上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.1原子核结构探秘 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 上海市北虹高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.1原子核结构探秘 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 339.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-17 14:19:12 | ||
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文档简介
4.1原子核结构探秘
1．参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是( )
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱
B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．链式反应属于重核的裂变
D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构
2．2013年12月中旬，中国自行研制的“玉兔”号月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的含量十分丰富，科学家认为， 是发生核聚变的极好原料，将来也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大。关于，下列说法正确的是 ( )
A．的原子核内有三个中子两个质子
B．的原子核内有一个中子两个质子
C．发生核聚变，放出能量，一定不会发生质量亏损
D．原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
3．在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为， 中的4和2分别表示（ ）
A．4为核子数，2为中子数
B．4为质子数和中子数之和，2为质子数
C．4为核外电子数，2为中子数
D．4为中子数，2为质子数
4．现在，科学家们正在设法寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，据此，反α粒子为( )
A． B．
C． D．
5．下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
B．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
C．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．碘131能自发地进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子
6．关于α粒子的散射实验，下列说法中不正确的是（ ）
A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，发生大角度散射的α粒子就越少
7．下列物理学史描述正确的是（ ）
A．玛丽?居里提出原子的核式结构学说
B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子
D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据
8．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（ ）
A．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
9．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．下列说法正确的是（ ）
A．氡222衰变成钋218，其衰变方程为
B．氡222衰变成钋218，其衰变方程为
C．已知氡222的半衰期是3.8天，经过19天32g的衰变后还剩1g
D．已知氡222的半衰期是3.8天，经过15.2天32g的衰变后还剩1g
10．下列说法中正确的是
A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大
C．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大
D． 的半衰期是5天，12 g经过15天衰变后剩余的质量为1.5 g
11．一质子束入射到静止靶核上，产生如下核反应：，式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为____________，中子数为______________．
12．已知铜的原子序数是29，原子核内中子数是37，则铜原子核的质量数是 ，中性铜原子核外电子数是 个．
13．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核( Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c.
(1)写出核反应方程.
(2)求氚核与α粒子的速度大小.
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损.
14．放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出此核反应方程。
（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？
参考答案
1．B
【解析】A、根据核反应堆，控制棒的作用可知，图中核电反应堆示意图控制棒插入深一些，让它吸多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确。B、中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误。C、重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确。D、通过研究阴极射线发现了电子，汤姆孙提出原子有复杂结构，故D正确。本题选错误的故选B。
【点睛】考查原子结构模型的发现者及其意义；掌握三种射线的区别与组成；理解链式反应与热核反应的区别，及阴极射线发现的意义．
2．B
【解析】
的原子核内有2个质子、（3-2）=1个中子，故A错误B正确；无论是聚变还是裂变，核反应过程一定会发生质量亏损放出能量，C正确；原子核内的核子靠核力结合在一起，核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间，故D错误．
3．B
【解析】
中的4为质子数和中子数之和，即质量数，2为质子数或电荷数；故选B.
4．D
【解析】
α粒子是，反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，可知反α粒子为，故D正确，ABC错误．
故选D
5．D
【解析】A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A错误；
B、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象，故B错误；
C、发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，故C错误；
D、任何原子发生的行β衰变后，与原来原子核相比都是多一个质子而少一个中子，故D正确；
故选D。
6．A
【解析】
A、粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的1/7300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变．粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A符合题意，BC不符合题意；
D、相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，根据动量守恒定律，可知，发生大角度散射的粒子就越少，故D不符合题意．
故选A。
7．D
【解析】卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆逊通过对阴极射线管的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确；故选D.
8．CD
【解析】
光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，故A错误；β粒子在云室中受磁场力的作用，与波动性无关，故B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，因为衍射是波特有的现象，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，因为衍射是波特有的现象，故D正确．所以CD正确，AB错误．
9．BC
【解析】根据质量数和电荷数守恒可得该衰变方程为，A错误B正确；根据可得，解得，故t=19天，C正确D错误．
【点睛】根据电荷数守恒、质量数守恒确定衰败的产物．经过一个半衰期有半数发生衰变，根据确定衰变的次数，从而确定经历的天数．
10．AD
【解析】
A.?α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确；
B. 根据玻尔理论可知，结合，可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的运动速度增大，即动能增大，则氢原子的电势能减小，故B错误；
C. 在光电效应的实验中，入射光的强度增大，频率不变，光电子的最大初动能不变，C错误；
D.?12g 经过15天后，发生了三次衰变，根据，则还有1.5g未衰变，故D正确；
故选AD.．
【名师点睛】α粒子散射实验提出卢瑟福建立原子核式结构模型；根据牛顿第二定律，由库仑力提供向心力可知，辐射出一个光子后氢原子的电势能与核外电子的运动速度的变化；光电子的最大初动能；根据半衰期的定义，即可求解．
11．14 13
【解析】
质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27-14=13。
12．66 ； 29
【解析】
质量数等于质子数加中子数，所以质量数为29+37=66；中性铜原子核外电子数等于质子数，所以核外电子数为29．
13．(1)n＋Li→H＋He(2)v v (3)
【解析】
(1)由题意可知，核反应方程为：n＋Li→H＋He
(2)设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv＝－3mv1＋4mv2
由题意得：v1∶v2＝7∶8
解得：v1＝v，v2＝v.
