高二物理人教版3-5習(xí)題：第十九章 原子核 第1節(jié) 含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1原子核的組成［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1。了解什么是放射性、天然放射現(xiàn)象和衰變。2。知道原子核的組成及三種射線的特征.3。理解α衰變和β衰變的規(guī)律及實(shí)質(zhì)，并能熟練書寫衰變方程。4。理解半衰期的概念，學(xué)會(huì)利用半衰期解決相關(guān)問題．一、天然放射現(xiàn)象和三種射線[導(dǎo)學(xué)探究］（1)1896年法國科學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，即天然放射現(xiàn)象．是否所有的元素都具有放射性？放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有哪些種類？答案原子序數(shù)大于或等于83的元素,都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線．放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：α射線、β射線、γ射線．(2)怎樣用電場或磁場判斷三種射線粒子的帶電性質(zhì)?答案讓三種射線通過勻強(qiáng)電場，則γ射線不偏轉(zhuǎn)，說明γ射線不帶電．α射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相同，帶正電，β射線偏轉(zhuǎn)方向和電場方向相反,帶負(fù)電．或者讓三種射線通過勻強(qiáng)磁場，則γ射線不偏轉(zhuǎn),說明γ射線不帶電，α射線和β射線可根據(jù)偏轉(zhuǎn)方向和左手定則確定帶電性質(zhì)．（3）三種射線的本質(zhì)是什么?有哪些特點(diǎn)呢？答案見知識梳理［知識梳理]對天然放射現(xiàn)象及三種射線的認(rèn)識1．對天然放射現(xiàn)象的認(rèn)識（1)1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)具有放射性．（2)物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素，放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．（3）原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線,原子序數(shù)小于83的元素,有的也能放出射線．2．對三種射線的認(rèn)識種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波）帶電荷量2e－e0速率0。1c0。99cc貫穿本領(lǐng)最弱，用一張紙就能擋住較強(qiáng)，能穿透幾毫米厚的鋁板最強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土電離作用很強(qiáng)較強(qiáng)很弱［即學(xué)即用]下列說法正確的是（)A．α射線是由高速運(yùn)動(dòng)的氦核組成的，其運(yùn)行速度接近光速B．β射線能穿透幾毫米厚的鉛板C．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱D．β射線的粒子和電子是兩種不同的粒子E．α粒子不同于氦原子核答案C解析19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)了X、α、β、γ射線，經(jīng)研究知道,X、γ射線均為電磁波，只是波長不同．β射線是電子流，α粒子是氦核，就α、β、γ三種射線的貫穿本領(lǐng)而言，γ射線最強(qiáng)，α射線最弱．二、原子核的組成[知識梳理］(1)質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1919年,盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，從氮核中打出了一種新的粒子，測定了它的電荷和質(zhì)量，確定它是氫原子核，叫做質(zhì)子，用p或eq\o\al（1，1）H表示，其質(zhì)量為mp＝1.67×10－27_kg。（2)中子的發(fā)現(xiàn)①盧瑟福的預(yù)言：原子核內(nèi)可能還有一種不帶電的粒子，名字叫中子．②查德威克的發(fā)現(xiàn)：用實(shí)驗(yàn)證明了中子的存在,用n表示，中子的質(zhì)量非常接近于質(zhì)子的質(zhì)量．(3)原子核的組成①核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別非常微小,二者統(tǒng)稱為核子,所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)．②電荷數(shù)(Z)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(shù)．③質(zhì)量數(shù)（A）：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和，而質(zhì)子與中子的質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)．④原子核的符號（4)同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核,在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素．例如：氫有三種同位素分別是eq\o\al（1，1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1）H.［即學(xué)即用]在α粒子轟擊金箔的散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子可以表示為eq\o\al（4，2）He,eq\o\al(4,2）He中的4和2分別表示()A．4為核子數(shù)，2為中子數(shù)B．4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)C．4為核外電子數(shù),2為中子數(shù)D．4為中子數(shù),2為質(zhì)子數(shù)答案B解析根據(jù)eq\o\al（A,Z）X所表示的物理意義，原子核的質(zhì)子數(shù)決定核外電子數(shù)，原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù),也就是這種元素的原子序數(shù)．原子核的質(zhì)量數(shù)就是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù)。eq\o\al(4，2)He符號的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)或核外電子數(shù)，即為2，eq\o\al(4,2)He符號左上角表示的是核子數(shù)，即為4,故選項(xiàng)B正確。一、天然放射現(xiàn)象和三種射線例1如圖1所示,R是一種放射性物質(zhì)，虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場,LL′是厚紙板，MM′是熒光屏,實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點(diǎn)處有亮斑,由此可知磁場的方向、到達(dá)O點(diǎn)的射線種類、到達(dá)P點(diǎn)的射線種類應(yīng)屬于下表中的（)圖1選項(xiàng)磁場方向到達(dá)O點(diǎn)的射線到達(dá)P點(diǎn)的射線A豎直向上βαB豎直向下αβC垂直紙面向里γβD垂直紙面向外γα解析R放射出來的射線共有α、β、γ三種，其中α、β射線垂直于磁場方向進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)將受到洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，γ射線不偏轉(zhuǎn)，故打在O點(diǎn)的應(yīng)為γ射線；由于α射線貫穿本領(lǐng)弱,不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點(diǎn)的應(yīng)是β射線；依據(jù)β射線的偏轉(zhuǎn)方向及左手定則可知磁場方向垂直紙面向里．答案C歸納總結(jié)1．對放射性和射線的理解：（1）一種元素的放射性,與其是單質(zhì)還是化合物無關(guān)，這說明一種元素的放射性和核外電子無關(guān)．(2)射線來自于原子核，說明原子核是可以再分的．2．對三種射線性質(zhì)的理解：(1）α射線帶正電、β射線帶負(fù)電、γ射線不帶電．α射線、β射線是實(shí)物粒子，而γ射線是光子流，屬于電磁波的一種．（2）α射線、β射線都可以在電場或磁場中偏轉(zhuǎn)，但偏轉(zhuǎn)方向不同，γ射線則不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．（3)α射線穿透能力弱,β射線穿透能力較強(qiáng),γ射線穿透能力最強(qiáng)，而電離本領(lǐng)相反．針對訓(xùn)練1如圖2所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是（)圖2A．①表示γ射線,③表示α射線B．②表示β射線，③表示α射線C．④表示α射線，⑤表示γ射線D．⑤表示β射線，⑥表示α射線答案C解析根據(jù)三種射線的偏轉(zhuǎn)軌跡可知①⑥表示β射線，②⑤表示γ射線，③④表示α射線．選項(xiàng)C正確．二、原子核的組成例2已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核的質(zhì)量數(shù)是226。試問：（1)鐳核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子?(2)鐳核所帶電荷量是多少？(保留三位有效數(shù)字）(3)呈電中性的鐳原子,核外有幾個(gè)電子？解析(1）鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差,即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核所帶電荷量Q＝Ze＝88×1。6×10－19C≈1。41×10－17C。（3）核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.答案（1）88138(2)1。41×10－17C（3)88歸納總結(jié)理解熟記以下幾點(diǎn)是解題關(guān)鍵：（1)原子核的質(zhì)子數(shù)與原子序數(shù)相等．(2）原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．(3)對呈電中性的原子，核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)．針對訓(xùn)練2據(jù)最新報(bào)道，放射性同位素鈥eq\o\al（166，67)Ho，可有效治療癌癥，該同位素原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是(）A．