5.1 原子核的组成 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第三册

5.1 原子核的组成 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是（　　） A．竖直向上、β射线、α射线 B．竖直向下、α射线、β射线 C．垂直纸面向内、γ射线、β射线 D．垂直纸面向外、β射线、γ射线 2．在物理学的发展历程中，有很多科学家做出了卓越的贡献，下列说法正确的是（　　） A．安培发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，揭示了电与磁的联系 B．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子具有核式结构 C．法拉第建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波存在 D．伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了被誉为“笔尖下发现的行星”的海王星 3．（多选）关于物理学史，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿运动学的核心 B．爱因斯坦受到普朗克能量子假说启发，提出光子说，成功地解释了光电效应规律 C．美国物理学家库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔物理学奖 D．卢瑟福使用粒子轰击铍核时发现了中子的存在 CO同位素分子 频率 1.153 1.102 1.098 4．（多选）观测分子云中的射电谱线对我们理解恒星的诞生、星际物质循环等具有重要意义。我国正在开展的第二期“银河画卷”巡天项目中，观测同位素分子辐射出的电磁波的频率如表所示。下列说法正确的是（　　） A．比多两个质子 B．比多一个中子 C．辐射出的光子的能量最小 D．辐射出的电磁波的波长最短 5．现在，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。带电的“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反。据此，若有“反α粒子”，它的质量数和电荷数为多少？ 6．某原子核吸收1个中子后放出1个电子，分裂为2个α粒子。请问A和Z分别为多大？ B层 7．下列说法符合物理学史实的是（　　） A．托马斯杨的双缝干涉实验说明光具有粒子性 B．玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱的实验规律 C．卢瑟福通过分析粒子散射实验，发现了质子 D．普朗克通过对阴极射线的研究揭示了原子核有复杂结构 8．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．极限频率越大的金属逸出功越大 B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 C．汤姆孙根据α粒子散射实验的结论提出了原子的核式结构模型 D．贝可勒尔根据天然放射现象发现了原子核的存在 9．如图所示，铅盒中有一个能产生三种射线的放射源，铅盒上表面正中有一小孔使射线从中射出。铅盒置于暗室的真空装置中，其上方相距为处水平放置两张叠放着的、下表面涂有感光药品的相纸。空间中有水平向右的匀强电场，经射线照射一段时间后，两张相纸因感光而显影。已知射线中的粒子质量，电荷量，初速度，射线中的粒子质量，电荷量，初速度，其中为原子质量单位，为元电荷，为真空中的光速。 (1)位于上方的相纸上有几个显影斑点？分别由何种射线形成？ (2)位于下方的相纸上呈现出在同一直线上的三个显影斑点，求左侧斑点到中间斑点的距离和右侧斑点到中间斑点的距离之比。 (3)若在空间中加入垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为时原本向左偏转的射线不再发生偏转，当磁感应强度为时原本向右偏转的射线不再发生偏转。 ①分析说明匀强磁场的方向； ②求与的比值。 C层 10．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是（　　） A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电 11．（多选）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，位于A、B两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知α射线、β射线的速度分别约为0.1c、0.99c（c是真空中的光速），β射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应，下列判断正确的有（    ） A．a为电源正极 B．a为电源负极 C．到达A板的为β射线 D．到达A板的为α射线 12．研究天然放射现象时，把某放射源放入用铅做成的容器中，射线从容器的小孔竖直射出，成为细细的一束。若在射线经过的空间施加磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，发现射线会分成三束，分别为α射线、β射线和γ射线。研究发现：α射线是氦原子核，β射线是电子流，γ射线是高能电磁波。已知光速大小为c，假定α粒子的速度大小为、β粒子的速度大小为。不计重力和粒子间的相互作用。 (1)写出图中的①、②、③三束射线分别对应的射线种类。 (2)再施加一沿水平方向的匀强电场。 a．若①、②两束射线重合，求匀强电场的电场强度大小E及方向。 b．请判断①、②、③三束射线是否可以重合。若可以，计算出匀强电场的电场强度大小；若不可以，请说明理由。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 C D AB BD B AB C AC 1．