高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成复习练习题

第五章　原子核

1　原子核的组成

课后·训练提升

基础巩固

一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)

1.下列现象中,与原子核内部变化有关的是(　　)

A.α粒子散射现象 

B.天然放射现象

C.光电效应现象 

D.原子发光现象

答案:B

解析:天然放射现象中射线来自原子核,是原子核内部变化引起的,选项B正确,A、C、D错误。

2.若用x代表一个原子中核外电子数,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,则对于 Th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=144

答案:B

解析:Th左上角的数为原子的质量数,即234,左下角的数为质子数,即y=90,所以电子数也是x=90,中子数z=234-90=144,选项B正确。

3.用“γ刀”进行手术,可以使病人在清醒状态下经过较短的时间完成手术,在此过程中,主要利用:①γ射线具有较强的穿透本领;②γ射线很容易绕过障碍物到达病灶区域;③γ射线具有很强的电离能力,从而使癌细胞电离而被破坏;④γ射线具有很高的能量。上述描述正确的是(　　)

A.①② 

B.②③

C.①②③ 

D.①④

答案:D

解析:用“γ刀”进行手术,利用的是γ射线具有较强的穿透本领能够进入病灶区,再利用γ射线具有很高的能量杀死癌细胞,γ射线的电离本领最弱,故选项D正确。

4.在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度,其监测装置由放射源、探测器等构成,如图所示。该装置中探测器接收到的是(　　)

A.X射线 B.α射线

C.β射线 D.γ射线

答案:D

解析:放射源放出的是α射线、β射线、γ射线,无X射线,故选项A错误;另外α射线穿透本领最弱,一张纸就能将其挡住,而β射线穿透本领较强,能穿透几毫米厚的铝板,γ射线穿透本领最强,可以穿透几厘米厚的铅板,穿过轧制钢板的只能是γ射线,故选项B、C错误,D正确。

二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)

5.天然放射性物质的放射线包括三种成分,下列说法正确的是(　　)

A.一张厚的黑纸能挡住α射线,但不能挡住β射线和γ射线

B.某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核

C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线

D.β粒子是电子,但不是原来绕核旋转的核外电子

答案:ACD

解析:由三种射线的本质和特点可知,α射线贯穿本领最弱,一张黑纸都能挡住,而黑纸挡不住β射线和γ射线,故选项A正确;γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波,不会使原子核变成新核,故选项B错误;三种射线中α射线电离作用最强,故选项C正确;β粒子是电子,来源于原子核,故选项D正确。

6.以下说法正确的是(　　)

A.原子中含有带负电的电子,所以原子带负电

B.原子核中的质子数一定与核外电子数相等

C.用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子,因此人们断定质子是原子核的组成部分

D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比,因此原子核内还存在一种不带电的中性粒子

答案:CD

解析:原子中除了带负电的电子外,还有带正电的质子,故选项A错误;对于中性原子来说,原子核中的质子数才跟核外电子数相等,故选项B错误;正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子,故选项C正确;因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比,才确定原子核内必还有别的中性粒子,故选项D正确。

7.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,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.原来放射性元素的核电荷数为90

C.反冲核的核电荷数为88

D.α粒子和反冲核的速度之比为1∶88

答案:ABC

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,选项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=得R=,若原来放射性元素的核电荷数为Q,则α粒子的轨道半径R1=,反冲核的轨道半径R2=,由p1=p2、R1∶R2=44∶1得Q=90,选项B、C正确;它们的速度大小与质量成反比,选项D错误。

三、非选择题

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(速度可看为零),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?

答案:(1)

(2)1∶

解析:(1)离子在电场中被加速时,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∶。

能力提升

一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)

1.物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(　　)

A.麦克斯韦预言了关于光的电磁理论并通过一系列实验进行了证实

B.查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O,发现了中子

C.贝克勒尔发现的天然放射现象,说明原子核有复杂结构

D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型

答案:C

解析:麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论,选项A错误;卢瑟福用α粒子轰击N,获得反冲核O,发现了质子,选项B错误;贝克勒尔发现的天然放射现象,说明原子核具有复杂结构,选项C正确;卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,提出了原子的核式结构模型,选项D错误。

2.在贝克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研究,发现α、β、γ射线的穿透本领不同。下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

答案:C

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,故选项C正确。

3.原子核内部有(　　)

A.质子 B.α粒子 

C.电子 D.光电子

答案:A

解析:根据原子核的内部结构可知,原子核是由质子和中子组成的,选项A正确,B、C、D错误。

4.如图所示,R为放射源,虚线范围内有垂直于纸面的磁场B,LL'为厚纸板,MN为荧光屏,今在屏上P点处发现亮斑,则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为(　　)

A.α粒子,B垂直于纸面向外

B.α粒子,B垂直于纸面向内

C.β粒子,B垂直于纸面向外

D.β粒子,B垂直于纸面向内

答案:D

解析:由于α粒子贯穿本领很弱,只能穿透几厘米空气,因此穿透厚纸板到达屏上P点的不可能是α粒子;由于γ粒子不带电,穿过B区域不会发生偏转,因此到达P点的也不可能是γ粒子;因此可知,到达P点的必然是β粒子,又由于β粒子带的是负电,因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内,选项D正确。

5.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

答案:B

解析:将强磁场撤去,每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化,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0.5mm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0.5mm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,选项B正确。

二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)

6.下列说法正确的是(　　)

A.α射线与γ射线都是电磁波

B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流

C.从伦琴射线管的对阴极发出X射线时,对阴极中的原子核的结构并没有改变,只是原子从能量较高的定态跃迁到较低的定态

D.放射性元素有射线放出时,元素的原子核的组成一定发生变化

答案:CD

解析:α射线是实物粒子流,不是电磁波,选项A错误;β射线是原子核中的中子转变成质子而释放的电子流,不是核外电子电离后形成的,选项B错误;X射线是原子的内层电子受到激发后,原子从高能级向低能级跃迁而产生的,对阴极中的原子和原子核的结构没有改变,选项C正确;放射性元素有射线放出时,原子核一定发生了变化,选项D正确。

7.Ra是镭Ra的一种同位素,对于这两种镭的原子而言,下列说法正确的是(　　)

A.它们具有相同的质子数和不同的质量数

B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数

C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数

D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质

答案:AC

解析:原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的,核内质子数均为88,核子数分别为228和226,中子数分别为140和138;原子的化学性质由核外电子数决定,因它们的核外电子数相同,故它们的化学性质也相同,选项A、C正确。

三、非选择题

8.茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线,对宇航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,如何用最简单的方法除去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。(画在图上)

(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)

答案:(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线

(2)如图所示

(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

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。

(3)α粒子和电子在磁场中偏转

根据R=, 对α射线有Rα=

对β射线有Re=

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。