人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三5.1原子核的組成（解析版）

5.1原子核的組成知識(shí)點(diǎn)一、天然放射現(xiàn)象1．1896年，法國物理學(xué)家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線．2．物質(zhì)發(fā)出射線的性質(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，叫作天然放射現(xiàn)象．3原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線．知識(shí)點(diǎn)二、射線的本質(zhì)1．α射線：(1)是高速粒子流，其組成與氦原子核相同．(2)速度可達(dá)到光速的eq\f(1,10).(3)電離作用強(qiáng)，穿透能力較弱，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋?。?．β射線：(1)是高速電子流．(2)它的速度更大，可達(dá)光速的99%.(3)電離作用較弱，穿透能力較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板．3．γ射線：(1)是能量很高的電磁波，波長很短，在10－10m以下．(2)電離作用更弱，穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土．知識(shí)點(diǎn)三、原子核的組成1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子.2．中子的發(fā)現(xiàn)：盧瑟福猜想，原子核內(nèi)可能還存在著一種質(zhì)量與質(zhì)子相同，但不帶電的粒子，稱為中子，查德威克通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了中子的存在，中子是原子核的組成部分.3．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.4．原子核的符號(hào)5．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，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eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.α、β、γ三種射線的比較種類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)質(zhì)量4mp(mp＝1.67×10－27kg)eq\f(mp,1836)靜止質(zhì)量為零帶電荷量2e－e0速率0.1c0.99cc穿透能力最弱，用一張紙就能擋住較強(qiáng)，能穿透幾毫米最強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土厚的鋁板電離作用很強(qiáng)較弱很弱在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）A．α粒子散射現(xiàn)象 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．天然放射現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象【解答】解：A、α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故A錯(cuò)誤；B、光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故B錯(cuò)誤；C、天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出α粒子或電子，從而發(fā)生α衰變或β衰變，反應(yīng)的過程中核內(nèi)核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)發(fā)生變化，故C正確；D、原子發(fā)光是原子躍遷形成的，即電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放的能量以光子形式輻射出去，沒有涉及到原子核的變化，故D錯(cuò)誤。故選：C。天然放射現(xiàn)象顯示出（）A．原子不是單一的基本粒子 B．原子核不是單一的基本粒子 C．原子內(nèi)部大部分是空的 D．原子有一定的能級(jí)【解答】解：天然放射現(xiàn)象中，原子核發(fā)生衰變，生成新核，同時(shí)有其它粒子產(chǎn)生，因此說明了原子核可以再分，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選：B。如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則放射源x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．只可能是純?chǔ)练派湓?C．α和γ的混合放射源 D．純?chǔ)梅派湓础窘獯稹拷猓涸诜派湓春陀?jì)數(shù)器之間加薄鋁片l后，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的粒子，在l和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明剩下的粒子不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。如圖所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片．若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，則x可能是（）A．α和β的混合放射源 B．純?chǔ)练派湓?C．α和γ的混合放射源 D．純?chǔ)梅派湓础窘獯稹拷猓涸诜派湓春陀?jì)數(shù)器之間加薄鋁片L后，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的粒子，在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變，說明剩下的粒子不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α和γ的混合放射源，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。如圖所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域，調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，使得在MN上只有兩個(gè)點(diǎn)受到射線照射．下面的哪種判斷是正確的（）A．射到b點(diǎn)的可能是α射線或β射線 B．射到b點(diǎn)的一定是α射線 C．射到b點(diǎn)的一定是β射線 D．射到b點(diǎn)的一定是γ射線【解答】解：因?yàn)棣蒙渚€不帶電，所以射到b點(diǎn)的一定不是γ射線；αβ射線在電磁場(chǎng)中受到電場(chǎng)力和洛倫茲力：若電場(chǎng)力大于洛倫茲力，說明射線是α；若洛倫茲力大于電場(chǎng)力說明是β射線。故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。（多選）下列說法正確的是（）A．mnX與mB．mnX與mC．mnX與mD．92235U核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子，【解答】解：A、mnX與m-B、mnX與mnC、mnX中子數(shù)是n﹣m，m-2n-2D、92235U核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子，143個(gè)中子，故故選：BC。（多選）（2020?浙江模擬）“嫦娥二號(hào)”的任務(wù)之一是利用經(jīng)技術(shù)改進(jìn)的γ射線譜儀探測(cè)月球表面多種元素的含量與分布特征。