作业(十七) 原子核的组成-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

作业（十七） 原子核的组成 [基础训练] 5.原子核中能放出α、B、Y射线，关于原子核 的组成，下列说法正确的是 () 1.放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透 A.原子核中有质子、中子，还有α粒子 能力由强到弱的排列顺序是 B.原子核中有质子、中子，还有β粒子 A.a射线，B射线，Y射线 C.原子核中有质子、中子，还有Y粒子 B.Y射线，B射线，a射线 D.原子核中只有质子和中子 C.Y射线，a射线，B射线 6.卢瑟福预想到原子核内除了有质子外，还 D.B射线，a射线，Y射线 有中子的事实依据是 () 2.(多选)关于天然放射现象，下列说法正确 A.电子数与质子数相等 的是 ( B.原子核的质量大约是质子质量的整 A.是玛丽·居里夫妇首先发现的 数倍 B.说明了原子核不是单一的粒子 C.原子核的核电荷数只是质量数的一半 C.原子序数大于或等于83的元素都能自 或少一些 发地发出射线 D.质子和中子的质量几乎相等 7.(多选)在人类对微观世界进行探索的过程 D.Y射线的实质是高速电子流 中，科学实验起到了非常重要的作用。下 3.3He可以作为核聚变材料，下列关于3He 列说法符合历史事实的是 () 的叙述正确的是 A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷 A.2He和H互为同位素 的数值 B.3He原子核内中子数为2 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究， C.He原子核外电子数为2 发现了原子中存在原子核 D.3He代表原子核内有2个质子和3个中 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po) 和镭(Ra)两种新元素 子的氦原子 D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在 4.下列说法正确的是 原子核内部存在质子 ①3射线的粒子和电子是两种不同的粒子 8.某种元素的原子核用X表示，下列说法正 ②红外线的波长比X射线的波长长 确的是 ③a粒子不同于氨原子核 A.原子核的质子数为Z,中子数为A ④Y射线的贯穿本领比α射线强 B.原子核的质子数为Z,中子数为A一Z A.①② B.①③ C.原子核的质子数为A,中子数为Z C.②④ D.①④ D.原子核的质子数为A一Z,中子数为Z 39 。物理·选择性必修第三册（配RJ版） [能力提升] (1)设离子质量为m、电荷量为g、加速电 9.(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射 压为U、磁感应强度大小为B,求x的 性物质，放射线从其右端小孔中水平向右 大小； 射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面 (2)氢的三种同位素H、H、H从离子源 向里的匀强磁场，则下列说法正确的是 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？ ××x× ②×X细 父x这色 ×XxXc A.打在图中a、b、c三点的依次是a射线、 Y射线和B射线 B.α射线和B射线的轨迹是抛物线 C.α射线和B射线的轨迹是圆弧 D.如果在铅盒和荧光屏之间再加一竖直 向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只 剩下b 10.用威耳逊云室探测射线，其中粒子在威耳 逊云室中的径迹直而清晰的是() A.a粒子 B.B粒子 C.Y粒子 D.以上都不是 11.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，到达记录它的照 相底片P上，设离子在P上的位置到人 口处S1的距离为x。 m、9④ 一 40@© 电压，且电压是1.6V时，电流表示数为0，因此光电子： 8.C由题意可知，亮条纹是电子到达概率大的地方，暗 的最大初动能为Ekm=1.6eV,根据光电效应原理可 条纹是电子到达概率小的地方，故A正确；电子是实物 知阴极金属的逃出功为W。=E-Ekm=10.49eV,A 粒子，能发生衍射现象，该实脸说明物质波理论是正确 错误；光电子的最大初动能为Em=1.6eV> 的，不能说明光子的波动性，故B、D正确，C错误。 1.51eV,能使n=3能级的氢原子电离，B正确：由电 9.ABC弹子球的波长相对太短，所以检测其波动性几乎 流的定义有q=I1=ne,可知当饱和电流为1.6μA时， 不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波 每秒有1013个光电子到达A极板，又光电子数与光子 动性，B正确：电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能 数相等，则1s内最少有1013个氢原子从n=3能级跃 利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理 迁到基态，C错误：当电压表示数为3V,且有光电子到 论知，D错误。 达A极板时，说明此时K、A极板间所加电压为正向 电压，则到达A板的光电子的动能一定大于等于 10.