高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成当堂检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成当堂检测题，共60页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
基础达标练
一、选择题
1．(2023·安徽高三月考)2020年1月10日，中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖，他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献。物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是( D )
A．1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部的信息，他认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有α射线、β射线、X射线、γ射线
B．汤姆孙通过α粒子轰击铍核(eq \\al(9,4)Be)获得碳核(eq \\al(12, 6)C)的实验发现了中子
C．玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念
D．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子
解析： 1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开了原子核内部的信息，他认为原子核是可分的，从原子核内部释放的射线有α射线、β射线和γ射线，没有X射线，A错误；查德威克通过α粒子轰击铍核(eq \\al(9,4)Be)获得碳核(eq \\al(12, 6)C)的实验发现了中子，B错误；玻尔理论只成功解释了氢原子光谱规律，其局限性在于保留了经典粒子的观念，C错误；卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，D正确。
2．(2023·河南省洛阳市第一中学高二5月) 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用，下列说法符合历史事实的是( A )
A．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设
B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线就是高速氦核流
解析： 德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设，选项A正确；贝克勒尔首先发现天然放射性现象，但没有发现原子中存在原子核，选项B错误； 卢瑟福通过α粒子散射实验的研究得到了原子的核式结构理论，选项C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线就是高速电子流，选项D错误。
3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是( A )
A．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(P)和镭(Ra)两种新元素
B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂的结构
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的β射线
D．查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了质子
解析： 居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(P)和镭(Ra)两种新元素，故A正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，但他没有揭示原子核有复杂的结构，故B错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是带负电的粒子，且质量非常小，并未发现该射线是中子变为质子时产生的β射线，故C错误；查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了中子，故D错误。
4．关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是( B )
A．γ射线是波长最长的电磁波，它的穿透能力最强
B．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强
C．α射线是氦核流，它的电离作用最弱
D．β射线是电子流，它是原子核的组成部分
解析： γ射线一般伴随着α或β射线产生，其波长很短，频率很高，它的穿透能力最强，故A错误，B正确；α射线是氦核流，它的电离作用最强，故C错误；β射线是电子流，它并不是原子核的组成部分，故D错误。
5．(多选)eq \\al(228, 88)Ra是eq \\al(226, 88)Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子核而言，下列说法正确的是( AC )
A．它们具有相同的质子数和不同的质量数
B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析： 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和。由此知这两种镭的原子核质子数均为 88，核子数分别为228 和226，中子数分别为140 和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同。正确选项为AC。
6．(2023·江苏盐城调研)α、β和γ射线穿透物质的能力是不同的，为把辐射强度减到一半，所需铝板的厚度分别为0.000 5 cm、0.05 cm和8 cm，而钢板降低辐射强度的能力比铝板强一些。工业部门可以使用射线来测厚度。 如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，轧出的钢板越厚，透过的射线越弱。因此，将射线测厚仪接收到的信号输入计算机，就可以对钢板的厚度进行自动控制。如果钢板的厚度需要控制为 5 cm，请推测测厚仪使用的射线是( C )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．可见光
解析： 根据α、β、γ三种射线的特点可知，γ射线穿透能力最强，电离作用最弱；α射线电离作用最强，穿透能力最弱。为了能够准确控制钢板的厚度，探测射线应该用γ射线，选项C正确。
7．(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列说法中正确的有( AC )
A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线
B．α射线和β射线的轨迹都是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹都是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b
解析： 由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向下，β粒子受的洛伦兹力向上，轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的eq \f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动，故AC正确。
二、非选择题
8．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理图如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场中，经磁场偏转后到达照相底片P上，设离子打在P上的位置到入口处S1的距离为x。
(1)若离子质量为m、电荷量为q、加速电压为 U、磁感应强度大小为 B，求x；
(2)氢的三种同位素氕(eq \\al(1,1)H)、氘(eq \\al(2,1)H)、氚(eq \\al(3,1)H)从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？
答案：(1)eq \f(2,B)eq \r(\f(2mU,q)) (2)1∶eq \r(2)∶eq \r(3)
解析：(1)离子在电场中被加速的过程，由动能定理可得
qU＝eq \f(1,2)mv2
进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，有
qvB＝eq \f(mv2,r)
又x＝2r
联立解得x＝eq \f(2,B)eq \r(\f(2mU,q))。
(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)的结果知，
xH∶xD∶xT＝eq \r(mH) ∶eq \r(mD) ∶eq \r(mT)＝1∶eq \r(2) ∶eq \r(3)。
能力提升练
一、选择题
1．(2023·黑龙江大庆铁人中学高二期中)卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是( C )
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
解析： 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)，他的主要依据是核电荷数在数值上只有质量数的一半或还少些，故C正确。
2．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( C )
A．α和β的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．纯γ放射源
解析： 在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透能力很弱的粒子，即α粒子；在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过薄铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。故选C。
3. (2023·广东省湛江市高二下学期月考)某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是( D )
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
D．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
解析： 射线3在电场中向负极板偏转，射线3为α粒子，电离作用在三种射线中最强，故A错误；射线2在电场中不偏转，射线2为γ射线，其贯穿本领最强，故B错误；射线1在电场中向正极板偏转，射线1是β粒子，放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个，故C错误；射线3为α粒子，一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个，故D正确。
4．(2023·安徽泗县一中高二月考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是( B )
A．查德威克用α粒子轰击eq \\al(14, 7)N获得反冲核eq \\al(17, 8)O，发现了质子
B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型
C．居里夫妇发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
解析： 查德威克用α粒子轰击铍原子核，产生中子和12C，发现了中子，A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，B正确；贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，C错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，D错误。
5．(多选)(2023·江苏南通海安高中高二下月考)质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如eq \\al(3,2)He是eq \\al(3,1)H的镜像核，同样eq \\al(3,1)H也是eq \\al(3,2)He的镜像核。下列说法正确的是( ACD )
A．eq \\al(13, 7)N和eq \\al(13, 6)C互为镜像核
B．eq \\al(15, 7)N和eq \\al(16, 8)O互为镜像核
C．eq \\al(15, 7)N和eq \\al(15, 8)O互为镜像核
D．互为镜像核的两个核质量数相同
解析： 根据镜像核的定义及质量数A等于核电荷数Z和中子数N之和，可知eq \\al(13, 7)N和eq \\al(13, 6)C的质子数与中子数互换了，互为镜像核；eq \\al(15, 7)N和eq \\al(15, 8)O的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故A、C正确。eq \\al(15, 7)N质子数为7，中子数为8；而eq \\al(16, 8)O的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B项错误；互为镜像核的两个核质子数与中子数互换，质子数与中子数的和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D正确。
二、非选择题
6．(2023·山西怀仁第一中学高二月考)茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对航天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。
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线和γ射线区分开来，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eq \f(1,10)，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)γ射线不带电，垂直磁场进入磁场中不会受到洛伦兹力，故不会发生偏转，由左手定则可判断出β射线进入磁场中时受向上的洛伦兹力，如图所示。
(3)α粒子和电子在磁场中偏转，根据：qvB＝meq \f(v2,R)，得：R＝eq \f(mv,qB)；对α射线有：R1＝eq \f(mαvα,qαB)；对β射线有：R2＝eq \f(meve,Bqe)，故：eq \f(R1,R2)＝eq \f(mαvαqe,meveqα)＝400，α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法区分开来。