32B．67C．99D．166答案A解析根據(jù)原子核的表示方法得核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝67，中子數(shù)為166－67＝99，故核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為99－67＝32，故A對．1．最早發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的科學(xué)家為()A．盧瑟福 B．貝可勒爾C．愛因斯坦 D．查德威克答案B解析盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)中子,愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．2．（多選）下列關(guān)于放射性元素發(fā)出的三種射線的說法中正確的是（）A．α粒子就是氫原子核，它的穿透本領(lǐng)和電離本領(lǐng)都很強(qiáng)B．β射線是電子流，其速度接近光速C．γ射線是一種頻率很高的電磁波,它可以穿過幾厘米厚的鉛板D．以上三種說法均正確答案BC解析α粒子是氦原子核，它的穿透本領(lǐng)很弱而電離本領(lǐng)很強(qiáng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；β射線是電子流，其速度接近光速，B項(xiàng)正確；γ射線的穿透能力很強(qiáng)，可以穿透幾厘米厚的鉛板，C項(xiàng)正確．3．（多選)氫有三種同位素，分別是氕(eq\o\al（1，1）H）、氘（eq\o\al(2，1)H)、氚(eq\o\al（3,1)H)，則（）A．它們的質(zhì)子數(shù)相等B．它們的核外電子數(shù)相等C．它們的核子數(shù)相等D．它們的中子數(shù)相等答案AB解析氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相同，都為1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù),故中子數(shù)各不相同，所以A、B選項(xiàng)正確．4．以下說法正確的是()A.eq\o\al(222，86）Rn為氡核，由此可知，氡核的質(zhì)量數(shù)為86，氡核的質(zhì)子數(shù)為222B。eq\o\al（9，4）Be為鈹核,由此可知，鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，鈹核的中子數(shù)為4C．同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)D．同一元素的兩種同位素具有不同的中子數(shù)答案D解析A項(xiàng)氡核的質(zhì)量數(shù)為222，質(zhì)子數(shù)為86，所以A錯(cuò)誤；B項(xiàng)鈹核的質(zhì)量數(shù)為9，中子數(shù)為5，所以B錯(cuò)誤;由于同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，即質(zhì)量數(shù)不同，因而C錯(cuò)誤，D正確．一、選擇題（1～5為單選題，6～9為多選題)1．在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是()A．γ射線的貫穿作用 B．α射線的電離作用C．β射線的貫穿作用 D．β射線的中和作用答案B解析由于α粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和,使帶電體所帶的電荷很快消失．2．放射性元素放出的射線，在電場中分成A、B、C三束，如圖1所示，其中（)圖1A．C為氦原子核組成的粒子流B．B為比X射線波長更長的光子流C．B為比X射線波長更短的光子流D．A為高速電子組成的電子流答案C解析根據(jù)射線在電場中的偏轉(zhuǎn)情況，可以判斷,A射線向電場線方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)為帶正電的粒子組成的射線，所以是α射線；B射線在電場中不偏轉(zhuǎn)，所以是γ射線;C射線在電場中受到與電場方向相反的作用力，應(yīng)為帶負(fù)電的粒子，所以是β射線．3．若用x代表一個(gè)中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對eq\o\al（235,92)U的原子來說（)A．x＝92y＝92z＝235B．x＝92y＝92z＝143C．x＝143y＝143z＝92D．x＝235y＝235z＝325答案B解析在eq\o\al（235,92)U中,左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù),則y＝92；中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x＝92;中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù),z＝235－92＝143，所以B選項(xiàng)正確．4．下列關(guān)于eq\o\al(3，2）He的敘述正確的是(）A。eq\o\al（3，2）He與eq\o\al(3，1）H互為同位素B。eq\o\al（3,2)He原子核內(nèi)中子數(shù)為2C。eq\o\al(3,2)He原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2D.eq\o\al（3,2）He代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和3個(gè)中子的氦原子核答案C解析eq\o\al（3，2）He核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2，eq\o\al(3，1)H核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為1。