5.1 原子核的组成 专题训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以天然放射现象发现为起点，系统覆盖射线性质及探测技术，构建“现象-本质-应用”的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |天然放射现象的发现过程|8小题|结合物理学史，考查实验思想与结论|从发现史切入，建立原子可分的物质观念| |放射性元素与放射性现象|6小题|辨析放射性本质及衰变现象|衔接发现过程，深化放射性与元素性质的关联| |α、β、γ三种射线的性质|8小题|比较射线电性、穿透性及运动轨迹|基于前两模块，揭示射线本质与相互作用规律| |威尔逊云室|4小题|分析粒子径迹与磁场中运动|引入探测技术，体现科学探究中的模型建构| |气泡室与盖革-米勒计数器|4小题|考查仪器原理及射线识别|拓展探测方法，强化科学态度与实验责任|

5.1原子核的组成（专题训练） 一．天然放射现象的发现过程（共8小题） 二．放射性元素与放射性现象（共6小题） 三．（共8小题） 四．（共4小题） 五．与盖革-米勒计数器（共4小题） 一．天然放射现象的发现过程（共8小题） 1．在物理学发展的过程中，科学家总结了许多重要的物理思想与方法。关于物理学思想方法和物理学史，下列叙述正确的是（　　） A．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验中，采用了等效替代的思想 B．卡文迪什在测万有引力常量时，利用了微小量放大法的思想 C．第谷在其天文观测数据的基础上，总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律 D．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示原子是有内部结构的 【答案】B 【详解】A．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验中，采用的是控制变量法（每次只改变一个变量，保持其他变量不变），而非等效替代法，故A错误； B．卡文迪什通过扭秤实验测量万有引力常量时，利用镜面反射放大微小扭转角度，属于微小量放大法的应用，故B正确； C．第谷长期观测行星数据，但总结出行星椭圆轨道规律的是开普勒，故C错误； D．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核内部存在复杂结构，但“原子有内部结构”的结论更早由汤姆逊发现电子（原子可分）得出，故D错误。 故选B。 2．在物理学中有很多“美丽”的实验，用简洁的实验图像表示着复杂且深刻的物理内涵。下面列举的四幅图片，关于它们的说明正确的是（　　） A．图甲是X射线通过DNA纤维后的衍射图样，由此推理出了DNA的双螺旋结构，而X射线是原子核衰变过程中产生的电磁波 B．图乙是利用电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，电子显微镜利用电子的波动性进行工作，这种照片用光学显微镜也能拍摄到 C．图丙是利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”，说明人们已经发展了一系列对微观粒子进行有效操控和测量的技术 D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明电子也具有波动性，根据德布罗意波理论，电子的动量越大其德布罗意波的波长越大 【答案】C 【详解】A．X射线是原子内层电子跃迁时产生的电磁波，而不是原子核衰变过程中产生的电磁波，故A错误； B．电子显微镜利用电子的波动性工作，其分辨率比光学显微镜高得多，一些微观结构用光学显微镜无法拍摄到，故B错误； C．图丙是利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”，说明人们已经发展了一系列对微观粒子进行有效操控和测量的技术，故C正确； D．根据可知，电子的动量越大其德布罗意波长越小，故D错误。 故选C。 3．关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 【答案】B 【详解】A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核具有复杂结构还可再分，卢瑟福确定了原子核的存在，故A错误； B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，故B正确； C．玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子核式结构模型提出了玻尔理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多保留了经典电磁学的理论，不能很好地解释其他原子的发光现象，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选B。 4．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　） A．α粒子的穿透能力比β粒子的穿透能力强 B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小 【答案】C 【详解】A．α粒子的穿透能力比β粒子的穿透能力弱，A错误； B．天然放射现象的发现说明了原子核有复杂的结构，B错误； C．发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与照射强度无关，C正确； D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能增大，电势能减小，D错误。 故选C。 5．（多选）在近代物理学发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。