中正确的是(　　)‎ 解析:已知α粒子带正电,β粒子带负电,γ射线不带电,根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向,可知A、B、C、D四幅图中,α、β粒子的偏转方向都是正确的,但偏转的程度需进一步判断。‎ 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,其半径r=,将其数据代入,则α粒子与β粒子的半径之比为 ‎≈371。‎ 由此可见,A项正确,B错误;带电粒子垂直进入匀强电场,设初速度为v0,垂直电场线方向位移为x,沿电场线方向位移为y,则有 x=v0t,y=t2,‎ 消去t可得y=。‎ 对某一确定的x值,α、β粒子沿电场线偏转距离之比为 ‎。‎ 由此可见,C项错误,D项正确。‎ 答案:AD ‎4.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)若离子质量为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)离子被加速时,由动能定理得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∶‎ ‎5.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线,对航天员构成了很大的威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线),‎ ‎(1)在不影响β和γ射线的情况下,如何用最简单的办法除去α射线?‎ ‎(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域,请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。‎ ‎(3)用磁场可以区分β和γ射线,但不能把α射线从γ射线束中分离出来,为什么?(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍,α射线速度约为光速的,β射线速度约为光速)‎ 解析:(1)由于α射线贯穿能力很弱,用一张纸放在射线前即可除去α射线。‎ ‎(2)如图所示。‎ ‎(3)α粒子和β射线在磁场中偏转,据R=,对α射线R1=,对β射线R2=,故=400。α射线穿过此磁场时,半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离。‎ 答案:(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线　(2)见解析图　(3)α射线的圆周运动的半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离。 ‎