兩者質(zhì)子數(shù)不等,不是同位素，A錯(cuò)誤；eq\o\al(3,2）He原子核內(nèi)中子數(shù)為1，B錯(cuò)誤；eq\o\al（3，2）He代表原子核內(nèi)有2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子的氦原子核，核外電子數(shù)為2，故C正確，D錯(cuò)誤．5．人類探測月球時(shí)發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為未來核聚變的重要原料之一．氦的該種同位素應(yīng)表示為()A.eq\o\al（4,3)He B.eq\o\al(3，2)HeC.eq\o\al（4，2）He D。eq\o\al(3，3)He答案B解析氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)為3，故應(yīng)表示為eq\o\al（3，2)He，因此B正確．6．關(guān)于β射線，下列說法中正確的是(）A．它是高速電子流B．β粒子是放射出來的原子內(nèi)層電子C．β粒子是從原子核中放射出來的D．它的電離作用比較弱，但它的穿透能力很強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板答案AC解析β射線是高速電子流，它是從原子核內(nèi)部放射出來的，電離作用較弱,穿透能力較強(qiáng)，能穿透幾毫米厚的鋁板，故選項(xiàng)A、C正確．7．關(guān)于γ射線，下列說法正確的是（）A．它是處于激發(fā)狀態(tài)的原子核放射的B．它是原子內(nèi)層電子受到激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的C．它是一種不帶電的光子流D．它是波長極短的電磁波答案ACD解析γ射線是激發(fā)狀態(tài)的原子核發(fā)出的波長極短的電磁波，是一種光子，故A、C、D正確．8．對天然放射現(xiàn)象，下列說法中正確的是(）A．α粒子帶正電，所以α射線一定是從原子核中射出的B．β粒子帶負(fù)電，所以β射線有可能是核外電子C．γ粒子是光子，所以γ射線有可能是由原子發(fā)光產(chǎn)生的D．α射線、β射線、γ射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的答案AD解析α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核放出的，β衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，然后釋放出電子,γ射線是伴隨α衰變和β衰變而產(chǎn)生的．所以這三種射線都是從原子核內(nèi)部釋放出來的．9．如圖2所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，則下列說法中正確的是(）圖2A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線B．α射線和β射線的軌跡是拋物線C．α射線和β射線的軌跡是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一個(gè)豎直向下的場強(qiáng)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場，可能使屏上的亮斑只剩下b答案AC解析由左手定則可知粒子向右射出，在勻強(qiáng)磁場中α粒子受到的洛倫茲力向上，β粒子受到的洛倫茲力向下，軌跡都是圓?。捎讦亮Ｗ铀俣鹊氖枪馑俚膃q\f(1，10),而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)，本題應(yīng)選A、C。二、非選擇題10．有關(guān)eq\o\al(16,8)O、eq\o\al（17，8）O、eq\o\al（18，8）O三種同位素的比較，試回答下列問題：(1）三種同位素中哪一種粒子數(shù)是不相同的？______.A．質(zhì)子B．中子C．電子(2）三種同位素中，哪一個(gè)質(zhì)量最大？__________。（3）三種同位素的化學(xué)性質(zhì)是否相同?__________。答案（1)B（2)eq\o\al(18,8)O(3)相同解析(1)同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同,核外電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相同,故不相同的是中子．(2）eq\o\al(16，8)O、eq\o\al(17，8）O、eq\o\al（18，8）O的質(zhì)量數(shù)分別是16、17、18、，故eq\o\al（18,8）O質(zhì)量最大．(3）三種同位素質(zhì)子數(shù)相同,故化學(xué)性質(zhì)相同．11．在暗室的真空裝置中做如下實(shí)驗(yàn)：在豎直放置的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中，有一個(gè)能產(chǎn)生α、β、γ三種射線的放射源．從放射源射出的一束射線垂直于電場方向射入電場，如圖3所示，在與放射源距離為H高處，水平放置兩張疊放著的、涂藥品面朝下的印像紙(比一般紙厚且涂有感光藥品的紙)，經(jīng)射線照射一段時(shí)間后兩張印像紙顯影．（已知mα＝4u，mβ＝eq\f（1，1840）u，vα＝eq\f（c,10