課時提升作業(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。湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子說明原子可再分;盧瑟福通過粒子散射實驗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)識到原子核是由質(zhì)子和中子組成的。所以正確選項為C。2.(多選)(2018吉林高二檢測)下面說法正確的是()A.射線的粒子和電子是兩種不同的粒子B.紅外線的波長比X射線的波長長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,只是波長不同?？梢姽?、紅外線也是電磁波,由電磁波譜知紅外線的波長比X射線波長要長。另外,射線是電子流,粒子是氦核,從、三種射線的穿透本領(lǐng)來看,射線最強(qiáng),粒子最弱,故選項B、D對。3.(多選)(2018宜州高二檢測)已知88228Ra是88226Ra的一種同位素,則下列說法正確的是()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,因為它們的核外電子數(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,則下列說法中正確的有()A.打在圖中a、b、c三點的依次是射線、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,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。由左手定則可知粒子向右射出后,在勻強(qiáng)磁場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錯誤,由于粒子速度約是光速的110,而粒子速度接近光速,所以在同樣的混合場中不可能都做直線運動(如果一個打在b,則另一個必然打在b點下方)。D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)(2018衡陽高二檢測)如圖,P為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源,其放出的射線在電場的作用下分成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。由題圖可知電場線方向向右,射線帶正電所受電場力方向與電場線方向一致,故射線向右偏轉(zhuǎn),即c為射線;射線帶負(fù)電所受電場力方向與電場線方向相反,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B、C正確?！究偨Y(jié)提升】三種射線的偏轉(zhuǎn)特點(1)射線和射線在電場和磁場中都會發(fā)生偏轉(zhuǎn),射線在電場和磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿直線傳播。(2)射線和射線帶電性質(zhì)相反,所以在同一電場或磁場中,射線和射線偏轉(zhuǎn)方向相反。(3)射線和射線在電場中的偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線,在磁場中的偏轉(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,對宇航員構(gòu)成了很大的威脅?，F(xiàn)有一束射線(含有、三種射線),(1)在不影響和射線的情況下,如何用最簡單的方法除去射線?(2)余下的這束和射線經(jīng)過如圖所示的一個使它們分開的磁場區(qū)域,請畫出和射線進(jìn)入磁場區(qū)域后軌跡的示意圖。(畫在圖上)(3)用磁場可以區(qū)分和射線,但不能把射線從射線束中分離出來,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】解答本題時注意以下兩點:(1)除去射線時可考慮應(yīng)用三種射線穿透本領(lǐng)的不同。(2)從粒子在磁場中的軌道半徑上考慮是否能把射線從射線束中分離出來。【解析】(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)粒子和電子在磁場中偏轉(zhuǎn),據(jù)R=mvBq,對射線有R1=mvBq,對射線有R2=meveBqe,故R1R2=mvqemeveq=400。射線穿過此磁場時,半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與射線無法分離。答案:(1)用一張紙放在射線前即可除去射線。(2)見解析圖(3)射線的圓周運動的半徑很大,幾乎不偏轉(zhuǎn),故與射線無法分離?！狙a(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)磁場做勻速圓周運動,再以相同的動量進(jìn)入相同的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運動,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,由洛倫茲力提供向心力得qvB=mv2R,則R=mvqB,B、q一定,當(dāng)v相同時,Rm,則R氕<R氘<R氚,由于動量p=mv,當(dāng)動量相同時,則R氕=R氘=R氚。由Fn=qvB知速度相同時向心力大小相同,即F氕=F氘=F氚,又因為F=qvB=qpBm,q、p、B一定,F1m,故F氕>F氘>F氚。答案:以相同速度進(jìn)入磁場時,F氕=F氘=F氚,R氕<R氘<R氚以相同動量進(jìn)入磁場時,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(24He)轟擊鈹核(49Be)時,會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿能力極強(qiáng)且不帶電的粒子。后來查德威克證實了這種粒子就是中子。(1)寫出粒子轟擊鈹核的核反應(yīng)方程。(2)若一個中子與一個靜止的碳核發(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,運動方向與原來運動方向相反,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方向射入勻強(qiáng)磁場,測得碳核做圓周運動的半徑為R,已知元電荷的電荷量為e,求該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小?！窘馕觥?1)24He+49Be612C+01n(2)中子與碳核的碰撞滿足動量守恒得mnv0=-mnv1+12mnv2得v2=v1+v012(3)碳核垂直進(jìn)入磁場后,洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運動,則有B6ev2=12mnv22R將代入式解得B=mn(v1+v0)6eR答案:(1)24He+49Be612C+01n(2)v1+v012(3)mn(v1+v0)6eR【補(bǔ)償訓(xùn)練】在勻強(qiáng)磁場中有一靜止的原子核ZAX,它自發(fā)地射出一個粒子,粒子的速度方向與磁感線垂直,若它在磁場中做圓周運動的半徑為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方向上動量守恒,有mv=m核v核又洛倫茲力提供向心力對粒子有R=R=mvB2e對反沖核有R核=m核v核B(Z-2)e將代入得R核=2Z-2R即R核=2Z-2R答案:2Z-2R