对下列图示的实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过甲图所示的实验，提出了原子的核式结构模型 B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有波动性 C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，提出了原子的枣糕结构模型 D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性 【答案】AD 【详解】A．卢瑟福通过甲图所示的粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有粒子性，故B错误； C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，发现了原子核具有复杂的结构，故C错误； D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性，故D正确。 故选AD。 6．（多选）对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列实验事实支持相应观点的是（　　） A．电子的发现，说明原子是可以再分的 B．康普顿散射现象及规律，说明原子具有核式结构 C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，将量子观念引入原子领域 D．天然放射现象，说明原子核内部是有结构的 【答案】ACD 【详解】A．汤姆孙发现电子，电子带负电，而原子呈现电中性，说明原子是可以再分的，故A正确； B．康普顿散射现象及规律，说明光具有粒子性，故B错误； C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，提出了波尔理论，将量子观念引入原子领域，故C正确； D．天然放射现象与元素的物理性质和化学性质无关，说明原子核内部是有结构的，故D正确。 故选ACD。 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短 B．卢瑟福通过粒子散射实验提出原子的核式结构模型，同时粒子散射实验也是用来估算原子核半径最简单的办法 C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的“能量子”概念 D．原子序数大于83的原子一定有天然放射现象，而小于83的原子部分也有天然放射现象 【答案】BCD 【详解】A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子动量减小，根据 可知光子散射后波长变长，故A错误； B．卢瑟福通过粒子散射实验提出原子的核式结构模型，同时粒子散射实验也是用来估算原子核半径最简单的办法，故B正确； C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的“能量子”概念，故C正确； D．原子序数大于83的原子一定有天然放射现象，而小于83的原子部分也有天然放射现象，故D正确。 故选BCD。 8．人们根据从对宏观现象的研究中逐渐加深了对物质微观结构的认识。请根据物理学史实，完成下列填空。 （1）科学家通过对阴极射线的研究发现了___________，使人们认识到原子不是构成物质的最小粒子； （2）卢瑟福根据___________提出原子的核式结构模型； （3）科学家对___________的研究使他们认识到原子核还有结构。 【答案】 电子 粒子散射实验 天然放射现象 【详解】[1]科学家通过对阴极射线的研究发现了电子，使人们认识到原子不是构成物质的最小粒子。 [2]卢瑟福根据粒子散射实验，提出原子的核式结构模型。 [3]科学家对天然放射现象的研究使他们认识到原子核还有结构。 二．放射性元素与放射性现象（共6小题） 9．关于天然放射性，下列说法正确的是（　　） A．元素周期表中的所有元素都具有天然放射性 B．射线的实质是高速运动的电子流 C．放射性元素形成化合物后，该元素仍具有放射性 D．和三种射线中，射线的电离能力最强 【答案】C 【详解】A．天然放射性是某些重元素（如铀、钍等）自发衰变的性质，并非元素周期表中所有元素都具有，稳定元素无天然放射性故A错误； B．γ射线是高频电磁波（光子流），实质为电磁辐射；高速运动的电子流是β射线的实质，故B错误； C．放射性由原子核内部结构决定，化学状态（如形成化合物）不改变核性质，因此该元素仍具有放射性，故C正确； D．α、β、γ三种射线中，α射线（氦核）电荷多、质量大，电离能力最强；γ射线不带电，电离能力最弱，故D错误。 故选C。 10．γ射线探伤机（如图）的基本原理是利用放射性同位素产生的γ射线对材料进行穿透，通过探测材料反射、透射和吸收射线的能力，来判断其内部的缺陷和异常情况，是一种无损探伤检测设备，被广泛应用于工业探伤领域。下列有关γ射线及放射现象的说法正确的是（　　） A．γ射线垂直磁场射入时，其运动轨迹不发生偏转，故γ射线的本质是高速中子流 B．γ射线具有高穿透力、短波长的特点，故其电离作用非常强，能穿透几十厘米厚的混凝土 C．原子核衰变过程中伴随着放射现象的发生，由于γ射线的产生衰变前的质量数不等于衰变后的质量数之和 D．与天然放射性物质相比，人工放射性同位素具有放射强度容易控制、半衰期比较短、放射性废料容易处理等优点 【答案】D 【详解】A．射线的本质是光子流，故A错误； B．γ射线具有高穿透力但是电离能力非常弱，故B错误； C．原子核发生衰变时，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，故C错误； D．人工放射性同位素与天然放射性物质相比具有放射强度容易控制、半衰期比较短、放射性废料容易处理等优点，故D正确。 故选D。 11．下列图示实验中，能说明原子具有核式结构的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．该装置是用于观测α粒子散射实验现象，α粒子散射实验说明了原子的核式结构，故A正确； B．该装置是用于观察光电效应现象，光电效应说明光具有粒子性，故B错误； C．该装置将放射线在电场中偏转，是根据带电粒子的偏转方向确定放射线的电性，故C错误； D．该装置是用于进行人工核反应的，通过它卢瑟福发现了质子，故D错误。 故选A。 12．（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 【答案】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。 13．（多选）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 【答案】AC 【详解】A．根据带电粒子在磁场中的偏转情况，结合左手定则，可知：①受力方向向左，故其带正电，A正确； BD．②在磁场中没有偏转，因此不带电，BD错误； C．③向右偏转，受到磁场力向右，根据左手定则可知其带负电,C正确； 故选AC。 14．天然放射现象 (1)天然放射现象的发现 1896年，法国物理学家_____发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片_____。 (2)放射性和放射性元素 ①放射性：物质______的性质。 ②放射性元素：具有______的元素。 ③原子序数______的元素，都能自发地发出射线，原子序数______的元素，有的也能发出射线。 【答案】(1) 贝克勒尔 感光 (2) 发出射线 放射性 大于83 小于或等于83 【详解】（1）[1][2]1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。 （2）放射性和放射性元素 ①[1]放射性：物质发出射线的性质。 ②[2]放射性元素：具有放射性的元素。 ③[3][4]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。 三．（共8小题） 15．下列说法正确的是（　　） A．多晶体和非晶体一样没有规则的外形，所以它们均没有固定的熔点 B．声波和电磁波的传播都需要介质 C．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强 D．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡 【答案】D 【详解】A．多晶体没有规则外形，但具有固定熔点；非晶体既无规则外形也无固定熔点，故A错误； B．声波是机械波，需要介质；电磁波可在真空中传播，无需介质。故B错误； C．粒子的穿透能力最弱，射线的穿透能力最强。故C错误； D．体温计需与身体充分热交换以达到热平衡，确保示数稳定。故D正确。 故选D。 16．天然放射现象放出的三种射线的穿透能力如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．三种射线的本质都是电磁波 B．①射线通过气体时很难把气体分子中的电子剥离 C．②射线是高速运动的电子，速度可以接近光速 D．③射线是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波 【答案】C 【详解】A．①射线被纸挡住，说明其穿透能力最弱，应为α射线；②射线能穿透纸但被铝挡住，说明其穿透能力中等，应为β射线。α射线和β射线都是实物粒子，不是电磁波，故A错误； B．①射线是α射线，α射线具有较强的电离能力，容易使气体分子中的电子剥离，产生电离效应，故B错误； C．②射线是β射线，β射线是高速运动的电子，其速度可以接近光速，故C正确； D．③射线能穿透铝，但被铅挡住，说明其穿透能力最强，应为γ射线，γ射线是由原子核内部变化产生的电磁波，而不是原子内层电子跃迁产生的，原子内层电子跃迁产生的电磁波是X射线，故D错误。 故选C。 17．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，轨迹1对应的是α射线 D．图丁是氢原子能级图，1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出10种不同频率的光子 【答案】A 【详解】A．图甲是粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带正电，故B错误； C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，由左手定则可知1粒子带负电，为射线，故C错误； D．1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出4种不同频率的光子（，，，），故D错误； 故选A。 18．以下四幅图片中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样；图丙容器中装的是碘；图丁是三种射线在垂直纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.6eV的光子而发生跃迁 B．图乙中，此图样证实电子具有波动性，质子、原子与分子同样具有波动性 C．图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D．图丁中，射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强 【答案】B 【详解】A．氢原子的跃迁是从低能级到高能级，光子激发跃迁需要满足的条件是光子的能量恰好是跃迁的两个能级的能量差，图甲中，无法找到高能级到基态的能量差恰好等于12.6eV的能级，所以不会发生跃迁，故A错误； B．电子束穿过铝箔的衍射图样，证实电子具有波动性，质子、原子与分子同样具有波动性，故B正确； C．根据质量数和核电荷数守恒可得，，因此为，发生的是衰变，故C错误； D．三种射线中，射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强，故D错误。 故选B。 19．科学家利用我国高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO），在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，并从中找到了能量高于1亿亿电子伏宇宙线起源的候选天体。下列关于射线的说法正确的是（　　） A．射线的本质是高速电子流 B．射线是原子内层电子受激发而产生的 C．