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2013版高中物理 19.1 原子核的组成知能巩固提升 新人教版选修3-5

时间:2014-04-28


2013 版高中物理 19.1 原子核的组成知能巩固提升 新人教版选修 3-5
【课堂训练】 1.(2012 ·海口高二 检测)人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从( ) A.发现电子开始的 B.发现质子开始的 C.进行α 粒子散射实验开始的 D.发现天然放射现象开始的 2.(2012·济南高二检测)下列说法正确的是( ) ①β 射线的粒子和电子是两种不 同的粒子 ②红外线的 波长比 X 射线的波长长 ③α 粒子不同于氦原子核 ④γ 射线的贯穿本领比α 射线的强 A.①② B.①③ C.②④ D.①④ 3.原子核中能放出α 、β 、γ 射线,关于原子核的组成,下列说法正确的是( ) A.原子核中有质子、中子,还有α 粒子 B.原子核中有质子、中子、还有β 粒子 C.原子核中有质子、中子、还有γ 粒子 D.原子核中只有质子和中子 235 4.由原子核符号 92U,可知( ) 235 A. 92U 原子核中有质子 92 个 235 B. 92U 原子核中有电子 92 个 235 C. 92U 原子核中有中子 235 个 235 D. 92U 原子核中有中子 143 个 5.如图所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放 射出α 、β 、γ 三种射线,而根据设计,该生产线压制的是 3 mm 厚 的铝板, 那么是三种射线中的__________射线对控制厚度起主要作用. 当探测接收器单位时 间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值 时,将会通过自动装置将 M、N 两个轧辊间的距离调节得_________ _ 些. 【课后巩固】 6.最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是( ) A.贝可勒尔 B.居里夫人 C.卢瑟福 D.查德威克 7.(2012·朝阳区高二 检测)在贝可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地研究,发 现α 、β 、γ 射线的穿透本领不同 .如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
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C.α 、β 、γ D.γ 、α 、β 8.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( ) A.c 为氦核组成的粒子 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 9.(2012·杭州高二检测)关于γ 射线,下列说法不正确的是 ( ) A.它是处于激发状态的原子核放射的 B.它是原子内层电子受到激发时产生的 C.它是一种不带电的光子流 D.它是波长极短的电磁波 10.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 11.有 J、K、L 三种原子核,已知 J、K 的核子数相同,K、L 的质子数相同,试完成下列表格. 原子核 J K L 10 19 12.在暗室的真空装置中做如下实验:在竖直放置的平行金 属板间的匀强电场中,有一个能产生α 、 β 、γ 三种射线的 射线源.从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电 场,如图所示.在与射线源距离为 H 高处,水平放置两张叠 放着的、涂药面朝下的印相纸(比一般纸厚且涂有感光药的 纸),经射线照射一段时间后两张印相纸显影. (1)上面的印相纸有几个暗斑?各是什么射线的痕迹? (2)下面的印相纸显出三个暗斑,试估算中间暗斑与两边暗 斑的距离之比? (3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场,一次使 α 射线不偏转,一次使β 射线不偏转,则两次所加匀强磁场 的磁感应强度之比是多少? (已知: m ? ? 4u, m? ? 原 子序数 9 质量数 18 质子数 中子数