C 【详解】由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O处亮斑为γ射线；能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，即到达P点的射线为β射线，因为电子带负电，根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向内。 故选C。 2．D 【详解】A．电流的磁效应（电流可使周围小磁针偏转）是奥斯特发现的，安培的主要贡献为安培力规律、分子电流假说等，A错误； B．贝克勒尔发现天然放射性现象说明原子核具有复杂结构，原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子散射实验提出的，B错误； C．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论并预言了电磁波的存在，法拉第的主要贡献是发现电磁感应现象，C错误； D．勒维耶依据万有引力定律计算出海王星的轨道位置，伽勒在其预言的位置附近发现了海王星，海王星因此被称为“笔尖下发现的行星”，D正确。 故选D。 3．AB 【详解】A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿运动学的核心，故A正确； B．爱因斯坦受到普朗克量子假说启发，提出光子说，成功地解释了光电效应规律，故B正确； C．美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得了诺贝尔物理学奖，故C错误； D．英国物理学家查德威克于1932年用α粒子轰击铍核首次发现了中子，故D错误。 故选AB。 4．BD 【详解】A．12C18O和12C16O中C均为12C，质子数均为6，氧的质子数均为8，两者分子总质子数均为6+8=14 质子数相等，故A错误； B．13C中子数为13-6=7 12C中子数为12-6=6 13C比12C多1个中子，两者的O均为16O，中子数相同，故13C16O总中子数比12C16O多1，故B正确； C．光子能量公式为，由表格可知12C16O的辐射频率最大，对应光子能量最大，故C错误； D．电磁波波长与频率关系为，频率越大波长越短，12C16O频率最大，故波长最短，故D正确。 故选BD。 5．4，﹣2 【详解】因“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量、相同的电荷量，但电荷的符号相反。所以，反α粒子质量数为4，电荷数为﹣2。 6．7；3 【详解】由质量数守恒可得 A+1=0+2×4 知该原子核符号中的 A=7 由电荷数守恒 Z+0=-1+2×2 知 Z=3 7．B 【详解】A．托马斯·杨的双缝干涉实验证明了光的波动性，故A错误。 B．玻尔的原子理论成功解释了氢原子光谱的分立谱线规律（如巴尔末系），故B正确。 C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，但质子是卢瑟福用粒子轰击氮核实验发现的，故C错误。 D．普朗克通过对黑体辐射的研究提出能量量子化（黑体辐射），阴极射线研究由汤姆孙发现电子，原子核复杂结构由卢瑟福散射实验揭示，故D错误。 故选B。 8．AB 【详解】A．根据逸出功可知，极限频率越大的金属逸出功越大。故A正确； B．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性。故B正确； C．卢瑟福根据α粒子散射实验的结论提出了原子的核式结构模型。故C错误； D．贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核具有复杂的结构，不是发现原子核的存在。故D错误。 故选AB。 9．(1)2，射线和射线 (2)36.44 (3)垂直纸面向里， 【详解】（1）射线穿透能力弱，无法穿透下层相纸；射线和射线穿透能力强，不会被相纸阻挡。故上层相纸上有2个显影斑点，分别由射线和射线形成。 （2）设电场强度为，则质量为、电荷量大小为、初速度为的粒子在电场中的加速度为 粒子沿竖直方向匀速运动，有 粒子沿水平方向匀加速运动，故粒子水平偏移的距离为 空间中的电场水平向右，射线不偏转，形成中间斑点；射线粒子向右偏转，形成右侧斑点；射线粒子向左偏转，形成左侧斑点。故， 联立可得 （3）①当射线粒子所受洛伦兹力与静电力等大反向时，射线将不再偏转，由左手定则，磁场应垂直纸面向里； ②质量为、电荷量大小为、初速度为的粒子应满足 化简得 因此， 联立得 10．C 【详解】A．γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流，A错误； B．α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，B错误； C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的，C正确； D．利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电，D错误。 故选C。 11．AC 【详解】设两板间距为，板间电压为，则两板间场强为 设电子电量为，质量为，则对于β射线，有 对于α射线，有 可得 可知，到达A板的为β射线，由于β射线带负电，所以a为电源正极。 故选AC。 12．(1)①、②、③三束射线分别对应的是，α射线、γ射线、β射线 (2)a．，方向为水平向右；b．无法重合，理由见解析 【详解】（1）根据左手定则可知①、②、③三束射线分别对应的是，α射线、γ射线、β射线。 （2）a．设α粒子的电荷量为，①、②两束射线重合，有 可得 电场的方向为水平向右 b．不可以。 设电子电量为e，若使③射线与②射线重合，需施加的电场强度为，有 可得 因为，所以①、②、③三束射线无法重合。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $