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

學業(yè)分層測評(八)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．(多選)關于質子與中子，下列說法正確的是()A．原子核(除氫核外)由質子和中子構成B．質子和中子統(tǒng)稱為核子C．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質子，并預言了中子的存在D．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，并預言了質子的存在【解析】原子核(除氫核外)由質子和中子構成，質子和中子統(tǒng)稱為核子，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質子，并預言了中子的存在，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，氦的這種同位素應表示為()【導學號：64772102】\o\al(4,3)He \o\al(3,2)He\o\al(4,2)He \o\al(3,3)He【解析】氦的同位素質子數(shù)一定相同，質量數(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核后放出一個質子，轉變?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)原子核的構成，核電荷數(shù)為8，即質子數(shù)為8，核外電子數(shù)為8，質量數(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核與質子發(fā)生核反應后生成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核的質量數(shù)比Z核的質量數(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】設原子核X的核電荷數(shù)為n，質量數(shù)為m，則由已知可得兩個核反應方程式分別為：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”)，當發(fā)生這一過程時()【導學號：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)帶正電的質子中和，原子核的質子數(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子，因此人們斷定質子是原子核的組成部分D．絕大多數(shù)原子核的質量跟質子質量之比都大于原子核的電荷量跟質子的電荷量之比，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)了質子，故C正確；因為絕大多數(shù)原子核的質量跟質子質量之比都大于原子核的電荷量跟質子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確．【答案】CD7．以下是物理學史上3個著名的核反應方程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，結合第三個方程，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(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，生成一個復核A，A又衰變成B、C兩個新核．設B、C的速度方向與中子速度方向相同，B的質量是中子的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)寫出核反應方程．【解析】氮核吸收了一個中子變成的復核不穩(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)質量數(shù)守恒規(guī)律，可知C核的質量數(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)有兩束均由質子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質子和氘核具有相同的動量，第二束中的質子和氘核具有相同的動能．現(xiàn)打算將質子和氘核分開，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．適當調(diào)節(jié)速度選擇器兩板間電場強度，可使質子滿足Eq＝Bvq，沿直線飛出，則氘核將沿電場方向偏轉，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：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)核反應的質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可推得產(chǎn)生的X元素的質量數(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)用質子轟擊鈹靶94Be產(chǎn)生快中子，核反應方程：___________________________；(2)用快中子轟擊汞20480Hg，反應過程可能有兩種：①生成20278Pt，放出氦原子核，核反應方程：__________________________；②生成20278Pt，放出質子、中子，核反應方程：_________________________________________________________________________________________________________________.【解析】根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，算出新核的電荷數(shù)和質量數(shù)，然后寫出核反應方程．(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，求該磁場的磁感應強度大小.【導學號：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