(3)氚核和α粒子的动能之和为：Ek＝×3mv12＋×4mv22＝mv2
释放的核能为：ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为：Δm＝
14．(1) ， (2) 17190年
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年。
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得：，
（2）则由半衰期的定义得，即
可得：，所以t =17190年。
点睛：本题关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，以及知道半衰期的定义。
1．参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是( )
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱
B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．链式反应属于重核的裂变
D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构
2．2013年12月中旬，中国自行研制的“玉兔”号月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的含量十分丰富，科学家认为， 是发生核聚变的极好原料，将来也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大。关于，下列说法正确的是 ( )
A．的原子核内有三个中子两个质子
B．的原子核内有一个中子两个质子
C．发生核聚变，放出能量，一定不会发生质量亏损
D．原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
3．在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为， 中的4和2分别表示（ ）
A．4为核子数，2为中子数
B．4为质子数和中子数之和，2为质子数
C．4为核外电子数，2为中子数
D．4为中子数，2为质子数
4．现在，科学家们正在设法寻找“反物质”，所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，据此，反α粒子为( )
A． B．
C． D．
5．下列说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
B．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
C．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．碘131能自发地进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个质子而少一个中子
6．关于α粒子的散射实验，下列说法中不正确的是（ ）
A．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，发生大角度散射的α粒子就越少
7．下列物理学史描述正确的是（ ）
A．玛丽?居里提出原子的核式结构学说
B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子
D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据
8．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（ ）
A．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
9．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．下列说法正确的是（ ）
A．氡222衰变成钋218，其衰变方程为
B．氡222衰变成钋218，其衰变方程为
C．已知氡222的半衰期是3.8天，经过19天32g的衰变后还剩1g
D．已知氡222的半衰期是3.8天，经过15.2天32g的衰变后还剩1g
10．下列说法中正确的是
A．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大
C．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大
D． 的半衰期是5天，12 g经过15天衰变后剩余的质量为1.5 g
11．一质子束入射到静止靶核上，产生如下核反应：，式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为____________，中子数为______________．
12．已知铜的原子序数是29，原子核内中子数是37，则铜原子核的质量数是 ，中性铜原子核外电子数是 个．
13．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核( Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c.
(1)写出核反应方程.
(2)求氚核与α粒子的速度大小.
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损.
14．放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
（1）宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5730年，试写出此核反应方程。
（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸距今约有多少年？
参考答案
1．B
【解析】A、根据核反应堆，控制棒的作用可知，图中核电反应堆示意图控制棒插入深一些，让它吸多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确。B、中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误。C、重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确。D、通过研究阴极射线发现了电子，汤姆孙提出原子有复杂结构，故D正确。本题选错误的故选B。
【点睛】考查原子结构模型的发现者及其意义；掌握三种射线的区别与组成；理解链式反应与热核反应的区别，及阴极射线发现的意义．
2．B
【解析】
的原子核内有2个质子、（3-2）=1个中子，故A错误B正确；无论是聚变还是裂变，核反应过程一定会发生质量亏损放出能量，C正确；原子核内的核子靠核力结合在一起，核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间，故D错误．
3．B
【解析】
中的4为质子数和中子数之和，即质量数，2为质子数或电荷数；故选B.
4．D
【解析】
α粒子是，反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，可知反α粒子为，故D正确，ABC错误．
故选D
5．D
【解析】A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A错误；
B、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象，故B错误；
C、发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，故C错误；
D、任何原子发生的行β衰变后，与原来原子核相比都是多一个质子而少一个中子，故D正确；
故选D。
6．A
【解析】
A、粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的1/7300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变．粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故A符合题意，BC不符合题意；
D、相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，根据动量守恒定律，可知，发生大角度散射的粒子就越少，故D不符合题意．
故选A。
7．D
【解析】卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆逊通过对阴极射线管的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确；故选D.
8．CD
【解析】
光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，故A错误；β粒子在云室中受磁场力的作用，与波动性无关，故B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，因为衍射是波特有的现象，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，因为衍射是波特有的现象，故D正确．所以CD正确，AB错误．
9．BC
【解析】根据质量数和电荷数守恒可得该衰变方程为，A错误B正确；根据可得，解得，故t=19天，C正确D错误．
【点睛】根据电荷数守恒、质量数守恒确定衰败的产物．经过一个半衰期有半数发生衰变，根据确定衰变的次数，从而确定经历的天数．
10．AD
【解析】
A.?α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A正确；
B. 根据玻尔理论可知，结合，可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子的运动速度增大，即动能增大，则氢原子的电势能减小，故B错误；
C. 在光电效应的实验中，入射光的强度增大，频率不变，光电子的最大初动能不变，C错误；
D.?12g 经过15天后，发生了三次衰变，根据，则还有1.5g未衰变，故D正确；
故选AD.．
【名师点睛】α粒子散射实验提出卢瑟福建立原子核式结构模型；根据牛顿第二定律，由库仑力提供向心力可知，辐射出一个光子后氢原子的电势能与核外电子的运动速度的变化；光电子的最大初动能；根据半衰期的定义，即可求解．
11．14 13
【解析】
质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27-14=13。
12．66 ； 29
【解析】
质量数等于质子数加中子数，所以质量数为29+37=66；中性铜原子核外电子数等于质子数，所以核外电子数为29．
13．(1)n＋Li→H＋He(2)v v (3)
【解析】
(1)由题意可知，核反应方程为：n＋Li→H＋He
(2)设中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv＝－3mv1＋4mv2
由题意得：v1∶v2＝7∶8
解得：v1＝v，v2＝v.
(3)氚核和α粒子的动能之和为：Ek＝×3mv12＋×4mv22＝mv2
释放的核能为：ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为：Δm＝
14．(1) ， (2) 17190年
【解析】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；经过一个半衰期，有半数发生衰变，通过剩余的量确定半衰期的次数，从而求出遗骸距今约有多少年。
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得：，
（2）则由半衰期的定义得，即
可得：，所以t =17190年。
点睛：本题关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，以及知道半衰期的定义。
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