射线、射线、射线相比，射线的电离作用最强，穿透能力最弱 D．钴60发生一次衰变后成为稳定的镍60，衰变过程中放出的射线来自于镍60 【答案】D 【详解】A．射线的本质是能量很高的电磁波，故A错误； B．射线是原子核发生衰变时，新核从高能级向低能级跃迁而发射出来的，故B错误； C．射线、射线。射线相比，射线的电离作用最弱，穿透能力最强，故C错误； D．衰变后的新核镍60处于激发态，不稳定，会向外辐射射线，所以辐射的射线来自于镍60，故D正确。 故选D。 20．（多选）关于下面四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图中C处观察不到闪光点 B．乙图中1为β射线，它的电离作用较弱，但可消除静电 C．丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.2eV的光子而发生跃迁 D．丁图中用弧光灯照射带电的锌板，验电器的张角变小，说明锌板原来带负电 【答案】CD 【详解】A．α粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度偏转，可知，甲图中C处能够观察到闪光点，只是闪光点很少，故A错误； B．1射入磁场后向左偏转，根据左手定则可知，粒子带正电，则乙图中1为α射线，它的电离作用较强，可消除静电，故B错误； C．由于 根据波尔理论可知，丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.2eV的光子而发生跃迁，故C正确； D．用弧光灯照射带电的锌板，验电器的张角变小，表明弧光灯照射锌板时发生了光电效应，在该过程中，锌板逸出光电子，由于验电器的张角变小，电荷量减小，表明锌板原来带负电，故D正确。 故选CD。 21．（多选）如图所示，在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子上的小孔射出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分裂成了1、2和3三束，则（　　） A．射线1带负电 B．射线2为X射线，穿透能力最强 C．射线3的粒子与光照射金属时所逸出的带电粒子是同一种粒子 D．三束射线速度大小不同，穿透能力也不同 【答案】CD 【详解】A．由左手定则可知1是α粒子，带正电，2是γ射线，不带电，3是β粒子，带负电，故A错误； B．射线2是γ射线，穿透本领最强，故B错误； C．射线3是β粒子，本质是电子，与光照射金属时所逸出的带电粒子是同一种粒子，故C正确； D．三种射线速度大小不同，其中α粒子速度最小，穿透能力最弱，电离本领最强，β粒子穿透能力和电离能力都较弱，γ射线速度最大，穿透本领最强，电离本领最弱，故D正确。 故选CD。 22．如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是________，表示β射线的是________；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由____________。 【答案】 ③④ ①⑥ A；理由见解析 【详解】[1]α射线实质为氦核，带正电，根据电荷所受电场力特点可知：③为α射线；在磁场中α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。 [2]β射线为电子流，带负电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线；在磁场中β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。 [3]⑥是β射线，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。 故选A。 四．（共4小题） 23．云室是在一定空间里模拟的云雾条件下进行物理实验研究的设备，其与匀强磁场联用，可显示粒子运动的径迹，进而可判定粒子的电性和运动方向。图为两种粒子、在云室中运动的一段径迹，已知在云雾的作用下，粒子的速度逐渐减小，不计粒子所带电荷量的变化。下列说法正确的是（　　） A．a粒子带正电 B．b粒子带负电 C．a粒子的运动方向为由 D．b粒子的运动方向为由 【答案】D 【详解】AC．a粒子的运动方向不变，故a粒子不带电，其运动方向无法判断，故AC错误； BD．由洛伦兹力提供向心力可知 整理得粒子的轨迹半径 由此可知，b粒子的轨迹半径将逐渐减小，其运动方向为由 由左手定则可判断b粒子带正电，故B错误，D正确。 故选D。 24．正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子 【答案】A 【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误； B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误； C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知 解得粒子运动的半径为 根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。 故选A。 25．（多选）利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长、弯曲的径迹，则下列说法正确的是（　　） A．可知有α射线射入云室 B．可知有β射线射入云室 C．观察到的是射线粒子的运动 D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 【答案】BD 【详解】AB．因为观察到威耳逊云室中存在细长、弯曲的径迹，可知是β射线的径迹，故A错误，B正确； CD．射线粒子的运动是观察不到的，观察到的是酒精过饱和蒸汽在射线粒子运动路径上形成的雾滴，选项C错误，D正确。 故选BD。 26．如图所示为粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，云室中发生的核反应方为____________，粗而短的是______粒子的径迹。 