高中物理人教版选修3-5 作业题 19-1 原子核的组成 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5 作业题 19-1 原子核的组成 Word版含解析 |  | |
| 格式 | DOC | ||
| 文件大小 | 976.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-15 13:47:31 | ||
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文档简介
原子核的组成
时间：45分钟
一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)
1．天然放射现象的发现揭示了( C )
A．原子不可再分 B．原子的核式结构
C．原子核还可再分 D．原子核由质子和中子组成
解析：本题涉及物理学史的一些知识．汤姆孙发现了电子说明原子可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也有着复杂的结构；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的，所以正确选项为C.
2．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是( C )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．三种射线都可以
解析：根据三种射线的性质可知，图甲中能穿透铝板的是γ射线，图乙中检查钢板中的伤痕，要求射线能穿透钢板，故利用的是γ射线，选项C正确．
3．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为( B )
A.He B.He
C.He D.He
解析：氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．
4．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( C )
A．C为氦原子核组成的粒子流
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射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是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．
5．如图所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.经研究知道( A )
A．A为中子，B为质子 B．A为质子，B为中子
C．A为γ射线，B为中子 D．A为中子，B为γ射线
解析：用射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的射线应该是中子．
6．据最新报道，放射性同位素钬Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( A )
A．32 B．67
C．99 D．166
解析：由题知该同位素原子核内核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．
7．以下说法中正确的是( CD )
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等
C．用α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原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子
解析：原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故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原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确．
8．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔S1无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后再通过狭缝S2、S3垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和三条质谱线的排列顺序，下列判断正确的是( BD )
A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚
C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
解析：加速过程中由动能定理得qU＝mv2，则有v＝，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后三种同位素做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入得r＝，由于它们的电荷量均相同，那么质量大的偏转半径大，所以a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确．故正确答案为B、D.
9．氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则( AB )
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
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，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．
二、非选择题
10．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为γ射线，射线b为β射线．
解析：放射源可以放射出α、β、γ三种射线，三种射线分别带正电、负电和不带电．三种射线的性质也不同；α射线电离作用强，但穿透能力弱，所以不能穿透铝箔；β射线和γ射线的穿透能力强，可以穿透铝箔．由于β射线带负电，经过电场时受到电场力的作用而发生偏转，γ射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以题图中射线a是γ射线，射线b是β射线．
11．核能是一种高效的能．
(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(如图甲)．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是混凝土．
(2)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了β射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了γ或β和γ射线的辐射．
解析：(1)因为γ射线能穿透手、铝和铅，不能穿透混凝土，因此为了防止核泄漏，安全壳应当选用的材料是混凝土．(2)胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，说明没有受到α射线辐射，但铅片下的照相底片未被感光，说明未受到γ射线辐射，此工作人员受到了β射线的辐射；当所有底片被感光时，说明受到了γ或β和γ射线的辐射．
12．2013年6月11日17点38分，从酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射升空的“神舟”十号载人飞船，于6月26日8点07分成功着陆于内蒙古四子王旗主着陆场．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，如何用最简单的办法除去α射线？
(2)余下的β和γ射线束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．(画在题图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和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十分之一，β射线速度约为光速)
答案：见解析
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)如下图所示．
(3)α射线和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．
时间：45分钟
一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)
1．天然放射现象的发现揭示了( C )
A．原子不可再分 B．原子的核式结构
C．原子核还可再分 D．原子核由质子和中子组成
解析：本题涉及物理学史的一些知识．汤姆孙发现了电子说明原子可再分；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明了原子核也有着复杂的结构；天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分；卢瑟福用α粒子轰击氮核，发现了质子，查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子，使人们认识到原子核是由质子和中子组成的，所以正确选项为C.
2．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是( C )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．三种射线都可以
解析：根据三种射线的性质可知，图甲中能穿透铝板的是γ射线，图乙中检查钢板中的伤痕，要求射线能穿透钢板，故利用的是γ射线，选项C正确．
3．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为( B )
A.He B.He
C.He D.He
解析：氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．
4．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( C )
A．C为氦原子核组成的粒子流
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射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是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．
5．如图所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.经研究知道( A )
A．A为中子，B为质子 B．A为质子，B为中子
C．A为γ射线，B为中子 D．A为中子，B为γ射线
解析：用射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的射线应该是中子．
6．据最新报道，放射性同位素钬Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( A )
A．32 B．67
C．99 D．166
解析：由题知该同位素原子核内核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．
7．以下说法中正确的是( CD )
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B．原子核中的中子数一定跟核外电子数相等
C．用α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原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子
解析：原子中除了有带负电的电子外，还有带正电的质子，故A错；原子核中的中子数不一定跟核外电子数相等，故B错；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故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原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内还有别的中性粒子，故D正确．
8．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的三种同位素从容器A的下方的小孔S1无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后再通过狭缝S2、S3垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和三条质谱线的排列顺序，下列判断正确的是( BD )
A．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕
B．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚
C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚
D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕
解析：加速过程中由动能定理得qU＝mv2，则有v＝，三种同位素电荷量q相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，A错误，B正确；进入磁场后三种同位素做匀速圆周运动，由qvB＝m，并把v代入得r＝，由于它们的电荷量均相同，那么质量大的偏转半径大，所以a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故C错误，D正确．故正确答案为B、D.
9．氢有三种同位素，分别是氕(H)、氘(H)、氚(H)，则( AB )
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
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，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．
二、非选择题
10．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来的方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为γ射线，射线b为β射线．
解析：放射源可以放射出α、β、γ三种射线，三种射线分别带正电、负电和不带电．三种射线的性质也不同；α射线电离作用强，但穿透能力弱，所以不能穿透铝箔；β射线和γ射线的穿透能力强，可以穿透铝箔．由于β射线带负电，经过电场时受到电场力的作用而发生偏转，γ射线不带电，经过电场时不发生偏转，所以题图中射线a是γ射线，射线b是β射线．
11．核能是一种高效的能．
(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(如图甲)．结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是混凝土．
(2)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了β射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了γ或β和γ射线的辐射．
解析：(1)因为γ射线能穿透手、铝和铅，不能穿透混凝土，因此为了防止核泄漏，安全壳应当选用的材料是混凝土．(2)胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，说明没有受到α射线辐射，但铅片下的照相底片未被感光，说明未受到γ射线辐射，此工作人员受到了β射线的辐射；当所有底片被感光时，说明受到了γ或β和γ射线的辐射．
12．2013年6月11日17点38分，从酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射升空的“神舟”十号载人飞船，于6月26日8点07分成功着陆于内蒙古四子王旗主着陆场．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，如何用最简单的办法除去α射线？
(2)余下的β和γ射线束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．(画在题图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和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十分之一，β射线速度约为光速)
答案：见解析
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)如下图所示．
(3)α射线和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．