2020高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成课时训练含解析新人教版选修3_5.doc

第1节原子核的组成1了解什么是放射性和天然放射现象。2知道原子核的组成及三种射线的特征。3会利用带电粒子在电磁场中的偏转判断射线的电性及种类。一、天然放射现象1天然放射现象的发现1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线可使被黑纸包裹的照相底版感光。2放射性和放射性元素(1)放射性：物质发射射线的性质。(2)放射性元素：具有放射性的元素。(3)原子序数大于或等于83的元素，都是放射性元素，原子序数小于83的元素有的也具有放射性。3天然放射性元素能自发地发出射线的放射性元素。二、射线到底是什么1三种射线在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电粒子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫做射线、射线、射线。2三种射线的比较三、原子核的组成1质子的发现 卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子就是氢原子核。2中子的发现卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在。3原子核的组成原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。4原子核的电荷数原子核所带的电荷量总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数。5原子核的质量数原子核中质子和中子的总数目叫做原子核的质量数。6原子核的符号X，其中X表示元素的符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数。7同位素具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素。判一判(1)粒子其实是高速氦原子核。()(2)温度越高，放射性元素发出射线越强。()(3)原子核的电荷数就是电荷量。()(4)天然放射现象说明原子核是可以再分的。()(5)射线、射线、射线都属于电磁波。()提示：(1)(2)×(3)×(4)(5)×想一想(1)怎样利用电场、磁场判断三种射线的带电性质？提示：让三种射线垂直通过匀强电场，则射线不偏转，说明它不带电；射线偏转方向和电场方向相同，说明它带正电；射线偏转方向和电场方向相反，说明它带负电。让三种射线垂直通过匀强磁场，则射线不偏转，说明它不带电；对射线和射线，可根据它们在磁场中的偏转方向和左手定则确定它们的带电性质。(2)U的核子数、质子数和中子数分别是多少？提示：核子数235，质子数92，中子数143。课堂任务天然放射现象和三种射线1放射性的特点及研究意义：实验发现，如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质的形式存在，还是以化合物的形式存在，都具有放射性。放射性的强度不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，这就说明射线与这些电子无关，也就是说，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。2三种射线(1)知道三种射线带电的性质，射线带正电、射线带负电、射线不带电。射线、射线都是高速运动的粒子；而射线是波长很短的光子，属电磁波的一种。(2)三种射线在电场和磁场中的偏转垂直进入匀强电场中，射线不发生偏转，做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，如图甲所示。垂直进入匀强磁场中，射线不发生偏转，仍做匀速直线运动，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，如图乙所示。例1(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从铅盒右端小孔水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的是()A打在图中a、b、c三点的依次是射线、射线和射线B射线和射线的轨迹是抛物线C射线和射线的轨迹是圆弧D如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b射线、射线垂直进入匀强磁场中后做什么运动？提示：均做匀速圆周运动。规范解答粒子向右射出后，由左手定则可知在匀强磁场中粒子所受的洛伦兹力向上，粒子所受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，B错误，C正确；又由于射线不带电，打在b点，A正确。由于粒子速度约是光速的，而粒子速度接近光速，所以在同样的复合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b点，则另一个必然打在b点下方)，D错误，本题选A、C。完美答案AC、三种射线在电场或磁场中的运动特点(1)射线不论在电场还是磁场中，总是做匀速直线运动，不发生偏转。(2)射线和射线在磁场中的偏转特点：垂直进入匀强磁场中，和粒子沿相反方向做匀速圆周运动。(3)射线和射线在电场中的偏转特点：垂直进入匀强电场中，和粒子沿相反方向做类平抛运动。如果电场和磁场方向未知，也可以根据偏转的大小情况及其他已知条件区分射线的种类。关于、三种射线，下列说法中正确的是()A射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C射线是光子，它的穿透能力最强D射线是粒子，它的穿透能力最弱答案C解析射线的粒子是氦原子核，相比之下，射线射出的速度较小，约为光速的十分之一，贯穿物质的本领很小，一张纸就能把它挡住，故A项错误；射线是高速运动的电子流，它不是核外电子电离形成的，而是从原子核中放射出来的，B项错误；射线是波长很短的光子，其速度为光速，贯穿能力最强，甚至能贯穿几厘米厚的铅板，故C项正确，D项错误。课堂任务原子核的组成1原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电。不同的原子核内质子和中子的个数并不相同。原子核的直径为10151014 m。2原子核的符号和数量关系(1)符号：X。(2)基本关系：核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数(中性原子)。质量数(A)核子数质子数中子数。3同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同。把具有相同质子数、不同中子数的原子核互称为同位素。例2已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra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？(1)原子核各数值之间有何关系？提示：核子数中子数质子数，原子序数核电荷数质子数核外电子数(中性原子)。(2)带电粒子在磁场中运动有什么规律？提示：F洛qvB，r。规范解答(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即NAZ22688138。(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是Z88，QZe88×1.6×1019 C1.41×1017 C。(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88。(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，故有qvBm，r。两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故。完美答案见规范解答对核子数、核电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数。(2)核电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，这个倍数叫做原子核的电荷数。(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数。