高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十九章 原子核1 原子核的组成课时作业

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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.①②B.①③C.②④D.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
4.由原子核符号23592U，可知( )
A.23592U原子核中有质子92个
B.23592U原子核中有电子92个
C.23592U原子核中有中子235个
D.23592U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、αB.β、γ、α
C.α、β、γD.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.
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：)
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.
4.【解析】选A、D.原子核符号为AZX,A为核子数，Z为质子数，可见23592U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，由若原来放射性元素的核电荷数为Q，则
对α粒子：
对反冲核：
由p1=p2,R1∶R2=44∶1，得Q=90,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
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
由以上四式得
(3)若使α射线不偏转，qαE=qαvα·Bα，所以Bα=，同理若使β射线不偏转，应加磁场
答案(1)两个暗斑 β射线，γ射线
(2)5∶184 (3)10∶1
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
K
L
10
19
原子核
原子序数
质量数
质子数
中子数
J
9
18
9
9
K
10
18
10
8
L
10
19
10
9