【答案】 氧核（） 【详解】［1］本题考查的是卢瑟福发现质子的核反应，高速运动的粒子在充满氮气的云室里，粒子与氮核发生核反应，生成氧核与质子，故有 ［2］根据核反应方程，核反应之后的粒子有可能是质子与氧核，根据动量守恒定律，氧核比较重，获得的速度应该较小，能运动的距离比较短，故短而粗的是氧核。 五．与盖革-米勒计数器（共4小题） 27．下列关于原子核的内容，说法正确的是（　　） A．如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性 B．在云室中，低速β粒子的径迹又细又直，高速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的 C．铀块的大小与链式反应能否进行的无关 D．在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来吸收中子来控制反映速率 【答案】A 【详解】A．元素的放射性与元素所处的形态无关，与物理环境和化学环境都无关，故A正确； B．在云室中，低速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的，高速β粒子的径迹又细又直，故B错误； C．链式反应需要达到临界体积，所以铀块的大小与链式反应能否进行的有关，故C错误； D．在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，故D错误。 故选A。 28．下列说法中错误的是（　　） A．威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质 B．盖革—米勒计数器除了用来计数，还能区分射线的种类 C．用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹 D．根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况 【答案】B 【详解】A．威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质。故A正确； B．盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同。故B错误； C．用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹。故C正确； D．气泡室探测射线的原理与云室类似，根据粒子的径迹照片，可以分析粒子的动量、能量和带电情况。故D正确。 本题选错的，故选B。 29．（多选）在粒子物理的研究中，可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置，以显示它们的径迹，如图所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹，气泡室中加有匀强磁场．关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是（    ） A．进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子，在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反 B．进入气泡室的粒子的比荷一定不同 C．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子在运动过程中能量减少 D．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子的带电荷量越来越少 【答案】AC 【详解】A．根据粒子进入气泡室后沿相反的方向运动，说明粒子所受的洛伦兹力方向相反，粒子带相反电性的电荷，故A正确； B．由知，R不同，因为速度v的大小关系不确定，的大小关系也不确定，即可能相同，故B错误； CD．因为粒子在运动过程中电荷量不变，但要受到阻力作用，能量减少，速度减小，故半径减小，所以粒子的径迹是螺旋线，故C正确，D错误． 30．（多选）下列关于盖革一米勒计数器的说法正确的是（   ） A．射线的电离作用使计数器计数 B．射线电离作用强，而射线电离作用弱，故计数器只能记录粒子 C．无论是射线、射线都能用计数器计数 D．计数器不能区分时间间隔小于的两个粒子 【答案】ACD 【详解】ABC．根据盖革一米勒计数器的计数原理可知，当射线进入管内时，它使管内气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，产生脉冲放电，使计数器计数。故AC正确，B错误。 D．两个射来的粒子如果时间间隔小于，计数器不能区分。故D正确。 故选ACD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1原子核的组成（专题训练） 一．天然放射现象的发现过程（共8小题） 二．放射性元素与放射性现象（共6小题） 三．（共8小题） 四．（共4小题） 五．与盖革-米勒计数器（共4小题） 一．天然放射现象的发现过程（共8小题） 1．在物理学发展的过程中，科学家总结了许多重要的物理思想与方法。关于物理学思想方法和物理学史，下列叙述正确的是（　　） A．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验中，采用了等效替代的思想 B．卡文迪什在测万有引力常量时，利用了微小量放大法的思想 C．第谷在其天文观测数据的基础上，总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律 D．贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示原子是有内部结构的 2．在物理学中有很多“美丽”的实验，用简洁的实验图像表示着复杂且深刻的物理内涵。下面列举的四幅图片，关于它们的说明正确的是（　　） A．图甲是X射线通过DNA纤维后的衍射图样，由此推理出了DNA的双螺旋结构，而X射线是原子核衰变过程中产生的电磁波 B．