課時(shí)提升作業(yè) 十二 原子核的組成(20分鐘50分)一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分)1.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了()A.原子不可再分B.原子的核式結(jié)構(gòu)C.原子核還可再分D.原子核由質(zhì)子和中子組成【解析】選C。本題涉及物理學(xué)史的一些知識(shí)。湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子說(shuō)明原子可再分;盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu);貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,說(shuō)明了原子核也有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu);天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核還可再分;盧瑟福用粒子轟擊氮核,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,查德威克用粒子轟擊鈹核打出了中子,使人們認(rèn)識(shí)到原子核是由質(zhì)子和中子組成的。所以正確選項(xiàng)為C。2.(多選)(2018·吉林高二檢測(cè))下面說(shuō)法正確的是()A.射線的粒子和電子是兩種不同的粒子B.紅外線的波長(zhǎng)比X射線的波長(zhǎng)長(zhǎng)C.粒子不同于氦原子核D.射線的穿透本領(lǐng)比粒子的強(qiáng)【解析】選B、D。19世紀(jì)末20世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)了X、射線,經(jīng)研究知道X、射線均為電磁波,只是波長(zhǎng)不同。可見(jiàn)光、紅外線也是電磁波,由電磁波譜知紅外線的波長(zhǎng)比X射線波長(zhǎng)要長(zhǎng)。另外,射線是電子流,粒子是氦核,從、三種射線的穿透本領(lǐng)來(lái)看,射線最強(qiáng),粒子最弱,故選項(xiàng)B、D對(duì)。3.(多選)(2018·宜州高二檢測(cè))已知Ra是Ra的一種同位素,則下列說(shuō)法正確的是()A.它們具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)B.它們具有相同的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)C.它們具有相同的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D.它們具有相同的核外電子數(shù)和不同的化學(xué)性質(zhì)【解析】選A、C。原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的,且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù)(核子數(shù))等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。由此可知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88,核子數(shù)分別為228和226,中子數(shù)分別為140和138;原子的化學(xué)性質(zhì)由核外電子數(shù)決定,因?yàn)樗鼈兊暮送怆娮訑?shù)相同,所以它們的化學(xué)性質(zhì)也相同。故選A、C。【補(bǔ)償訓(xùn)練】同位素是指()A.質(zhì)子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子B.核子數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子C.核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的原子D.中子數(shù)相同而核子數(shù)不同的原子【解析】選A。原子序數(shù)相同(即核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)相同)而質(zhì)量數(shù)不同(即核子數(shù)不同)的元素互為同位素。4.(多選)如圖所示,鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì),放射線從其右端小孔中水平向右射出,在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則下列說(shuō)法中正確的有()A.打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是射線、射線和射線B.射線和射線的軌跡是拋物線C.射線和射線的軌跡是圓弧D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),則屏上的亮斑可能只剩下b【解析】選A、C。由于射線不帶電,故不偏轉(zhuǎn),打在b點(diǎn)。由左手定則可知粒子向右射出后,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中粒子受的洛倫茲力向上,粒子受的洛倫茲力向下,軌跡都是圓弧,A、C正確;B錯(cuò)誤,由于粒子速度約是光速的,而粒子速度接近光速,所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)(如果一個(gè)打在b,則另一個(gè)必然打在b點(diǎn)下方)。D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)(2018·衡陽(yáng)高二檢測(cè))如圖,P為放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的天然放射源,其放出的射線在電場(chǎng)的作用下分成a、b、c三束,以下判斷正確的是()A.a為射線、b為射線B.a為射線、b為射線C.b為射線、c為射線D.b為射線、c為射線【解析】選B、C。由題圖可知電場(chǎng)線方向向右,射線帶正電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向一致,故射線向右偏轉(zhuǎn),即c為射線;射線帶負(fù)電所受電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反,故射線向左偏轉(zhuǎn),即a為射線;射線不帶電不發(fā)生偏轉(zhuǎn),即b為射線。