高中物理选择性必修第三册第5章 1

第五章1A组·基础达标1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是()A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．2．一个eq\o\al(234,91)Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为()A．91个，91个，234个B．143个，91个，234个C．91个，143个，234个D．234个，91个，143个【答案】C【解析】原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子.eq\o\al(234,91)Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234－91＝143，故C正确，ABD错误．故选C．3．以下说法正确的是()A．eq\o\al(234,90)Th为钍核，由此可知，钍核的质量数为90，钍核的质子数为234B．eq\o\al(9,4)Be为铍核，由此可知，铍核的质量数为9，铍核的中子数为4C．同一元素的两种同位素具有相同的质量数D．同一元素的两种同位素具有不同的中子数【答案】D【解析】A项钍核的质量数为234，质子数为90，所以A错；B项铍核的质子数为4，中子数为5，所以B错；由于互为同位素的核素质子数相同而中子数不同，即质量数不同，因而C错误，D正确．4．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现【答案】C【解析】能揭示原子具有核式结构的实验是α粒子散射实验，故选C．5．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源【答案】C【解析】因为α粒子的穿透性较差，一张白纸就能把它挡住，不能穿过铝板，而γ粒子穿透性很强可以穿过铝板，但γ粒子不带电，垂直进入磁场后无力的作用，所以C正确．6．(多选)近几年来，我国北京、上海、山东等地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无须住院，因而γ刀被誉为“神刀”．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用()A．γ射线对正常细胞无伤害作用B．γ射线的穿透能力很强C．γ射线具有很高的能量D．γ射线能很容易绕过阻碍物到达脑肿瘤位置【答案】BC【解析】γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，具有很高的能量和很强的穿透能力，所以它能穿透皮肉和骨骼到达肿瘤位置并杀死肿瘤细胞，但其对正常的细胞不是没有伤害作用，A错误，B、C选项正确，γ射线波长很短，衍射能力也很差，所以D选项错误．7．(多选)下列说法正确的是()A．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n,m－1)Y互为同位素B．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－1,m)Y互为同位素C．eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－2,m－2)Y中子数相同D．eq\o\al(235,92)U核内有92个质子，235个中子【答案】BC【解析】A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素，故A错误；B选项中质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，故B正确；C选项中X核内中子数为n－m，Y核内中子数为n－m，所以中子数相同，故C正确；eq\o\al(235,92)U内有143个中子，而不是235个中子，故D错误．8．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(eq\o\al(4,2)He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个原子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍【答案】CD【解析】设原子核X的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y－1，原子核Z的质量数为x－3，电荷数为y－2.由此可得X核的质子(y)比Z核的质子(y－2)多2个，X核的中子(x－y)比Z核的中子(x－y－1)多1个，故A、B错误；X核的质量数(x)比Z核的质量数(x－3)多3个，故C正确；X核与Z核的总电荷(2y－2)是Y核电荷(y－1)的2倍，故D正确．9．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D错误；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏，故④表示α射线，C正确．10．(多选)一个原子核为eq\o\al(210,83)Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是()A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，C、D正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B不正确．B组·能力提升11．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，如何用最简单的办法除去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轨迹的示意图．(画在题图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和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：(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＝eq\f(mv,Bq)，对α射线R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，对β射线R2＝eq\f(meve,Bqe)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqe,meveqα)＝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．12．质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x.(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小．(2)氢的三种同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？解：(1)离子在电场中被加速时，由动能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力，qvB＝eq\f(mv2,r)，又x＝2r，由以上三式得x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q)).(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，xH∶xD∶xT＝eq\r(mH)∶eq\r(mD)∶eq\r(mT)＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3).课后篇素养形成必备知识基础练1.(多选)下列核反应方程中,正确的是()A.510B+(α粒子)B.1327Al+0C.49Be+24HeD.714N+2答案BC解析由核反应质量数守恒和电荷数守恒知:A选项中质量数10+4≠14+1,D选项中质量数14+4≠17+2,所以A、D错误,B、C正确。2.(多选)2017年1月9日,大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生反应的过程中都伴随着中微子的产生,例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是()A.90234Th衰变为

86222Rn,经过3次B.

12H+13H→24He+01C.92235U+01D.高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子,其核反应方程为

24He答案AC解析

90234Th经过3次α衰变后质量数减少12、质子数减少6,经过2次β衰变后质子数增加2,衰变为

86222Rn,选项A正确;12H+13H→24He+01n是核聚变方程,90234Th→

91234Pa+-10e是β衰变方程,选项B错误;92235U3.(多选)一静止的铝原子核

1327Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核

1428SiA.核反应方程为p+1327Al→B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和D.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度的方向一致答案ABD解析核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为p+1327Al→1428Si*,A正确;核反应过程中遵从动量守恒,B正确;核反应中发生质量亏损,生成物的质量小于反应物的质量之和,C错误;根据动量守恒定律有mpvp=mSivSi,碰撞后硅原子核速度的数量级为1054.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图如图所示,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答案D解析β衰变方程:ZAX→-10e+Z+1AY,由动量守恒定律知两粒子动量大小相等。因电子电量较小,由r=mvqB,得r5.(多选)甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得到如图所示的四条径迹,下列说法正确的是()A.磁场的方向一定垂直于纸面向里B.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子C.a为α粒子的径迹,d为β粒子的径迹D.b为α粒子的径迹,c为β粒子的径迹答案BD解析衰变过程遵循动量守恒定律,粒子与新核的动量大小相等,方向相反,根据左手定则可知,若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变。又因为R=mvqB=pqB,可知轨迹半径与电荷量成反比6.一个不稳定的原子核质量为M,处于静止状态。放出一个质量为m的粒子后反冲,已知放出的粒子的动能为E0,则原子核反冲的动能为()A.E0 B.mMEC.mM-mE0 D.答案C解析设放出的粒子的动量大小为p,由动量守恒定律得反冲核的动量大小也为p,又Ek=p22(M-m),E0=p22m7.(多选)一个铍原子核(47Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变,生成一个锂核(37Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子υe,人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生了“K俘获”,其核反应方程为

47Be+-10e→37Li+υe。已知铍原子的质量为MBe=7.016929u,锂原子的质量为A.中微子的质量数和电荷数均为零B.锂核(37Li)获得的动能约为0C.中微子与锂核(3D.中微子与锂核(3答案AC解析反应方程为

47Be+-10e→37Li+υe,根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零,A正确;根据质能方程,质量减少Δm=(7.016929u+me-7.016004)×9.31×102MeV>0.86MeV,为释放的核能,不是锂核获得的动能,B错误;衰变过程中动量守恒,故中微子与锂核(37Li)关键能力提升练8.镭核

88226Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核

86222Rn,已知镭核

88226Ra质量为226.0254u,氡核

86(1)写出核反应方程;(2)求镭核衰变放出的能量;(3)若镭核衰变前静止,且衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能,求放出粒子的动能。答案(1)88226Ra→86222Rn+24He(2)6解析(1)核反应(衰变)方程为

88226Ra→86222(2)镭核衰变放出的能量为ΔE=(226.0254-4.0026-222.0163)×931.5MeV=6.05MeV(3)镭核衰变时动量守恒,得mRnvRn-m