高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 原子核的组成导学案

课时分层作业(十六)　原子核的组成 (建议用时：25分钟) ◎考点一　对三种射线的理解 1．人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从(　　) A．发现电子开始的 B．发现质子开始的 C．进行α粒子散射实验开始的 D．发现天然放射现象开始的 D　[自从贝克勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了大量的研究，逐步认识到原子核的复杂结构，选项D正确。] 2．在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是(　　) A．γ射线的贯穿作用 B．α射线的电离作用 C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用 B　[因α射线的电离作用使空气电离，从而使带电体所带的电荷很快消失，选项B正确。] 3．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是(　　) A．γ、β、α　　　 B．β、γ、α C．α、β、γ D．γ、α、β C　[α射线穿透能力最弱，不能穿透比较厚的黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是β射线，故C正确。] 4．如图所示，x为未知放射源，它向右方放出射线，p为一张厚度为0.5 mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为(　　) A．α射线和β射线的混合放射源 B．α射线和γ射线的混合放射源 C．β射线和γ射线的混合放射源 D．α射线、β射线和γ射线的混合放射源 B　[将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，说明磁场对穿过p的射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的γ射线；再将厚0.5 mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到γ射线外，又收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5 mm左右的铝箔能挡住的只有α射线，所以此放射源应是α射线和γ射线的混合放射源。故选项B正确。] ◎考点二　原子核的组成 5．氢有三种同位素，分别是氕eq \o\al(1,1)H、氘eq \o\al(2,1)H、氚eq \o\al(3,1)H，则下列说法正确的是(　　) A．它们的质子数相等 B．它们的核外电子数不相等 C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等 A　[它们是氢的同位素，所以它们的质子数相等，故A正确；原子的核外电子数与质子数相等，所以它们的核外电子数相等，故B错误；核子数即为质子数、中子数之和，也叫质量数，所以它们的核子数不相等，故C错误；左上角数字为质量数，左下角数字为质子数，所以它们的质子数相等而质量数不相等，因而其中子数不相等，故D错误。故选A。] 6．下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　　) A．α粒子散射现象 B．天然放射现象 C．光电效应现象 D．原子发光现象 B　[α粒子散射现象表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故A错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内质子数、中子数发生变化，故B正确；光电效应现象是原子核外层电子脱离原子核内部的束缚而逸出，没有涉及原子核内部的变化，故C错误；原子发光现象是原子跃迁形成的，即电子从高能级向低能级跃迁，释放的能量以光子形式辐射出去，没有涉及原子核内部的变化，故D错误。] 7．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是(　　) A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核外有82个电子，核内有82个质子 C．核内有82个质子，207个中子 D．核内有125个核子 B　[在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子有82个。根据质量数等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为207－82＝125。故选项B正确。] 8．(多选)已知eq \o\al(226, 88)Ra是eq \o\al(228, 88)Ra的一种同位素，则下列说法正确的是(　　) A．两者具有相同的质子数和不同的质量数 B．两者具有相同的中子数和不同的原子序数 C．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数 D．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质 AC　[同位素是同一种元素，故质子数、核外电子数及化学性质相同，但中子数不同，故A、C正确，B、D错误。] 9．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？ [解析]　(1)离子在电场中被加速时，由动能定理 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)。 [答案]　(1)eq \f(2,B)eq \r(\f(2mU,q))　(2)1∶eq \r(2)∶eq \r(3) (建议用时：15分钟) 10．放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为eq \o\al(232, 90)Th→eq \o\al(220, 86)Rn＋xα＋yβ，其中(　　) A．x＝1，y＝3 B．x＝2，y＝3 C．x＝3，y＝1 D．x＝3，y＝2 D　[根据衰变方程左右两边的质量数和电荷数守恒可得方程组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(232＝220＋4x，90＝86＋2x－y，))，解得x＝3，y＝2.故答案为D.] 11．(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是(　　) A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 ACE　[密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，选项A正确；原子中存在原子核是卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，选项B、D错误；居里夫妇发现的钋和镭是从沥青铀矿中分离出来的，选项C正确；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了其比荷，选项E正确。] 12．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轨迹的示意图。(画在图上) [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。 [答案]　见解析 13．元素eq \o\al(31,15)P的一种同位素eq \o\al(30,15)P具有放射性，对人体有害。则： (1)磷同位素eq \o\al(30,15)P的原子核中有几个质子？几个中子？ (2)磷同位素eq \o\al(30,15)P核所带电荷量是多少？ (3)若eq \o\al(31,15)P原子呈中性，它的核外有几个电子？ (4)若让eq \o\al(31,15)P和eq \o\al(30,15)P原子核以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？ [解析]　(1)eq \o\al(30,15)P核中的质子数等于其原子序数，故质子数为15，中子数N等于原子核的质量数A与质子数(核电荷数Z)之差，即N＝A－Z＝30－15＝15。(2)eq \o\al(30,15)P核所带电荷量Q＝Ze＝15×1.60×10－19 C＝2.40×10－18 C。(3)因磷eq \o\al(31,15)P原子呈中性，故核外电子数等于核电荷数，则核外电子数为15。(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有qvB＝meq \f(v2,r)，r＝eq \f(mv,qB)，因为两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，而原子核的质量之比与原子核的质量数之比相等，故eq \f(r1,r2)＝eq \f(m1,m2)＝eq \f(31,30)。 [答案]　(1)15，15　(2)2.40×10－18 C　(3)15　(4)eq \f(31,30)