2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--1　原子核的组成

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
第五章　原子核
1　原子核的组成
基础过关练
题组一　天然放射现象
1.最早发现天然放射现象的科学家是 (　　)
A.卢瑟福　　　　B.贝克勒尔
C.爱因斯坦　　　　D.查德威克
2.发现天然放射现象的意义在于使人类认识到(　　)
A.原子具有一定的结构
B.原子核具有复杂的结构
C.原子核中含有质子
D.原子核中含有质子和中子
题组二　射线的本质
3.(经典题)(2024云南阶段测试改编)把放射源铀放入铅做成的容器中,会有射线从容器的小孔中射出,在射线经过的空间施加磁场,发现射线分裂成三束,如图所示。关于a、b、c三种射线,说法正确的是 (　　)
A.c为氦核组成的粒子流,它在空气中电离本领最强
B.c是原子核外电子电离而生成的
C.b为比X射线波长更短的光子流,它的电离能力最弱
D.a为高速电子组成的电子流,贯穿能力最强
4.下列能说明放射性元素放出的射线来自原子核的是 (　　)
A.放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响
B.放射源发射的一束α射线照射到金箔上,穿过金箔后绝大部分仍沿原来的方向前进
C.放射性元素放出的γ射线和伦琴射线相似,它们都能穿透黑纸使照相底片感光
D.放射性元素放出的一束α射线照射带正电的验电器的金属球,箔片的张角减小
5.(经典题)(2023上海静安期末)如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置,实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场,通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数,若撤去电场后继续观察,发现每分钟闪烁的亮点数没有变化;如果再将薄铝片移开,观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加,由此可以判断,放射源发出的射线可能为(　　)
A.α射线和γ射线　　　　B.α射线和β射线
C.β射线和X射线　　　　D.β射线和γ射线
题组三　原子核的组成
6.(2023重庆八中模拟预测)1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,从氮原子核中打出了一种新的粒子,这种新的粒子是 (　　)
AH　　　　　Bn　　　　　Ce　　　　　De
7.核电荷数Z不能表示 (　　)
A.相应元素在周期表上的顺序编号
B.中性原子内电子的个数
C.原子核内质子的个数
D.原子核内中子的个数
8.(2024北京海淀月考)一个原子核为Bi,关于这个原子核,下列说法正确的是 (　　)
A.核外有83个电子,核内有127个质子
B.核外有83个电子,核内有83个质子
C.核内有83个质子,210个中子
D.核内有210个核子
9.(教材习题改编)(多选题)氢有三种同位素,分别是氕H、氘H、氚H,则 (　　)
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.它们的中子数相等
能力提升练
题组一　射线在电场、磁场中的偏转
1.(经典题)(多选题)(2024山东青岛月考)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,位于A、B两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出,射线轨迹如图所示。已知α射线、β射线的速度分别约为0.1c、0.99c(c是真空中的光速),β射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应,下列判断正确的有 (　　)
A.a为电源正极
B.a为电源负极
C.到达A板的为β射线
D.到达A板的为α射线
2.(多选题)(2024河南开封一模)茫茫宇宙中存在大量的宇宙射线,对航天员构成了很大威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)先经过一张纸,再进入一个较小的圆形磁场区域,之后打在荧光屏上,出现了A、B两个相距很近的亮斑。已知α粒子的质量约为β粒子质量的8 000倍,α射线的速度约为光速的,β射线的速度约为光速。下列说法正确的是 (　　)
A.圆形区域内磁场方向垂直纸面向外
B.打在A处的射线经过圆形区域时,动能增加
C.如果将纸拿走保留磁场,光屏上仍是明显的两个亮斑
D.如果将纸拿走保留磁场,光屏上将会出现明显的三个亮斑
题组二　原子核组成的理解
3.(教材深研拓展)在研究原子核结构的过程中,人们首先发现了质子,之后就认定原子核中一定还存在另外不同种类的粒子(后来把它称为中子),理由是 (　　)
A.质子不带电,原子核带正电
B.质子带正电,原子核也带正电
C.质子的比荷大于原子核的比荷
D.质子的电荷量小于原子核的电荷量
4.(多选题)(2024福建福州模拟)原子弹的核反应原理是通过热中子n撞击铀U,如果中子动能不够大,将无法引发核反应,假设某中子以v0的速度撞击静止的U原子核,撞击后中子与铀原子核粘在一起,发生核反应,已知中子质量为mn,铀原子核质量为mU,下列说法正确的是(　　)
A.mn∶mU=1∶235
B.mn∶mU=1∶92
C.碰撞过程中中子损失的动能等于铀原子核增加的动能
D.碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能
5.(经典题)质子数与中子数互换的核互为镜像核,例如He是H的镜像核,同样H也是He的镜像核。下列说法不正确的是 (　　)