图乙是利用电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，电子显微镜利用电子的波动性进行工作，这种照片用光学显微镜也能拍摄到 C．图丙是利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”，说明人们已经发展了一系列对微观粒子进行有效操控和测量的技术 D．图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明电子也具有波动性，根据德布罗意波理论，电子的动量越大其德布罗意波的波长越大 3．关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 4．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　） A．α粒子的穿透能力比β粒子的穿透能力强 B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小 5．（多选）在近代物理学发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对世界认识的不断深入。对下列图示的实验描述正确的是（　　） A．卢瑟福通过甲图所示的实验，提出了原子的核式结构模型 B．康普顿在乙图所示的实验中，证明了光具有波动性 C．贝克勒尔研究丙图中的放射线，提出了原子的枣糕结构模型 D．戴维森和汤姆孙利用电子束穿过铝箔得到的丁图图样，证实电子具有波动性 6．（多选）对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列实验事实支持相应观点的是（　　） A．电子的发现，说明原子是可以再分的 B．康普顿散射现象及规律，说明原子具有核式结构 C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，将量子观念引入原子领域 D．天然放射现象，说明原子核内部是有结构的 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短 B．卢瑟福通过粒子散射实验提出原子的核式结构模型，同时粒子散射实验也是用来估算原子核半径最简单的办法 C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的“能量子”概念 D．原子序数大于83的原子一定有天然放射现象，而小于83的原子部分也有天然放射现象 8．人们根据从对宏观现象的研究中逐渐加深了对物质微观结构的认识。请根据物理学史实，完成下列填空。 （1）科学家通过对阴极射线的研究发现了___________，使人们认识到原子不是构成物质的最小粒子； （2）卢瑟福根据___________提出原子的核式结构模型； （3）科学家对___________的研究使他们认识到原子核还有结构。 二．放射性元素与放射性现象（共6小题） 9．关于天然放射性，下列说法正确的是（　　） A．元素周期表中的所有元素都具有天然放射性 B．射线的实质是高速运动的电子流 C．放射性元素形成化合物后，该元素仍具有放射性 D．和三种射线中，射线的电离能力最强 10．γ射线探伤机（如图）的基本原理是利用放射性同位素产生的γ射线对材料进行穿透，通过探测材料反射、透射和吸收射线的能力，来判断其内部的缺陷和异常情况，是一种无损探伤检测设备，被广泛应用于工业探伤领域。下列有关γ射线及放射现象的说法正确的是（　　） A．γ射线垂直磁场射入时，其运动轨迹不发生偏转，故γ射线的本质是高速中子流 B．γ射线具有高穿透力、短波长的特点，故其电离作用非常强，能穿透几十厘米厚的混凝土 C．原子核衰变过程中伴随着放射现象的发生，由于γ射线的产生衰变前的质量数不等于衰变后的质量数之和 D．与天然放射性物质相比，人工放射性同位素具有放射强度容易控制、半衰期比较短、放射性废料容易处理等优点 11．下列图示实验中，能说明原子具有核式结构的是（　　） A． B． C． D． 12．（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 13．（多选）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 14．天然放射现象 (1)天然放射现象的发现 1896年，法国物理学家_____发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片_____。 (2)放射性和放射性元素 ①放射性：物质______的性质。 ②放射性元素：具有______的元素。 ③原子序数______的元素，都能自发地发出射线，原子序数______的元素，有的也能发出射线。 三．（共8小题） 15．下列说法正确的是（　　） A．多晶体和非晶体一样没有规则的外形，所以它们均没有固定的熔点 B．声波和电磁波的传播都需要介质 C．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强 D．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡 16．天然放射现象放出的三种射线的穿透能力如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．三种射线的本质都是电磁波 B．①射线通过气体时很难把气体分子中的电子剥离 C．②射线是高速运动的电子，速度可以接近光速 D．③射线是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波 17．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，轨迹1对应的是α射线 D．图丁是氢原子能级图，1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出10种不同频率的光子 18．以下四幅图片中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙是电子束穿过铝箔的衍射图样；图丙容器中装的是碘；图丁是三种射线在垂直纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，处于基态的氢原子能吸收能量为12.6eV的光子而发生跃迁 B．图乙中，此图样证实电子具有波动性，质子、原子与分子同样具有波动性 C．图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D．图丁中，射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强 19．科学家利用我国高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO），在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，并从中找到了能量高于1亿亿电子伏宇宙线起源的候选天体。下列关于射线的说法正确的是（　　） A．射线的本质是高速电子流 B．射线是原子内层电子受激发而产生的 C．射线、射线、射线相比，射线的电离作用最强，穿透能力最弱 D．钴60发生一次衰变后成为稳定的镍60，衰变过程中放出的射线来自于镍60 20．（多选）关于下面四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图中C处观察不到闪光点 B．乙图中1为β射线，它的电离作用较弱，但可消除静电 C．丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.2eV的光子而发生跃迁 D．丁图中用弧光灯照射带电的锌板，验电器的张角变小，说明锌板原来带负电 21．（多选）如图所示，在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子上的小孔射出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分裂成了1、2和3三束，则（　　） A．射线1带负电 B．射线2为X射线，穿透能力最强 C．射线3的粒子与光照射金属时所逸出的带电粒子是同一种粒子 D．三束射线速度大小不同，穿透能力也不同 22．如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是________，表示β射线的是________；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由____________。 四．（共4小题） 23．云室是在一定空间里模拟的云雾条件下进行物理实验研究的设备，其与匀强磁场联用，可显示粒子运动的径迹，进而可判定粒子的电性和运动方向。图为两种粒子、在云室中运动的一段径迹，已知在云雾的作用下，粒子的速度逐渐减小，不计粒子所带电荷量的变化。下列说法正确的是（　　） A．a粒子带正电 B．b粒子带负电 C．a粒子的运动方向为由 D．b粒子的运动方向为由 24．正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子 25．（多选）利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长、弯曲的径迹，则下列说法正确的是（　　） A．可知有α射线射入云室 B．可知有β射线射入云室 C．观察到的是射线粒子的运动 D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 26．如图所示为粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，云室中发生的核反应方为____________，粗而短的是______粒子的径迹。 五．与盖革-米勒计数器（共4小题） 27．下列关于原子核的内容，说法正确的是（　　） A．如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在的，还是以化合物形式存在的，都具有放射性 B．在云室中，低速β粒子的径迹又细又直，高速β粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的 C．铀块的大小与链式反应能否进行的无关 D．在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来吸收中子来控制反映速率 28．下列说法中错误的是（　　） A．威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质 B．盖革—米勒计数器除了用来计数，还能区分射线的种类 C．用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹 D．根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况 29．（多选）在粒子物理的研究中，可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置，以显示它们的径迹，如图所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹，气泡室中加有匀强磁场．关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是（    ） A．进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子，在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反 B．进入气泡室的粒子的比荷一定不同 C．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子在运动过程中能量减少 D．粒子的径迹是螺旋线，是因为粒子的带电荷量越来越少 30．（多选）下列关于盖革一米勒计数器的说法正确的是（   ） A．射线的电离作用使计数器计数 B．射线电离作用强，而射线电离作用弱，故计数器只能记录粒子 C．无论是射线、射线都能用计数器计数 D．计数器不能区分时间间隔小于的两个粒子 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $