物理选择性必修 第三册第五章 原子核1 原子核的组成精品随堂练习题

5.1原子核的组成

基础导学

要点一、天然放射现象与三种射线

（一）天然放射现象

1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线。

2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象。

3原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。

（二）三种射线

1．射线：

(1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同；

(2)速度可达到光速的；

(3)电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

2．射线：

(1)是高速电子流；

(2)它的速度更大，可达光速的99%；

(3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

3．射线：

(1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下；

(2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。

要点二、原子核的组成

1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子。

2．中子的发现：卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。

3．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 

4．原子核的符号

5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H. 

要点突破

突破一：α、β、γ三种射线的比较

2．三种射线在电场、磁场中偏转情况的比较

(1)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图所示。

(2)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图所示。

突破二：原子核的组成

1．原子核(符号X)

2．基本关系

核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数，质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。

3．同位素

(1)同位素指质子数相同、中子数不同的原子核。

(2)原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质．同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以它们的物理性质不同。

典例精析

题型一：天然放射现象与三种射线

例一．下列关于近代物理学研究的说法，正确的是（　　）

A．普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子假说

B．汤姆孙研究阴极射线，发现了电子并精确测定了电子的电荷量

C．卢瑟福在α粒子散射实验中对小角度偏转的研究提出了原子核式结构模型

D．玛丽·居里最早发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线

【答案】A

【分析】A．普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子假说，故A正确；

B．汤姆孙研究阴极射线，发现了电子，密立根精确测定了电子的电荷量，故B错误；

C．卢瑟福在α粒子散射实验中对大角度偏转的研究提出了原子核式结构模型，故C错误；

D．贝克勒尔最早发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，故D错误。

故选A。

变式迁移1：关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A．射线在磁场中不能发生偏转

B．射线是由氦原子核衰变产生的

C．射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的

D．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度

【答案】A

【分析】A．射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时不会发生偏转，故A正确；

B．射线是由衰变产生的氦原子核组成的，故B错误；

C．射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子，即粒子，故C错误；

D．射线的穿透性较强，工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度，故D错误。

故选A。

题型二：原子核的组成

例二．下列说法正确的是（　　）

A．普朗克提出能量子假说，将每一份最小能量称为“光子”

B．汤姆孙证明阴极射线是电子，让人们认识到原子具有核式结构

C．波尔的原子模型可以解释所有原子光谱的实验规律

D．原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定

【答案】D

【分析】A．普朗克提出能量子假说，，将每一份最小能量称为“能量子”，故A错误；

B．汤姆孙证明阴极射线是电子，让人们认识到原子本身具有内部结构，故B错误；

C．波尔的原子模型只能解释氢原子光谱的实验规律，故C错误；

D．原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故D正确；

故选D。

变式迁移2：原子核表示（　　）

A．的质量数为90 B．核内有234个质子

C．核内有144个中子 D．核内有90个核子

【答案】C

【分析】原子核，234表示质量数，即234个核子，90表示核电荷数，即90个质子，故核内中子数为（234-90=144个），故选C。

强化训练

一、选择题

1、下面说法正确的是（　　）

A．光的本质是波

B．牛顿首先引入了电场线和磁感线，并发现了电流的磁效应和电磁感应现象

C．爱因斯坦通过分析粒子散射实验结果，发现了质子

D．贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核是有复杂结构的

【答案】D

【解析】

A．光的本质既是波也是粒子，具有波粒二象性，A错误；

B．法拉第首先引入了电场线和磁感线，并发现了电磁感应现象，B错误；

C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，C错误；

D．贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核是有复杂结构的，D正确。

故选D。

2、一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是（　　）

A．射到b处的一定是α射线

B．射到b处的一定是β射线

C．射到b处的可能是γ射线

D．射到b处的可能是α射线

【答案】D

【解析】

C．α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，γ射线不受电场力和洛伦兹力，故射到b处的一定不是γ射线，C错误；

ABD．α射线和β射线在电场、磁场中受到电场力和洛伦兹力，若电场力大于洛伦兹力，则射到b处的是α射线，若洛伦兹力大于电场力，则射到b处的是β射线，D正确，A、B错误。

故选D。

3、卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核（　　）

A．核外电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等

C．核电荷数与核内质子数相等 D．核电荷数约是质量数的一半

【答案】D

【解析】

卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故D正确，ABC错误。

故选D。

4、含有钍（Th）的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡（Rn），核反应方程为Th→Rn+3He+2Y。下列关于该核反应说法正确的是（　　）

A．Y是H B．Y是e

C．Rn核的电子数比Th核的少4 D．Rn核的中子数比Th核的少12

【答案】B

【解析】

AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，Y的质量数为0，电荷数为-1 ，则Y是e，选项A错误，B正确；

C．原子核中没有电子，选项C错误；

D． Rn核的中子数为220-86=134，Th核的中子数为232-90=142，则Rn核的中子数比Th核的少8，选项D错误；

故选B。

5、关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）

A．射线在磁场中不能发生偏转

B．射线是由氦原子核衰变产生的

C．射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的

D．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度

【答案】A

【解析】

A．射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时不会发生偏转，故A正确；

B．射线是由衰变产生的氦原子核组成的，故B错误；

C．射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子，即粒子，故C错误；

D．射线的穿透性较强，工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度，故D错误。

故选A。

6、原子核的表示符号为，下列说法正确的是（　　）

A．原子核的质子数为A B．原子的电子数为A

C．原子的质量数为Z D．原子核的质子数为Z

【答案】D

【分析】原子核的符号中A表示质量数，Z表示质子数。

故选D。

7、一个镭核中，有（ ）

A．226个质子，88个中子 B．88个质子，226个中子

C．138个质子，88个中子 D．88个质子，138个中子

【答案】D

【分析】由题意可知，该原子的质子数为88，质量数为226，根据中子数等于质量数减去质子数，可知该原子的中子数为

故质子数为88，中子数为138，故选D。

8、对微观世界的探索中，下列说法正确的是（　　）

A．密立根最先发现了电子

B．汤姆孙最先通过油滴实验测出了电子的比荷

C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

D．人们认识到原子核具有复杂结构是从发现质子开始的

【答案】C

【分析】A．1897年汤姆孙发现电子，故A错误；

B．最先通过油滴实验测出了电子的比荷的物理学家是密立根，故B错误；

C．1911年，卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，否定了汤姆孙的枣糕式模型，故C正确；

D．人们认识到原子核具有复杂结构是从天然放射现象开始的，故D错误。

故选C。

9、下列能揭示原子具有核式结构的实验是(　　)

A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现

C．α粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现

【答案】C

【分析】能揭示原子具有核式结构的实验是粒子散射实验，故C正确，ABD错误。

10、用中子轰击氧原子核的核反应方程式为，对式中X、a、b的判断正确的是（　　）

A．X代表中子，a=17，b=1

B．X代表正电子，a=17，b=-1

C．X代表正电子，a=17，b=1

D．X代表质子，a=17，b=1

【答案】C

【分析】根据质量数、电荷数守恒可知

因此X可表示为，为正电子，故ABD错误，C项正确。

故选C。

11、“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子转变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程。中微子的质量极小，不带电，很难探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子存在的。若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”（电子的初动量可不计），则（　　）

A．母核的质量数大于子核的质量数

B．母核的电荷数大于子核的电荷数

C．子核的动量与中微子的动量相同

D．子核的动能大于中微子的动能

【答案】B

【分析】AB．原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。电荷数少1，质量数不变。故A错误，B正确；

C．原子核（称为母核）俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反。故C错误；

D．子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据

知，中微子的动能大于子核的动能。故D错误。

故选B。

12、如图所示，天然放射性元素，放出ɑ、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进，则ɑ射线

A．向右偏 B．向左偏

C．沿直线前进 D．可能向右偏也可能向左偏

【答案】A

【分析】由于β射线（电子，带负电）没有偏转，说明它受到水平向左的电场力与水平向右的洛仑兹力平衡．对于α射线（氦核），它进入场区时受到水平向左的洛仑兹力与水平向右的电场力．由于它的速率比β射线的速率小，所以它受到的洛仑兹力小于电场力，即它在向右偏转．故选择A.