高中物理魯科版5第三章原子核與放射性第1節(jié)原子核結(jié)構(gòu) 2023版學(xué)業(yè)分層測評8

學(xué)業(yè)分層測評(八)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標]1．(多選)關(guān)于質(zhì)子與中子，下列說法正確的是()A．原子核(除氫核外)由質(zhì)子和中子構(gòu)成B．質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子C．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在D．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在【解析】原子核(除氫核外)由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在，查德威克用α粒子轟擊鈹發(fā)現(xiàn)了中子，故A、B、C正確，D錯誤．【答案】ABC2．人類探測月球發(fā)現(xiàn)，月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一，氦的這種同位素應(yīng)表示為()【導(dǎo)學(xué)號：64772102】\o\al(4,3)He \o\al(3,2)He\o\al(4,2)He \o\al(3,3)He【解析】氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3，故可寫作eq\o\al(3,2)He，因此B正確，A、C、D錯誤．【答案】B3．(多選)α粒子擊中氮14核后放出一個質(zhì)子，轉(zhuǎn)變?yōu)檠?7核(eq\o\al(17,8)O)．在這個氧原子核中有()A．17個電子B．9個中子C．8個質(zhì)子D．這個氧原子核中不可能存在處于游離態(tài)的電子或正電子【解析】根據(jù)原子核的構(gòu)成，核電荷數(shù)為8，即質(zhì)子數(shù)為8，核外電子數(shù)為8，質(zhì)量數(shù)為17，所以中子數(shù)為17－8＝9，原子核內(nèi)沒有游離的正電子，所以答案為B、C、D.【答案】BCD4．(多選)三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個氦(42He)，則下面說法正確的是()A．X核比Z核少一個中子B．X核的質(zhì)量數(shù)比Z核的質(zhì)量數(shù)大3C．X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍D．X核的電荷數(shù)比Z核的電荷數(shù)大2【解析】設(shè)原子核X的核電荷數(shù)為n，質(zhì)量數(shù)為m，則由已知可得兩個核反應(yīng)方程式分別為：eq\o\al(m,n)X→01e＋mn－1Ymn－1Y＋11H→42He＋m－3n－2Z因此比較X、Y、Z的質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)，可判定B、C、D均正確．【答案】BCD5．有些元素的原子核可以從很靠近它的核外電子中“俘獲”一個電子形成一個新原子(如從離原子核最近的K層電子中俘獲電子，叫“K俘獲”)，當(dāng)發(fā)生這一過程時()【導(dǎo)學(xué)號：64772040】A．新原子是原來原子的同位素B．新原子核比原來的原子核少一個質(zhì)子C．新原子核將帶負電D．新原子核比原來的原子核少一個中子【解析】原子核“俘獲”一個電子后，帶負電的電子與原子核內(nèi)帶正電的質(zhì)子中和，原子核的質(zhì)子數(shù)減少1，中子數(shù)增加1，形成一個新原子，新原子與原來的原子相比，質(zhì)子數(shù)不同，中子數(shù)也不同，但核子數(shù)相同，不是同位素，所以B正確．【答案】B6．(多選)以下說法中正確的是()A．原子中含有帶負電的電子，所以原子帶負電B．原子核中的中子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C．用α粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D．絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子【解析】原子中除了有帶負電的電子外，還有帶正電的原子核，故A錯；原子核中的中子數(shù)不一定跟核外電子數(shù)相等，故B錯；正是用α粒子轟擊原子核的實驗才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因為絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確．【答案】CD7．以下是物理學(xué)史上3個著名的核反應(yīng)方程x＋eq\o\al(7,3)Li→2yy＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)Oy＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3種不同的粒子，其中z是________．【解析】把前兩個方程化簡，消去x，即eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(7,3)Li＝y(tǒng)＋eq\o\al(17,8)O，可見y是eq\o\al(4,2)He，結(jié)合第三個方程，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知z是中子eq\o\al(1,0)n.【答案】eq\o\al(1,0)n8．一個靜止的氮核eq\o\al(14,7)N俘獲了一個速度為×107m/s的中子，生成一個復(fù)核A，A又衰變成B、C兩個新核．設(shè)B、C的速度方向與中子速度方向相同，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑之比RB∶RC＝11∶30，求：(1)C核的速度大?。?2)根據(jù)計算判斷C核是什么；(3)寫出核反應(yīng)方程．【解析】氮核吸收了一個中子變成的復(fù)核不穩(wěn)定，將發(fā)生衰變．整個過程中，中子、氮核以及兩個新核組成一個系統(tǒng)，過程前后都不受外界的任何干擾，所以整個系統(tǒng)在俘獲與衰變過程中動量均守恒．利用這一點，可以求出C核的速度．然后根據(jù)粒子在磁場中的運動情況就可以判斷核的種類，寫出核反應(yīng)方程．(1)氮核從俘獲中子到衰變成B、C兩個新核的過程動量守恒，有mnvn＝mBvB＋mCvC根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，可知C核的質(zhì)量數(shù)為14＋1－11＝4.由此解得vC＝3×106m/s.(2)由帶電粒子在洛倫茲力的作用下做圓周運動時R＝eq\f(mv,qB)，可得eq\f(qB,qC)＝eq\f(mBvBRC,mCvCRB)＝eq\f(11×106×30,4×3×106×11)＝eq\f(5,2)①qB＋qC＝7②將①②式聯(lián)立求解得qC＝2，而AC＝4，則C核是氦原子核．(3)核反應(yīng)方程式是eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(4,2)He.【答案】見解析[能力提升]9．(多選)有兩束均由質(zhì)子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動量，第二束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動能．現(xiàn)打算將質(zhì)子和氘核分開，有以下一些做法，這些方法中可行的是()A．讓第一束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出B．讓第二束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出C．讓第二束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出D．讓粒子流垂直于電場方向進入速度選擇器，適當(dāng)調(diào)節(jié)兩板間電場強度大小，讓粒子流從板間穿出【解析】在電場中，電場方向上的偏移量為y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qEl2m,2p2)＝eq\f(qEl2,4Ek)在磁場中，軌道半徑為R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)＝eq\f(\r(2mEk),qB)所以，以相同的動量進入電場和以相同的動能進入磁場能分開．適當(dāng)調(diào)節(jié)速度選擇器兩板間電場強度，可使質(zhì)子滿足Eq＝Bvq，沿直線飛出，則氘核將沿電場方向偏轉(zhuǎn)，傾斜穿出，故A、C、D正確．【答案】ACD10．(多選)鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→X＋eq\o\al(1,0)n.下列判斷正確的是()\o\al(1,0)n是質(zhì)子 \o\al(1,0)n是中子C．X是eq\o\al(28,14)Si的同位素 D．X是eq\o\al(31,15)P的同位素【解析】eq\o\al(1,0)n表示質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子的表示符號，B對．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可推得產(chǎn)生的X元素的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為15，即eq\o\al(31,15)P的同位素，D對．【答案】BD11．1993年，中國科學(xué)院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素20278Pt，制取過程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶94Be產(chǎn)生快中子，核反應(yīng)方程：___________________________；(2)用快中子轟擊汞20480Hg，反應(yīng)過程可能有兩種：①生成20278Pt，放出氦原子核，核反應(yīng)方程：__________________________；②生成20278Pt，放出質(zhì)子、中子，核反應(yīng)方程：_________________________________________________________________________________________________________________.【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，然后寫出核反應(yīng)方程．(1)94Be＋11H→95B＋10n.(2)①20480Hg＋10n→20278Pt＋32He；②20480Hg＋10n→20278Pt＋211H＋10n.【答案】見解析12．1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轟擊鈹(eq\o\al(9,4)Be)時，會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿能力極強且不帶電的粒子，查德威克認定這種粒子就是中子．(1)寫出α粒子轟擊鈹核的核反應(yīng)方程；(2)若一個中子與一個靜止的碳核發(fā)生正碰，已知中子的質(zhì)量為mn、初速度為v0，與碳核碰后的速率為v1，運動方向與原來運動方向相反，碳核質(zhì)量視為12mn，求碳核與中子碰撞后的速率；(3)若與中子碰撞后的碳核垂直于磁場方向射入勻強磁場，測得碳核做圓周運動的半徑為R，已知元電荷的電荷量為e，求該磁場的磁感應(yīng)強度大小.【導(dǎo)學(xué)號：64772041】【解析】(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(12,6)C.(2)根據(jù)動量守恒定律有mnv0＝－mnv1＋12mn