课时精练(13) 认识原子核-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(十三)　认识原子核 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．下列说法正确的是(　　) A．质子和中子的质量不等，但质量数相等 B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和 C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同 D．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和 A　[质子和中子的质量不等，但质量数相等，A正确；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子数和中子数的总和，B错误；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错误；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量，D错误。] 2．(2023·山东济南莱芜一中月考)以下来自原子核内的不带电的射线是(　　) A．β射线 B．α射线 C．γ射线 D．X射线 C　[β射线本质是来自原子核内的高速电子流，带负电，故A错误；α射线本质是来自原子核内的高速氦核流，带正电，故B错误；γ射线本质是来自原子核内的高速光子流，不带电，故C正确；X射线不是来自原子核内的射线，而是由原子中核外电子跃迁产生的，故D错误。] 3．为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。如图所示是利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图，若钢柱的直径为20 cm，则下列说法正确的是(　　) A．射线源放出的射线应该是β射线 B．射线源放出的射线应该是α射线 C．射线源放出的射线应该是γ射线 D．若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少 C　[此射线必须穿透部件，接收器才能接收射线粒子，用一张纸就能将α射线挡住，β射线只穿透几毫米厚的铝板，γ射线能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，显然应该用γ射线检查直径为20 cm的钢铁部件内部是否有伤痕存在，C正确，A、B错误；当遇到钢柱内部有砂眼或裂纹时，穿过钢柱到达探测器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要强一些，D错误。] 4．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线为(　　) A．β射线和γ射线 B．α射线和β射线 C．β射线和X射线 D．α射线和γ射线 D　[三种射线中α射线和β射线带电，进入电场后会发生偏转，而γ射线不带电，在电场中不偏转。由题意知，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，可知射线中含有γ射线。再将薄铝片移开，则从显微镜内观察到的每分钟闪烁的亮点数大大增加，根据α射线的穿透能力最弱，一张纸就能挡住，而β射线能穿透几毫米的铝板，分析得知射线中含有α射线，不含β射线。故放射源所发出的射线为α射线和γ射线，D正确。] 5．有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，当发生这一过程时(　　) A．新原子是原来原子的同位素 B．新原子核比原来的原子核少一个质子 C．新原子核将带负电 D．新原子核比原来的原子核少一个中子 B　[原子核“俘获”一个电子后，带负电的电子与原子核内带正电的质子中和，原子核的质子数减少1，中子数增加1，形成一个新原子，新原子与原来的原子相比，质子数不同，中子数也不同，但核子数相同，不是同位素，所以B正确。] 6．(多选)元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b为正整数，下列说法正确的是(　　) A．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的中子数 B．a等于此原子核中的中子数，b等于此原子核中的质子数 C．a等于此元素的原子处于中性状态时核外电子数 D．b等于此原子核中的核子数 CD　[原子核中X，b＝质量数＝核子数，a＝质子数＝中性原子核外电子数，根据质量数＝质子数＋中子数，可知中子数＝b－a，故A、B错误，C、D正确。] 7．某种元素具有多种同位素，能反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图(　　) B　[原子核的质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增大时，质量数A也会增大，选项A、D错误；又因为中子数N为零时，质子数不为零，所以质量数A不为零，选项B正确，C错误。] 8．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是(　　) A．He＋Be―→C＋X B．Th―→Pa＋X C．U―→Th＋X D．P―→Si＋X C　[核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，故各核反应方程补充完整应为： A．He＋Be―→C＋n。B．Th―→Pa＋e。C．U―→Th＋He。D．P―→Si＋e。故选C。] [能力提升] 9．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场(不计粒子重力)，图中表示的射线偏转情况正确的是(　　) AD　[已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力的方向和正、负电荷在电场中受电场力的方向，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断。 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子的轨道半径之比为＝··＝××＝，由此可见，A正确，B错误；带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有x＝v0t，y＝·t2，消去t可得y＝。对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为＝··＝××＝，由此可见，C错误，D正确。] 10．(多选)某实验室工作人员，用初速度为v0＝0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m。则(　　) A．该核反应方程是He＋Na―→Mg＋H B．该核反应方程是He＋Na―→Mg＋n C．质子的速度约为0.225c D．质子的速度为0.09c AC　[新原子核的质量数：m＝23＋4－1＝26，核电荷数：z＝11＋2－1＝12，核反应方程：He＋Na―→Mg＋H，故A正确，B错误；质子质量为m，α粒子、新核的质量分别为4m、26m，设质子的速度为v，对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得：4mv0＝26m·－mv，解得v＝0.225c，故C正确，D错误。] 11．(2023·陕西西安模拟)2020年3月20日，电影《放射性物质》在伦敦首映，该片的主角居里夫人是放射性元素钋(Po)的发现者。已知钋(Po)发生衰变时，会产生α粒子和原子核X，并放出γ射线。下列分析正确的是(　　) A．原子核X的质子数为82，中子数为206 B．γ射线具有很强的穿透能力，可用来消除有害静电 C．由α粒子所组成的射线具有很强的电离作用 D．地磁场能使γ射线发生偏转 C　[根据发生核反应时，质量数与核电荷数守恒，可得原子核X的质子数为84－2＝82，质量数为210－4＝206，依据质量数等于质子数与中子数之和，得原子核X的中子数为206－82＝124，故A错误；γ射线具有很强的穿透能力，但是电离作用弱，不能用来消除有害静电，故B错误；α射线实质是氦核流，具有很强的电离作用，故C正确；γ射线的实质是频率很高的电磁波，本身不带电，所以γ射线在地磁场中不受力，不能发生偏转，故D错误。] 12．1930年发现，在真空条件下用α粒子(He)轰击铍(Be)时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子，查德威克认定这种粒子就是中子。 (1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程。 (2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰，已知中子的质量为mn、初速度为v0，与碳核碰后的速率为v1，运动方向与原来运动方向相反，碳核质量视为12mn，求碳核与中子碰撞后的速率。 (3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场，测得碳核做圆周运动的半径为R，已知元电荷的电荷量为e，求该磁场的磁感应强度大小。 解析：　(1)Be＋He―→n＋C。 (2)根据动量守恒定律有mnv0＝－mnv1＋12mnv2，解得：v2＝。 (3)根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有6eBv2＝ 解得：B＝。 答案：　(1)Be＋He―→n＋C (2)　(3) 13．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，β射线速度约为光速) 解析：　(1)由于α射线穿透能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。 (2)如答图所示。 (3)根据R＝，对α射线有R1＝，对β射线有R2＝，故＝＝400。α射线穿过此磁场时，轨道半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。 答案：　(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线 (2)如图所示 (3)α射线在磁场中做圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离 学生用书第81页 学科网（北京）股份有限公司 $$