故選項(xiàng)B、C正確。【總結(jié)提升】三種射線的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)(1)射線和射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿直線傳播。(2)射線和射線帶電性質(zhì)相反,所以在同一電場(chǎng)或磁場(chǎng)中,射線和射線偏轉(zhuǎn)方向相反。(3)射線和射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線,在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧。二、非選擇題(本題共2小題,共22分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)5.(10分)茫茫宇宙空間存在大量的宇宙射線,對(duì)宇航員構(gòu)成了很大的威脅。現(xiàn)有一束射線(含有、三種射線),(1)在不影響和射線的情況下,如何用最簡(jiǎn)單的方法除去射線?(2)余下的這束和射線經(jīng)過(guò)如圖所示的一個(gè)使它們分開(kāi)的磁場(chǎng)區(qū)域,請(qǐng)畫(huà)出和射線進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后軌跡的示意圖。(畫(huà)在圖上)(3)用磁場(chǎng)可以區(qū)分和射線,但不能把射線從射線束中分離出來(lái),為什么?(已知粒子的質(zhì)量約是粒子質(zhì)量的8 000倍,射線速度約為光速的十分之一,射線速度約為光速)【解題指南】解答本題時(shí)注意以下兩點(diǎn):(1)除去射線時(shí)可考慮應(yīng)用三種射線穿透本領(lǐng)的不同。(2)從粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑上考慮是否能把射線從射線束中分離出來(lái)?！窘馕觥?1)由于射線貫穿能力很弱,用一張紙放在射線前即可除去射線。(2)如圖所示。(3)粒子和電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),據(jù)R=,對(duì)射線有R1=,對(duì)射線有R2=,故=400。射線穿過(guò)此磁場(chǎng)時(shí),半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與射線無(wú)法分離。答案:(1)用一張紙放在射線前即可除去射線。(2)見(jiàn)解析圖(3)射線的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與射線無(wú)法分離。【補(bǔ)償訓(xùn)練】若讓氫的三種同位素先以相同的速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),再以相同的動(dòng)量進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其受到的向心力和軌道半徑大小順序如何?【解析】當(dāng)同位素以相同速度進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),由洛倫茲力提供向心力得qvB=,則R=,B、q一定,當(dāng)v相同時(shí),Rm,則R氕<R氘<R氚,由于動(dòng)量p=mv,當(dāng)動(dòng)量相同時(shí),則R氕=R氘=R氚。由Fn=qvB知速度相同時(shí)向心力大小相同,即F氕=F氘=F氚,又因?yàn)镕=qvB=,q、p、B一定,F,故F氕>F氘>F氚。答案:以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),F氕=F氘=F氚,R氕<R氘<R氚以相同動(dòng)量進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),F氕>F氘>F氚,R氕=R氘=R氚6.(12分)1930年發(fā)現(xiàn),在真空條件下用粒子He)轟擊鈹核Be)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的、貫穿能力極強(qiáng)且不帶電的粒子。后來(lái)查德威克證實(shí)了這種粒子就是中子。(1)寫(xiě)出粒子轟擊鈹核的核反應(yīng)方程。(2)若一個(gè)中子與一個(gè)靜止的碳核發(fā)生正碰,已知中子的質(zhì)量為mn、初速度為v0,與碳核碰后的速率為v1,運(yùn)動(dòng)方向與原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向相反,碳核質(zhì)量為12mn,求碳核與中子碰撞后的速率。(3)若與中子碰撞后的碳核垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),測(cè)得碳核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,已知元電荷的電荷量為e,求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小?！窘馕觥?1HeBeCn(2)中子與碳核的碰撞滿足動(dòng)量守恒得mnv0=-mnv1+12mnv2得v2=(3)碳核垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后,洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則有B·6e·v2=將代入式解得B=答案:(1HeBeCn(2)(3)【補(bǔ)償訓(xùn)練】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一靜止的原子核X,它自發(fā)地射出一個(gè)粒子,粒子的速度方向與磁感線垂直,若它在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,則反沖核的軌跡半徑多大?【解析】粒子與反沖核在垂直于磁場(chǎng)方向上動(dòng)量守恒,有mv=m核v核又洛倫茲力提供向心力對(duì)粒子有R=R=對(duì)反沖核有R核=將代入得R核=R即R核=R答案:R7