1 c u,v ? ? ,v? ? c ) 1 840 10

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答案解析 1.【解析】选 D.自从贝可勒尔发现天然放射现象,科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了 大量研究,逐步认识到原子核的复杂结构,故 D 正确. 2.【解析】选 C.19 世纪末 20 世纪初,人们发现了 X、α 、β 、γ 射线,经研究知道,X、γ 射线均为电磁 波,只是波长不同 .可见光、红外线也是电磁波,由电磁波谱知红外线的波长比 X 射线的波长要长.另外, β 射线是电子流,α 粒子是氦核.就α 、β 、γ 三种射线的贯穿本领 而言,γ 射线最强,α 射线最弱.故选 项 C 正确. 3.【解析】选 D.在放射性元素的原子核中,2 个质子和 2 个中子结合得较紧密,有时作为一个整体放出, 这就是α 粒子的来源,不能据此认为α 粒子是原子核的组成部 分.原子核里是没有 电子的,但中子可以转 化成质子,并向核外释放一个电子,这就是β 粒子.原子核发出射线后处于高能级,在回到低能级时多余 的能量以 γ 光子的形式辐射出来,形成γ 射线,故原子核里也没有γ 粒子,故 D 正确. A 235 4.【解析】选 A、D.原子核符号为 ZX,A 为核子数,Z 为质子数,可见 92U 原子核中核子数是 235 个,质子 数是 92 个,中子数为 235-92=143 个,故 B、C 错误,A、D 正确. 5.【解析】因β 射线能穿过几毫米的铝板,故β 射线对厚度起主要作用.通过铝板的粒子数超标是指通过 铝板的粒子个数太多,铝板的厚度偏薄,应加大铝板的厚度,即将 M、N 两轧辊间距离调大一些. 答案:β 大 6.【解析】选 C.由于卢瑟福通过α 粒子轰击氮原子核发现了质子,并从其他原子核中都打出了质子,卢瑟 福认为质子是原子核的组成部分,并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在,提出了原子核 是由质子和中子组成的理论,故 C 正确. 7.【解析】选 C.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 C 正确. 【变式备选】天然放 射性物质的放射线包含三种,下面说法中正确的是( ) A.一张厚的黑纸可以挡住α 射线,但不能挡住β 射线和γ 射线 B.某原子核在放出γ 粒子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 【解析】选 A、B、C、D.穿透能力最弱的是α 射线,用一张黑纸就可挡住,A 正确;原子核在发生α 衰变 或β 衰变时,伴随能量以γ 粒子的形式放出,B 正确;α 射线对气体电离作用最强,C 正确;发生β 衰变 时一个中子转变为质子同时有电子放出,故不是原来绕核旋转的核外电子,D 正确. 8.【解析】选 C.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,应为由带正电的粒 子组成的α 射线,b 射线在电场中不偏转,所以为γ 射线;c 射线受到与电场方向相反的电场力,应为由 带负电的粒子组成的β 射线,γ 射线是一种波长极 短的电磁波. 9.【解析】选 B.γ 射线是激 发状态的原子核发出的波长极短的电磁波,是一种光子,故 B 错误. 10.【解析】选 A、B、C.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,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 ? 则 对α 粒子: R 1 ? 对反冲核: R 2 ?

mv2 mv 得R ? , 若原来放射性元素的核电荷数为 Q, R qB

p1 B · 2e

p2 B ? Q ? 2? e
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由 p1=p2,R1∶R2=44∶1,得 Q=9 0,B、C 正确;它们的速度大小与质量成反比,故 D 错误. 【总结提升】衰变粒子在磁场中运动轨迹的研究 核衰变前后粒子动量守恒,α 粒子或β 粒子运动方向与新核运动方向相反,但α 粒子带正电,β 粒子带负 电,故可用左手定则判断得到如下结论: (1)α 衰变时两轨迹圆外切,且α 粒子与反冲核绕行方向相同. (2)β 衰变时两轨迹圆内切,且β 粒子与反冲核的绕行方向相反. 11.【解析】质子数与原子序数相同,中子数等于质量数减去质子数.如表所示 原子核 J K L 原子序数 9 10 10 质量数 18 18 19 质子数 9 10 10 中子数 9 8 9

答案:见解析 12.【解题指南】解答此题要把握以下三个方面: (1)根据射线轨迹确定其是否带电及带电性质. (2)掌握三种射线的穿透本领,通过其穿透本领的强弱来判定是哪种射线. (3)要使α 射线、β 射线在电磁场中运动轨迹为直线,必需满足粒子受到的安培力和洛伦兹力大小相等, 方向相反. 【解析】(1)因α 粒子贯穿本领弱,穿过下层纸的只有 β 射线、γ 射线,β 射线、γ 射线在上面的印像纸 上留下两个暗斑. (2)下面印像纸从左向右依次是β 射线、γ 射线、α 射线留下的暗斑.设α 射线、β 射线暗斑到中央γ 射线 暗斑的距离分别为 sα 、sβ 则

q· E q·E 1 H 1 H s? ? a ? · ( )2,s? ? a ? · ( )2,a ? ? ? ,a ? ? ? . 2 v? 2 v? m? m?
由以上四式得

s? 5 ? . s? 184
E ,同理若使β 射线不偏转,应加磁场 v?

(3)若使α 射线不偏转,qα E=q α v α ·Bα ,所以 Bα =

B? ?

v B E ,故 ? ? ? ? 10∶1. v? B? v?

答案(1)两个暗斑 β 射线,γ 射线 (2)5∶184 (3)10∶1

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