山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：3.1原子核结构 跟踪训练（含解析）

3.1原子核结构
1．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是
A．粒子散射实验
B．光电效应实验
C．中子的发现
D．氢原子光谱的发现
2．由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋，经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”，又叫碳化木，俗称乌木，已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例与大气中相同，生命活动结束后，14C衰变为14N，14C的比例持续减少，其半衰期约为5700年，现通过测量得知，某乌木样品中14C的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（　　）
A．该乌木的形成年代距今约为11400年
B．该乌木的形成年代距今约为5700年
C．12C、13C、14C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
3．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，下列表述符合物理学史实的是
A．普朗克通过对阴极射线的研究，最早发现了电子
B．玻尔为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
C．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了的核式结构模型
4．关于天然放射性，下列说法正确的是
A．天然放射现象说明原子是可分的
B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关，温度越高半衰期越短
C．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．机场、车站进行安检时，能发现箱内危险物品，是利用了α射线较强的穿透能力
5．为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是
A．α粒子散射实验 B．电子的发现
C．质子的发现 D．天然放射现象
6．科学家们对微观粒子的研究推动了科学的进步，下列符合历史事实的是
A．普朗克发现了电子
B．爱因斯坦提出能量子假说
C．贝克勒尔发现了天然放射现象
D．汤姆孙提出了原子的核式结构
7．对原子的认识，错误的是
A．原子由原子核和核外电子组成
B．原子核的质量就是原子的质量
C．原子核的电荷数就是核中的质子数
D．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值
8．把放射源轴、针或镭放入用铅做的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线分裂成如图所示的a、b、c三束。下列说法正确的是（　　）
A．三种射线中，b的穿透能力最强
B．三种射线中，c的电离作用最强
C．容器内温度越高，放射性强度越大
D．将磁场换为水平向左的匀强电场，射线也大致沿图示方向偏转
9．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．爱因斯坦对光电效应现象作出了解释并提出光电效应方程
B．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子
C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，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
10．下列说法正确的是（　　）
A．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒
B．汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并准确测出了电子的电荷量
C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
D．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子运行的轨道半径是量子化的
11．有些元素的原子具有相同的______________和不同的_______________,在元素周
期表中处于同一位置,它们互称为_______________.
12．某些元素自发地放射某些射线的现象称为_______________,这些元素称为_______________具有这种性质的元素的原子序号大于或等于_______________.
13．已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生 2.9×107 J的热量)
14．一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后又变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s,B、C两原子核的电荷数之比为5∶2。求:
①C为何种粒子？并写出核反应方程。
②C核的速度大小。
参考答案
1．A
【解析】
在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说。
A.α粒子散射实验，与结论相符，选项A正确；
B. 光电效应实验，与结论不相符，选项B错误；
C. 中子的发现，与结论不相符，选项C错误；
D. 氢原子光谱的发现，与结论不相符，选项D错误；
2．B
【解析】
AB.设原来的质量为，衰变后剩余质量为M则有：，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n=1，所以死亡时间为5700年，A错误B正确；
C.12C、13C、14C具有相同的质子数和不同的中子数，C错误；
D.放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，D错误。
3．D
【解析】
A.汤姆生通过对阴极射线的研究，最早发现了电子，故A错误.
B.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故B错误.
C.贝可勒尔发现了天然放射现象，但没有发现原子核是由质子和中子组成的，故C错误.
D.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，故D正确.
4．C
【解析】
A、天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，A错误；
B、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，B错误；
C、放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，C正确；
D、机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了X射线较强的穿透能力，D错误。
5．A
【解析】
A.卢瑟福根据粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型，故选项A正确；
BCD.电子的发现使人们认识到原子有复杂的结构；质子的发现说明了原子核是由质子和中子组成的；天然放射现象的发现使人们认识到原子核有复杂的结构，故选项B、C、D错误。
6．C
【解析】
A．汤姆孙发现了电子，选项A错误；
B．普朗克提出能量子假说，选项B错误；
C．贝克勒尔发现了天然放射现象，选项C正确；
D．卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项D错误．
7．B
【解析】
A．原子由原子核和核外电子组成，故 A正确；
B．原子核的质量与电子的质量和就是原子的质量，故B错误；
C．原子核的电荷数就是核中的质子数，故C正确；
D．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值，故D正确．
本题选错误的，故选B．
8．AD
【解析】
A. 带电粒子在磁场中运动，根据左手定则，a带正电为α粒子，b不带电为γ射线，c带负电为β粒子。γ射线（b）电离能力最弱，但穿透能力最强。故A符合题意；
B. α粒子（a）电离能力最强，但穿透能力最弱，故B不符合题意；
C. 原子核衰变和温度无关，所以放射性强度也和温度无关。故C不符合题意；
D. 将磁场换为水平向左的匀强电场，α粒子向左偏，γ射线不偏转，β粒子向右偏，所以射线也大致沿图示方向偏转，故D符合题意。
9．AC
【解析】
【详解】
爱因斯坦对光电效应现象作出了解释并提出光电效应方程，选项A正确；卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子，选项B错误；贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误.
10．AC
【解析】
A.根据核反应的特点可知，在核反应的过程中质量数与电荷数都守恒；故A正确；
B.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，密立根准确测出了电子的电荷量。故B错误；
C.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构。故C正确；
D.卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子运行的轨道半径是连续的，玻尔的原子模型认为核外电子运行的轨道半径量子化的。故D错误.
11．质子数 中子数 同位素
【解析】
[1][2][3]有些元素的原子具有相同的质子数和不同的中子数，在元素周期表中处于同一位置,它们互称为同位素。
12．天然放射现象 放射性元素 83
【解析】
[1][2][3]贝克勒尔发现某些元素自发地放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素，具有这种性质的元素的原子序号大于或等于83
13．2.84×103 t
【解析】质量亏损为Δm=(mU+mn)-(mBa+mKr+3mn)=236.052 6u-235.837 3 u=0.2153u。
释放的能量ΔE=Δmc2≈201 MeV
1 kg铀235 含有的铀原子核数目为N=×6.02×1023=2.56×1024个
1 kg铀完全反应释放的总能量为E总=N·ΔE=2.56×1024×201×106×1.60×10-19 J=8.23×1013 J
1 t煤完全燃烧释放的能量为E=1000×2.9×107 J=2.9×1010 J
故 1kg 铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为n=2.84×103t。
【点睛】解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程和能量守恒定律．
14．（1）；（2）
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定c为何种粒子，根据动量守恒定律求出c核的速度大小．
①根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为7，因为B、C两原子核的电荷数之比为5：2．则C的电荷数为2，B、C质量数之和为15．因为B的质量是中子的11倍，则B的质量数为11，则C的质量数为4，所以C为粒子．
②根据动量守恒得，代入数据
解得．