高中物理选修3-5人教版课时素养提升19-1原子核的组成

课时素养提升十三原子核的组成(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，他的主要依据是()A.原子核外电子数与质子数相等B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍C.原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D.质子和中子的质量几乎相等【解析】选C。卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故符合事实的是C。2.若用x代表一个原子的核外电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对QUOTETh来说()A.x=90，y=90，z=234B.x=90，y=90，z=144C.x=144，y=144，z=90D.x=234，y=234，z=324【解析】选B。在QUOTETh中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y=90；原子的核外电子数等于质子数，所以x=90；中子数等于质量数减去质子数，z=23490=144，所以B选项对。3.如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射。则下面判断正确的是()A.射到b点的一定是α射线B.射到b点的一定是β射线C.射到b点的是α射线或β射线D.射到b点的一定是γ射线【解析】选C。γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE=qBv。已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B错误。【补偿训练】实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则()A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B.轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里【解析】选D。静止的原子核发生β衰变，动量守恒，即Mv′=mv，新核和电子在磁场中做匀速圆周运动，根据qvB=mQUOTE知r=QUOTE，即r∝QUOTE，故轨迹1是电子的，轨迹2是新核的，又由左手定则可知磁场的方向为垂直于纸面向里，所以只有选项D正确。4.(多选)下列说法错误的是 ()A.α射线和γ射线均为电磁波B.γ射线的电离本领比β射线弱C.爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D.氢原子从n=2的状态跃迁到n=4的状态时，需要吸收能量E.一束光照射到某金属上不能发生光电效应，改用波长更长的光束可能发生光电效应【解析】选A、E。γ射线是电磁波，α射线是氦核流，不是电磁波，A选项错误；α射线电离本领最强，γ射线的电离本领最弱，B选项正确；爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，C选项正确；当氢原子从n=2的状态跃迁到n=4的状态时，需要吸收能量，D选项正确；一束光照射到某金属上不能发生光电效应，改用波长更短的光束可能发生光电效应，E选项错误。二、计算题(12分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)5.在匀强磁场中有一静止的原子核QUOTEX，它自发地射出一个α粒子，α粒子的速度方向与磁感线垂直，若它在磁场中做圆周运动的半径为R，则反冲核的轨迹半径多大？【解析】α粒子与反冲核在垂直于磁场方向上动量守恒，有mαvα=m核v核①又洛伦兹力提供向心力Bqv=QUOTE得R=QUOTE ②对α粒子有Rα=QUOTE ③对反冲核有R核=QUOTE ④将①代入③④得R核=QUOTERα即R核=QUOTER。答案：QUOTER【能力挑战区】6.(18分)茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后的轨迹示意图(画在图上)。(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)【解析】(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。(2)如图所示。(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R=QUOTE，对α射线有R1=QUOTE，对β射线有R2=QUOTE，故QUOTE=QUOTE=400。α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离【补偿训练】1.如图所示，a为未知天然放射源，b为薄铝片，c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒。实验时，如果将匀强电场c撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大量增加。由此可判定放射源所发出的射线可能为()A.β射线和α射线 B.α射线、β射线和γ射线C.β射线和γ射线 D.α射线和γ射线【解析】选D。α射线的贯穿本领很小，一张纸就可以把它挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能贯穿几厘米厚的铅板。撤去电场后，荧光屏上闪烁亮点数没有变化，说明原先能到达荧光屏的射线不带电，故放射源发出的射线中有γ射线。撤去薄铝片，闪烁亮点数大量增加，说明放射源发出的射线中有α射线，故选项D正确。2.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源。从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示。在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影，则(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比。(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？(已知：mα=4u，mβ=QUOTEu，vα=QUOTE，vβ=c)【解析】(1)因α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑。(2)下面印像纸从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑。设α射线、β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ，则sα=QUOTEaα·(QUOTE)2，sβ=QUOTEaβ·(QUOTE)2，aα=QUOTE，aβ