月球表面一些元素（如釷、鈾）本身就有放射性，發(fā)出γ射線；另外一些元素（如硅、鎂、鋁）在宇宙射線轟擊下會(huì)發(fā)出γ射線。而γ射線譜儀可以探測(cè)到這些射線，從而證明某種元素的存在。下列關(guān)于γ射線的說法正確的是（）A．γ射線經(jīng)常伴隨α射線和β射線產(chǎn)生 B．γ射線來自原子核 C．如果元素以單質(zhì)存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性 D．γ射線的穿透能力比α射線、β射線都要強(qiáng)【解答】解：AB、γ射線是原子核發(fā)生變化時(shí)伴隨α射線和β射線放出來的，故AB正確；C、元素的放射性與其是為單質(zhì)，還是化合物無關(guān)，故C錯(cuò)誤；D、γ射線穿透能力比α射線、β射線都要強(qiáng)，故D正確。故選：ABD。（2022?蘇州模擬）質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看成為零），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x。（1）設(shè)離子質(zhì)量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求x的大?。唬?）氫的三種同位素11H、12H、13H從離子源S出發(fā)，到達(dá)照相底片的位置距入口處S1的距離之比xH：【解答】解：（1）離子在電場(chǎng)中被加速時(shí)，由動(dòng)能定理qU=12mv進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)洛倫茲力提供向心力，qvB=mv2r，又x由以上三式得x=2（2）氫的三種同位素的質(zhì)量數(shù)分別為1、2、3，由（1）結(jié)果知，xH：xD：xT=mH：mD：mT=1（2022?南京模擬）下列現(xiàn)象中，說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的是（）A．光電效應(yīng) B．α粒子的散射 C．天然放射現(xiàn)象 D．康普頓效應(yīng)【解答】解：A、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)是光具有粒子性的有力證據(jù)，故A錯(cuò)誤；B、α粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，故B錯(cuò)誤；C、天然放射現(xiàn)象反映了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故C正確；D、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，光子和實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量；光子和電子碰撞過程中能量守恒，動(dòng)量也守恒，故D錯(cuò)誤。故選：C。放射性同位素鈥67166Ho可有效治療肝癌，下列關(guān)于A．電子數(shù)是166 B．中子數(shù)是99 C．質(zhì)量數(shù)是67 D．原子序數(shù)是166【解答】解：AD、已知67166Ho，則原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝67，即電子數(shù)為67，原子序數(shù)是67，故A、BC、67166Ho的質(zhì)子數(shù)為67，質(zhì)量數(shù)為166，則該同位素原子核內(nèi)的中子數(shù)為166﹣67＝99，故B正確，故選：B。γ射線暴是來自天空中某一方向的γ射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象。下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是（）A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流 B．γ射線的穿透能力比α射線強(qiáng)，但比β射線弱 C．γ射線是原子核能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的 D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電【解答】解：A、γ射線是電磁波，不是高速帶電粒子流，故A錯(cuò)誤；B、α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；C、γ射線是原子核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，以能量的形式輻射出來的電磁波，故C正確；D、γ射線的電離本領(lǐng)最弱，α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，利用α射線可以使空氣電離，消除靜電，故D錯(cuò)誤。故選：C。（多選）氫有三種同位素，分別是氕（11H）、氘（12HA．它們的質(zhì)子數(shù)相等 B．若為中性原子，它們的核外電子數(shù)相等 C．它們的核子數(shù)相等 D．它們的化學(xué)性質(zhì)相同【解答】解：A、三種同位素，原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為1，故A正確；B、若為中性原子，它們的核外電子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，則核外電子數(shù)相等，故B正確；C、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，則三種同位素的核子數(shù)不同，故C錯(cuò)誤；D、同位素原子的最外層電子數(shù)相同，則同一元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，故D正確。故選：ABD。（多選）目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，放射出的α、β、γ射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病。根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說法正確的是（）A．將α、β、γ射線垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，可以通過偏轉(zhuǎn)的情況將它們分辨出來 B．放射出的β射線的速度等于光速 C．γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，y射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱 D．三種射線中，電離能力和穿透能力最強(qiáng)的是α射線【解答】解：A、α、β、γ射線分別帶正電，帶負(fù)電，不帶電，則通過垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，可以通過偏轉(zhuǎn)的情況將它們分辨出來，故A正確；B、放射出的β射線的速度接近光速，小于光速，故B錯(cuò)誤；CD、根據(jù)衰變的特點(diǎn)可知，γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：AC。據(jù)報(bào)道，俄科學(xué)家成功合成了具有極強(qiáng)放射性的117號(hào)新元素，該元素目前尚未被命名，是在實(shí)驗(yàn)室人工創(chuàng)造的最新的超重元素。新元素有兩種同位素，其中一種有176個(gè)中子，而另一種有177個(gè)中子，則：（1）該元素兩種同位素的原子核的核電荷數(shù)各為多少？原子的核外電子數(shù)各為多少？（2）該元素兩種同位素的原子核的質(zhì)量數(shù)各為多少？（3）若用X表示117號(hào)元素的元素符號(hào)，該元素的兩種同位素用原子核符號(hào)如何表示？【解答】解：（1）元素的原