说出以下原子核的质子数、中子数：(1)钾40；(2)Cu；(3)Rn。答案(1)1921(2)2937(3)86136解析(1)钾的原子序数为19，即核电荷数为19，质子数为19，则中子数为401921。(2)Cu的核电荷数为29，所以质子数为29，则中子数为662937。(3)Rn的核电荷数为86，所以质子数为86，则中子数为22286136。A组：合格性水平训练1(天然放射现象)(多选)下列说法正确的是()A贝可勒尔最早发现天然放射现象B只有原子序数大于或等于83的元素才能自发地发出射线C射线是一种电磁波，可见光也是电磁波，所以能看到射线D具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素答案AD解析原子序数小于83的元素有一些也具有放射性，B错误；射线不可见，C错误。2(天然放射现象的意义)发现天然放射现象的意义在于使人类认识到()A原子具有一定的结构B原子核具有复杂的结构C原子核中含有质子 D原子核中含有质子和中子答案B解析天然放射现象中，原子核发生变化，生成新核，同时有电子或粒子产生，因此说明原子核可以再分，具有复杂的结构。而原子核中含有质子与中子，不符合本题意。只有选项B正确。3.(三种射线)如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有、三种。下列判断正确的是()A甲是射线，乙是射线，丙是射线B甲是射线，乙是射线，丙是射线C甲是射线，乙是射线，丙是射线D甲是射线，乙是射线，丙是射线答案B解析射线不带电，故乙是射线；射线带正电，由左手定则可判断丙是射线；同理判断甲是射线。故B项正确。4(三种射线)在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会放射出、射线，这些射线会导致某些疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法中不符合实际情况的是()A射线的电离本领最强，穿透能力最弱B射线的穿透能力最强，电离本领最弱C金属铀有放射性，二氧化铀没有放射性D射线是高速运动的电子流，穿透能力较强，电离本领较弱答案C解析三种射线中的射线电离性强，穿透能力最差；穿透能力最强，电离本领最弱。故A、B正确；放射性与元素的化学状态无关。故C错误；射线穿透力较强，电离本领较弱。故D正确。5(原子核的组成)(多选)元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b为正整数，下列说法正确的是()Aa等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的中子数Ba等于此原子核中的中子数，b等于此原子核中的质子数Ca等于此元素的原子处于中性状态时的核外电子数，b等于此原子核中的质子数加中子数Da等于此原子核中的质子数，b等于此原子核中的核子数答案CD解析X中的a等于此原子核中的质子数，也等于此元素的原子处于中性状态时的核外电子数，b等于此原子核中的质子数加中子数，也等于此原子核中的核子数，故C、D正确，A、B错误。6(三种射线)(多选)将、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图中正确表示射线偏转情况的是()答案AD解析已知粒子带正电，粒子带负电，射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A、B、C、D四幅图中，、粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r，代入数据，得粒子与粒子的轨道半径之比为··××。由此可见，A正确，B错误。带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有xv0t，y·t2，消去t可得y。对某一确定的x值，、粒子沿电场线偏转距离之比为··××，由此可见，C错误，D正确。7(三种射线)在贝可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、射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线分别是()A、 B、 C、 D、答案C解析射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故为射线，射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故为射线，射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板和铅板，故是射线，故C正确，A、B、D错误。B组：等级性水平训练8(三种射线)日本东部海域9.0级大地震曾引发了福岛核电站泄漏事故。以下关于核辐射的说法中正确的是()A降温可以减小核辐射泄漏强度B射线本质上是一种高频电磁波C、三种射线中穿透本领最强的是射线D、三种射线中运动速度最快的是射线答案D解析放射性强度与温度无关，故A错误；射线带负电，是电子流，而射线是高频电磁波，不带电，故B错误；、三种射线中穿透本领最强的是射线，故C错误；、三种射线中运动速度最快的是射线，故D正确。9(三种射线)如图所示，天然放射性元素放出、三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现射线和射线都沿直线前进，则射线会()A向右偏 B向左偏C直线前进 D无法判定答案A解析射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进，射线在电场、磁场中受到一对平衡力而沿直线运动，即向右的电场力和向左的洛伦兹力大小相等、方向相反。BqvEq，所以v。而射线中电子速度远大于粒子速度，所以向左的电场力远小于向右的洛伦兹力，粒子向右偏，A正确。10(综合)人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的该种同位素应表示为()A.He B.He C.He D.He答案B解析氦的同位素质子数一定为2，质量数为3，故可写作He，B正确，A、C、D错误。11.(综合)在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生、三种射线的射线源。从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示。在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影。(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使射线不偏转，一次使射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？答案(1)两个暗斑射线，射线(2)5184(3)101解析(1)因粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有射线、射线，射线、射线在上面的印像纸上留下两个暗斑。(2)下面印像纸从左向右依次是射线、射线、射线留下的暗斑。设射线、射线暗斑到中央射线暗斑的距离分别为s、s，则sa·2，sa·2，a，a。由以上四式得。(3)若使射线不偏转，qEqv·B，所以B，同理若使射线不偏转，应加磁场B，故101。12(综合)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、三种射线)：(1)在不影响和射线的情况下，如何用最简单的办法除去射线？(2)余下的这束和射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出和射线进入磁场区域后轨迹的示意图。(画在图上)(3)用磁场可以区分和射线，但不能把射线从射线束中分离出来，为什么？(已知粒子的质量约是粒子质量的8000倍，射线速度约为光速的十分之一，射线速度约为光速)答案(1)用一张纸放在射线前即可除去射线(2)见解析(3)射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转。故与射线无法分离。解析(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线。(2)如图所示。(3)粒子和电子在磁场中偏转，据R，对射线R1，对射线R2，故400。射线穿过此磁场时，轨道半径很大，几乎不偏转，故与射线无法分离。13