高中物理人教版5第十九章原子核1原子核的組成

課時作業(yè)14原子核的組成1．天然放射現(xiàn)象說明()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)部大部分是中空的D．原子核是由帶正電和帶負(fù)電的基本粒子組成的解析：盧瑟福的α粒子散射實驗說明了原子內(nèi)大部分是中空的；天然放射現(xiàn)象是由原子核內(nèi)向外輻射射線，說明原子核不是單一的基本粒子。原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。答案：B2．下列哪些事實表明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)()A．α粒子的散射實驗B．天然放射現(xiàn)象C．陰極射線的發(fā)現(xiàn)D．X射線的發(fā)現(xiàn)解析：因為天然放射現(xiàn)象是指從原子核內(nèi)部自發(fā)地放出射線來，表明原子核還有更復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。答案：B3．有三種射線，射線a很容易穿透黑紙，速度接近光速；射線b可穿透幾十厘米厚的混凝土，能量很高；用射線c照射帶電的導(dǎo)體，可使電荷很快消失。則下列判斷中正確的是()A．a(chǎn)是α射線，b是β射線，c是γ射線B．a(chǎn)是β射線，b是γ射線，c是α射線C．a(chǎn)是γ射線，b是α射線，c是β射線D．a(chǎn)是γ射線，b是β射線，c是α射線解析：由題意知，射線a貫穿能力較強(qiáng)，速度接近光速，故是β射線；射線b貫穿能力很強(qiáng)且能量高，是γ射線；射線c很容易使空氣電離成為導(dǎo)體，從而將電荷導(dǎo)入大地，是α射線。答案：B4．下列哪些現(xiàn)象能說明射線來自原子核()A．三種射線的能量都很高B．放射線的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)等物理條件的影響C．元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無關(guān)D．α射線、β射線都是帶電的粒子流解析：能說明放射線來自原子核的證據(jù)是，元素的放射性與其所處的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān)，B、C正確。答案：B、C5．若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子核內(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(234,90)Th的原子來說()A．x＝90y＝90z＝234B．x＝90y＝90z＝144C．x＝144y＝144z＝90D．x＝234y＝234z＝324解析：在eq\o\al(234,90)Th中，左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù)，則y＝90；中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x＝90；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，z＝234－90＝144，所以B選項正確。答案：B6．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)相等解析：氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，因為是同位素，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，所以本題A、B選項正確。答案：A、B7.如圖14－1所示，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向外。已知放射源放出的射線有α、β、γ三種，下列判斷中正確的是()圖14－1A．甲是α射線，乙是γ射線，丙是β射線B．甲是β射線，乙是γ射線，丙是α射線C．甲是γ射線，乙是α射線，丙是β射線D．甲是α射線，乙是β射線，丙是γ射線解析：γ射線不帶電，在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C、D錯。由左手定則可以判定甲帶負(fù)電，丙帶正電，由此可知，甲是β射線，丙是α射線，B對。答案：B8.如圖14－2所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三種射線同時射入互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，射入時速度方向和電場、磁場方向都垂直，進(jìn)入場區(qū)后發(fā)現(xiàn)β射線和γ射線都沿直線前進(jìn)，則α射線()圖14－2A．向右偏B．向左偏C．直線前進(jìn)D．無法判定解析：γ射線在電場、磁場中不受力，所以沿直線前進(jìn)。β射線在電場、磁場中受到一對平衡力而沿直線運動，即向左的電場力和向右的洛倫茲力大小相等、方向相反，即Bqv＝Eq，所以v＝eq\f(E,B)。而α粒子的速度遠(yuǎn)小于β射線中電子的速度，所以向右的電場力遠(yuǎn)大于向左的洛倫茲力，α粒子向右偏，A正確。答案：A9.如圖14－3所示，R是一種放射性物質(zhì)，虛線方框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場，LL′是厚紙板，MN是熒光屏，實驗時，發(fā)現(xiàn)在熒光屏的O、P兩點處有亮斑，由此可知磁場的方向、到達(dá)O點的射線種類、到達(dá)P點的射線種類應(yīng)屬于下表中的()圖14－3選項磁場方向到達(dá)O點的射線到達(dá)P點的射線A豎直向上βαB豎直向上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)域時將受到洛倫茲力作用，γ射線不偏轉(zhuǎn)，故打在O點的應(yīng)為γ射線；由于a射線貫穿本領(lǐng)弱，不能射穿厚紙板，故到達(dá)P點的應(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：C10．如圖14－4所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小；在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則x可能是()圖14－4A．α和β的混合放射源B．純α放射源C．α和γ的混合放射源D．純γ放射源解析：此題考查運用三種射線的性質(zhì)分析問題的能力。在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻速磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子，故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。答案：C11.如圖14－5所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置，假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的哪種射線對控制鋁板厚度起主要作用？當(dāng)探測接收器單位時間內(nèi)接收到的放射性粒子的個數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時，將會通過自動裝置將M、N兩個軋輥間的距離如何調(diào)節(jié)？圖14－5解析：由于γ射線可以穿透十幾厘米厚的鋁板，鋁板厚度有微小變化時，不會引起γ粒子的明顯變化，而α射線不能穿透鋁板，故起作用的是β射線。當(dāng)β射線粒子的個數(shù)超標(biāo)時，說明鋁板變薄，應(yīng)通過自動裝置將M、N間的距離調(diào)大一些。答案：β將MN間的距離調(diào)節(jié)得大一些12.質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子的質(zhì)量及分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖14－6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)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場，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。圖14－6(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??；(2)氫的三種同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H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xHxDxT為多少？解析：(1)離子被加速時，由動能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2，進(jìn)入磁場時洛倫茲力提供向心力qvB＝eq\f(mv2,r)，又x＝2r，由以上三式得x＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))。即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。(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＝eq\r(mH):eq\r(mD):eq\r(mT)＝1:eq\r(2):eq\r(3)。答案：(1)eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))(2)1:eq\r(2):eq\r(3)13．放射性元素放出的β射線是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過程中釋放出的電子形成的高速電子流，請估算其電子能量相當(dāng)于多大的電勢差加速所獲得的能量。(不考慮相對論效應(yīng))解析：β射線的速度v＝0.99c＝×108m/s，質(zhì)量me＝×10－31kg，電子加速時，由動能定理eU＝eq\f(1,2)mev2，得U＝eq\f(mev2,2e)＝eq\f×10－31××1016,2××10－19)V＝×105V。答案：×105V14．在勻強(qiáng)磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖14－7所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1:r2＝44:1。求：圖14－7(1)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由)解析：(1)設(shè)衰變后α粒子的電荷量為q1＝2e，新生核的電荷量為q2，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，則原來原子核的電荷量q＝q1＋q2根據(jù)軌道半徑公式有eq\f(r1,r2)＝eq\f(\f(m1v1,Bq1),\