解析(1)p=√2mE 3eV,D正确。 =√/2×9.1×101×100×1.6×10skg·m/s 11.C由能级跃迁公式△E=Em一En得△E1=E4一E2= ≈5.4×10-24kg·m/s, -0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV,△E2=E3-E2= A=4=6.63X10-34 -1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV,据△E=h=hm p5.4X10-2m≈1,2X10-10m. (2)电子的动量 知A错误，C正确；△E3=E4一E3=-0.85eV一 p'=√2mEkT=√2meU (-1.51eV)=0.66eV,所以氢原子从n=4的能级向 =3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波 =√2×9.1×10-31×1.6×109×2500kg·m/s 段，B错误：氯原子在n=2的能级时，只有吸收光子能 ≈2.7×10-23kg·m/s, 量大于等于3.4eV时才能电离，D错误。 : 电子的波长 12.解析（①)可能发射4X(4-)=6种频率的光子。 A'=1=6.63×10-34 2 2.7X10-3m≈2,5×10-1m. (2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为e=E4一 E2=-0.85eV-(-3.40)eV=2.55eV。 光子能量E=E-g=2500eV=4.0X101J, (3)e只大于绝的逸出功，故光子只有照射绝金属上时 光子波长1=h=6.63×10-34×3×108 E 4×10-16 m≈5.0× 才能发生光电效应。根据爱因斯坦的光电效应方程可 得光电子的最大初动能为Ekm=e一W。=2.55eV一 1.9eV=0.65eV. 10-10m,期子=20。 答案(1)6(2)2.55eV(3)铯金属0.65eV 答案(1)5.4×10-24kg·m/s1.2×10-10m 作业（十六）粒子的波动性和量子力学的建立 (2)5.0×10-10m20 1.C 作业（十七）原子核的组成 2.A由入=么可知，动量大的波长短。电子与质子的速：1，B由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是 Y射线，B射线次之，α射线最弱，故选B。 度相等时，电子动量小，波长长。电子与质子动能相等 :2,BC首次发现天然放现象的是法国物理学家贝可勒 时，由动量与动能的关系式：p=√/2mEk可知，电子的动 尔，放射现象表明了原子核的可变性，即原子核不是单 量小，波长长。动量相等的电子和中子，其波长应相 一的粒子。 等。如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速 :3.CHe核内有2个质子，1个中子，核外有2个电子， 度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波 B、D错误，C正确：H核内有1个质子，与He不是同 长应是乙的子 位素，A错误。 3D根据E=,且A=合c=知可得X特线每个光子的 4.C3射线是高速电子流，组成3射线的粒子为电子，① 错误；红外线的波长比X射线的波长长，②对；α射线为 能量为一，每个无子的动量为力-会。 高速氦核流，α粒子即为急原子核，③错误；Y射线是光 子流，贯穿本领比《射线强，④对。故正确答案为C。 4.C根据入=么可以判新选项C正确。 5.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 5.C根据入=么可以判断选项C正确。 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 6.ACD由物质波的定义可知，只要物体运动就会有波动 一个电子，这就是B粒子。原子核发出射线后处于高能 性，其波长入=么，B错误，A正确：宏观物体的德布罗意 级，在回到低能级时多余的能量以Y光子形式辐射出来， 波长太短，难以观测，C正确：电子束照射在金属晶体上 形成Y射线，故原子核里也没有Y粒子，故D正确。 得到电子束的衍射图样，说明了德布罗意的假设是正确 6.C原子核中质量数是质子数的2倍或2倍还多些。 的，D正确。 7.AC 7B在电场中加速U=m时=益又由物质流公式 8.B根据原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质 子数，则中子数为A一Z,所以B正确。 入=么得入=作所以经相同电压加速后的质子与 9.AC由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中a v2meU 粒子受的洛伦兹力向上，3粒子受的洛伦兹力向下，轨 电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显 迹都是圆孤。由于a射线带正电，β射线带负电，所以在 微镜分辨本领较强，故B正确。 同样的混合场中不可能都做直线运动。本题应选A、C 38 10.Aα粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方：10.BD由于测定出该岩石中含有的轴是岩石形成初期 向，它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云 时的一半，由题图可知对应的时间是45亿年，即地球 室中的径迹直而清晰，故A正确。 年龄大约为45亿年，半衰期为45亿年，故A错误，B 11.解析(1)离子在电场中被加速时，由动能定理 、正确：由题图可知，90亿年对应的心。=，设铅原子 q0-imi, 进入磁场时洛伦兹力提供向心力， 的数目为N,则N=子所以宁=子中90亿年 时的轴、铅原子数之比为1；3，故C错误，D正确。 quB=mv2 11.D原子核发生衰变时，一次衰变只能是a衰变或B衰 又x=2r, 变，而不能同时发生Q衰变和B衰变，发生衰变后产生 的新核往往处于高能级，要向外以Y射线的形成辐射 由以上三式得：一台受 能量，故一次衰变只可能同时产生a射线和Y射线，或 B射线和Y射线，A错，D对：原子核发生衰变后，核电 (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3， 荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变 由(1)结果知， 化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密 TH ZD:xT=√mH:√mD:√mT=1:√2：√5 地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整 答案后√受 (2)1:√2：5 体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发 生了a衰变，C错。 作业（十八）放射性元素的衰变 12.解析据题意知，此a衰变的衰变方程为 1.AC 2翻U→2Th+He, 2.B质量为m0的锝-99m经过12h后剩余得-99m的 根据动量守恒定律得 质量为空，有四=（合）m0解得=6h,故选B。 mava=mThUTh ① 式中，m。和mT分别为a粒子和Th核的质量，v。和 3.AC由动量守恒得Mu十mu=0,其中Mu为反冲核动 Th分别为a粒子和Th核的速度，由题设条件知 1 量，m为a粒子的动量，则a粒子与反冲核的动量大小 m,2+号mnm2=E, ② 相等、方向相反。设Q为原来放射性元素的原于核的！ 电荷数，则反冲核的电荷数为Q一2，a粒子电荷数为2。 品-动 4 ③ Mu' 反冲核的轨道半径r一B(Q2a粒子的轨道半径 式中Ek=4.27MeV是a粒子与Th核的总动能。 由①②③式得 R=B02:又R:7=301,联立可得Q=62,故A,C mnm-平nn, 1 正确。 代入数据得，衰变后别Th核的动能 4B根据丰袭期的定义可得=N(侵)》广，故A错误， 2mThuTh2=0.07 MeV. 1“C发生B衰变时，释放出一个电子，衰变的核反应方程 答案0.07 为C→_9e十1N,B正确；14C发生B衰变的半衰期 作业（十九）； 核力与结合能 与14C所处的环境，包括温度高低、处于单质状态还是 1.D 化合状态等均无关，故C、D错误。 2.AD公式E=m2表明物体具有的能量与其质量成正 5.B由于质量数不变，故没有发生a衰变，由核电荷数的 比，能量增加，则质量增加，若核反应过程质量减小，能 变化可知，B衰变的次数为N=40一36=4，故B对。 量减小，则会释放能量，该公式可以计算一个手电简发 6.A由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的 出一定能量光时所丢失的质量，也可以计算电池中的化 受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，由题中数 学能，故A正确，B错误；公式E=mc2适用于任何类型 的能量，故C错误，D正确。 合×鲁=a,温=6，合×0= 据可知1t=a,2又m1 :3.D根据爱因斯担的质能方程，△m=9-4X10 4b,核反应前后动量守恒有m11=m22,解得q1:q2= c29X106kg≈ 4.4×109kg,D正确。 1:2,只有选项A符合题意，故选A。 4.C原子核反应经过裂变或聚变时，质量会发生亏损， 7.D 损失的质量以能量的形式释放，根据质能方程可知释放 8.AC原子核发生一次a衰变，其质子数和中子数都减 的能量为：△E=(m1十m2一m3)2,C项正确。 少2，发生一次B衰变，其质子数增加1，而中子数减少 :5.B由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量 1,由A、B中子数相同可得a十4一(b+2)=d一(c一1)， 数、电荷数守恒规律可知，X是中子，在该反应发生前反 即a-b+2=d-c十1，故A、C对，B、D错。 应物的总质量m1=2.0136u+3.01605u= 9.ADY射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导 5.02965u,反应后产物的总质量m2=4.0026u十 体，B错误；Y射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化 1.0087u=5.0113u,m1>m2,总质量减少，出现了质 时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C 量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，该反应过程释放 错误。 能量，故B正确。 39