AN和C互为镜像核
BN和O互为镜像核
CN和O互为镜像核
D.互为镜像核的两个核质量数相同
6.(2022 河北衡水深州长江中学月考)下列表示某种元素的各同位素间的质量数(A)、质子数(Z)和中子数(N)三者关系的图像正确的是(　　)
答案与分层梯度式解析
1.B 2.B 3.C 4.A 5.A 6.A
7.D 8.D 9.AB
1.B　贝克勒尔于1896年最早发现了天然放射现象,故B正确。
2.B　发现天然放射现象,使人类认识到原子核具有复杂的结构,选项A、C、D错误,B正确。
3.C　α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电,根据左手定则可知a、b、c三种射线分别是α射线、γ射线、β射线。β射线为电子流,是原子核内的中子转化为质子时放出的(下一节学习),A、B错误;γ射线是比X射线波长更短的光子流,它的电离能力最弱,贯穿能力最强,C正确;α射线是α粒子流,贯穿能力最弱,电离能力最强,D错误。
4.A　放射性元素无论是以单质存在还是以化合物形式存在,放射性都不受影响,这说明射线与核外电子无关,射线来自原子核,选项A正确。
5.A　三种射线中α射线和β射线带电,进入电场后会发生偏转,而γ射线不带电,不受电场力,电场对它没有影响,在电场中不偏转。α射线穿透本领最弱,一张纸就能挡住,β射线能穿透几毫米厚的铝板(破题关键),由题,将电场撤去,从显微镜观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化,可知射线中含有γ射线,不含β射线。再将薄铝片移开,从显微镜观察到每分钟闪烁亮点数大大增加,分析得知射线中含有α射线。故放射源所发出的射线可能为α射线和γ射线,选项A正确。
6.A　1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,从氮原子核中打出了一种新的粒子,这种新的粒子是质子H,选项A正确。
7.D　核电荷数等于原子核内的质子数,也等于元素周期表中这种元素的原子序数,对于中性原子来说,也等于核外电子数,但由于原子核内质子数和中子数并不一定相等,因此不能表示核内中子个数,故D符合题意,A、B、C不符合题意。
8.D　该原子核的质量数为210,质子数为83,根据质量数=质子数+中子数,可知中子数为127,质子与中子统称为核子,则核子数为210,由于不知道该原子核与核外电子组成的是原子还是离子,因此不能确定核外电子数(易错点)。故选D。
9.AB　氢有三种同位素,它们具有相同的质子数,但中子数不同,质量数不同,A正确,D错误。同位素的质子数相同,核外电子数相同,具有相同的化学性质,B正确;核子数等于质子数加中子数,可知核子数不同,C错误。故选A、B。
能力提升练
1.AC 2.AC 3.C 4.AD 5.B 6.B
1.AC　设两板间距为d,两板间场强为E,粒子在板间做类平抛运动,设电子电荷量为e,质量为m,对于β射线,有=·,yβ=0.99ct1,得yβ=0.99c,对于α射线,有=·,yα=0.1ct2,得yα=0.1c,得≈6,可知,到达A板的为β射线,由于β射线带负电,所以a为电源正极。故选A、C。
归纳总结
α、β、γ三种射线在电场或磁场中的运动特点
　　(1)γ射线不论在电场还是磁场中,总是做匀速直线运动,不发生偏转。
　　(2)α射线和β射线在磁场中的偏转特点:垂直进入同一匀强磁场中时,α粒子和β粒子偏转方向相反,均做匀速圆周运动,α粒子的运动半径较大。
　　(3)α射线和β射线在电场中的偏转特点:垂直进入同一匀强电场中时,α粒子和β粒子偏转方向相反,均做类平抛运动,偏移距离相等时,α粒子沿初速度方向运动的距离更远。
　　如果电场和磁场方向未知,也可以根据偏转的情况及其他已知条件区分射线的种类。
2.AC　α射线的穿透能力很弱,不能穿过纸而进入磁场;γ粒子不带电,在磁场中不偏转,打在B处;β粒子带负电,偏转后打在A处,根据左手定则可知,圆形区域内磁场方向垂直纸面向外,A正确。打在A处的射线经过圆形区域时,由于洛伦兹力不做功,所以动能不变,B错误;如果将纸拿走保留磁场,则α射线进入磁场,带电粒子在磁场中运动时,由洛伦兹力提供向心力,即Bqv=m,可得轨迹半径为r=,由于α粒子的质量约为β粒子质量的8 000倍,α射线的速度约为光速的,则α粒子做圆周运动的半径很大,远大于β粒子做圆周运动的半径,所以α粒子在磁场中的偏转量很小,几乎不偏转,与γ射线一起打在B处(破题关键),则光屏上还是会出现明显的两个亮斑,C正确,D错误。故选A、C。
3.C　在研究原子核结构的过程中,人们发现质子与原子核都带正电,但质子的电荷量与质量之比大于绝大多数原子核的电荷量与质量之比,使人们想到原子核中还有另外的组成部分,后来发现是不带电的中子。故选C。
4.AD　原子核符号左上方数字表示原子核的质量数,则有mn∶mU=1∶235,A正确,B错误;撞击后中子与铀原子核粘在一起,可知碰撞过程系统有能量损失,所以碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能,C错误,D正确。故选A、D。
5.B　根据镜像核的定义及质量数等于质子数和中子数之和,可知N和C的质子数与中子数互换了,互为镜像核N和O的质子数与中子数互换了,互为镜像核,A、C正确N的质子数为7,中子数为8,而O的质子数和中子数都为8,它们不是镜像核,B错误;质子数与中子数互换,质子数与中子数之和不变,所以互为镜像核的两个核质量数相同,D正确。本题选不正确的,故选B。
6.B　某种元素的各同位素质子数相同, B正确,C错误。同位素的质子数相同,中子数不同,质量数等于质子数加中子数,即A=Z+N,A-N图像的延长线不过原点,D错误。由N=A-Z可知,N-A图像延长线与纵轴交点的纵坐标为负值,A错误。故选B。
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