2019高中物理 第二章 原子结构 原子核的基础知识习题 教科版选修3-5.doc

1原子核的基础知识原子核的基础知识一、选择题一、选择题 1关于质子与中子，下列说法中正确的是（ ） A原子核由质子和中子组成 B质子和中子统称为核子 C卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在 D卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在2某种元素的原子核用XA Z表示，下列说法正确的是（ ） A原子核的质子数为 Z，中子数为 A B原子核的质子数为 Z，中子数为 AZC原子核的质子数为 A，中子数为 Z D原子核的质子数为 AZ，中子数为 Z3下列哪些事实表明原子核具有复杂的结构？（ ） A粒子的散射实验 B天然放射现象 C阴极射线的发现 DX 射线的发现4一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的1 3，而当用 1 cm 厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零由此可知，该放射源所射出的 （ ） A仅是仅射线 B仅是 射线 C是射线和 射线 D是射线和 射线5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（ ） A向右偏 B向左偏 C直线前进 D无法判定6下列说法中正确的是（ ） A质子与中子的质量不等，但质量数相等B两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力7关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ） A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小BB 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的2C在、 这三种射线中， 射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D铀核（238 92U）衰变为铅核（206 82Pb）的过程中，要经过 8 次衰变和 10 次 衰变8下列说法中正确的是（ ） A226 88Ra衰变为222 86Rn要经过 1 次衰变和 1 次 衰变B234 91Pa衰变为234 90Th要经过 1 次衰变和 1 次 衰变C232 90Th衰变为208 82Pb要经过 6 次衰变和 4 次 衰变D238 92U衰变为222 86Rn要经过 4 次衰变和 4 次 衰变9放射性元素发生衰变时放出的 1 光子，是由（ ） A核外电子从外层轨道跃迁到内层轨道时放出的B核外电子从内层轨道跃迁到外层轨道时放出的C核外电子受激发后产生的D它是处于激发状态的原子核放射出来的10一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是（ ） A总质量数保持不变 B核子数保持不变C变化前后质子数保持不变 D总动量保持不变11图中 R 是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LL是厚纸板，MM是荧光屏，实验时 发现在荧光屏的 O、P 两点处有亮斑，则此时磁场的方向、到达 O 点的射线、到达 P 点的射线应为（ ） A向上， B向下，C垂直纸面向里， D垂直纸面向外，12一个静止的放射性同位素的原子核30 15P衰变为30 14Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核234 90Th衰变为234 91Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹 1、2、3、4，如图所示，则这四条径迹依次是（ ） 3A电子、234 91Pa、30 14Si、正电子 B234 91Pa、电子、正电子、30 14SiC30 14Si、正电子、电子、234 91Pa D正电子、30 14Si、234 91Pa、电子13根据布拉凯特的充氮云室实验可知（ ） A质子是直接从氮核中打出来的B粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核放出一个质子C云室照片中短而粗的是质子的径迹D云室照片中短而粗的是仪粒子的径迹14如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是闪光屏，窗口 F 处装铝箔，氮气 从阀门 T 充入，A 是放射源，在观察由质子引起的闪烁之前需进行必要调整的是（ ） A充入氮气后，调整铝箔厚度，使 S 上有粒子引起的闪烁B充入氮气后，调整铝箔厚度，使 S 上见不到质子引起的闪烁c充人氮气前，调整铝箔厚度，使 S 上能见到质子引起的闪烁D充入氮气前，调整铝箔厚度，使 S 上见不到粒子引起的闪烁15为了说明用粒子轰击氮，打出了质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中， 用仅粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条粒子径迹中发现了 8 条产生分 叉，这一实验数据说明了（ ） A粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少B氮气的密度很小，粒子与氮接触的机会很少C氮核很小，仪粒子接近氮核的机会很少D氮气和粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少16目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射 性元素，比如，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，而氡会发生放射性衰变， 放射出、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识 可知，下列说法正确的是（ ） A氡的半衰期为 3.8 天，若取 4 个氡原子核，经 7.6 天后就一定剩下一个原子核了B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C射线一般伴随着或 射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最 弱4D发生衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了 4 个17联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸 弹，贫铀是从金属铀中提炼铀 235 以后的副产品，其主要成分为铀 238贫轴炸弹贯穿力是常规炸弹 的 9 倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是（ ） A爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B爆炸后的弹片不会对人体产生危害，对环境产生长期危害C铀 238 的衰变速度很快D铀的半衰期很长18下列有关放射性同位素30 15P的说法中正确的是（ ） A30 15P与30 14X互为同位素B30 15P与其同位素具有相同的化学性质C用30 15P制成化合物后它的半衰期变短D含有30 15P的磷肥释放正电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响19用“刀”治疗肿瘤，不用麻醉，病人在清醒的状态下经较短时间可完成手术，在此过程中， 主要利用的是（ ） 射线具有极强的穿透本领；射线很容易地绕过障碍物到达病灶区域；射线具有很强的电离能力，从而使癌细胞电离而被破坏；射线具有很高的能量A B C D201992 年 1 月初，美国前总统老布什应邀访日，在欢迎宴会上，突然发病昏厥美国政府将 他急送回国，医生用123I 进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因，使其很快恢复健康，123I 的特性是（ ） A半衰期长，并迅速从体内清除 B半衰期长，并缓慢从体内清除C半衰期短，并迅速从体内清除 D半衰期短，并缓慢从体内清除二、填空题二、填空题21有关168O、178O、188O三种同位素的比较，试回答下列问题：（1）三种同位素哪一种粒子是不相同的？（ ）A质子 B中子 C电子 （2）三种同位素中，哪一个质量最大？_ （3）三种同位素的化学性质是否相同？_三、解答题三、解答题522某放射性元素原为 8 g，经 6 天时间已有 6 g 发生了衰变，此后它再衰变 1 g，还需要几天？23原来静止的铀238 92U和234 90Th同时在同一匀强磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动铀238 发生了一次衰变，钍 234 发生了一次 衰变（1）试画出铀 238 发生一次衰变时所产生的新核及粒子在磁场中运动轨迹的示意图；（2）试画出钍 234 发生一次 衰变时所产生的新核及 粒子在磁场中的运动轨迹的示意图 241934 年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用粒于轰击铝箔时，除了测到预料中的中 子外，还探测到了正电子正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正 好相反，是电子的反粒子，更意外的是，拿走放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发 射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝箔被粒子击中后发生了如下反应274301 132150AlHePn这里的30 15P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的（1）写出放射性同位素30 15P放出正电子的核反应方程；（2）放射性同位素30 15P放出正电子的衰变称为正衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正 衰变中的正电子从何而来？【答案与解析】 一、选择题一、选择题 1 【答案】A、B、C 【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，并预言了中 子的存在 2 【答案】B 【解析】明确原子核的符号的含义：A 表示质量数，Z 表示质子数，则中子数为 AZ，所以 B 正 确 3 【答案】B 【解析】因为天然放射现象是指从原子核里自发地发出射线来，表明了原子核还有更复杂的结 构 4 【答案】C 【解析】三种射线中， 射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板本题中用 1 cm 厚的铝片 即能挡住射线，说明射线中不含 射线用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小 的射线同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有 射线【点拨】从三种射线的贯穿能力的大小方面分析问题 5 【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，即向左的电场力和向右的洛伦兹力大小相等、方向相反即 Bqv=Eq，所以 EvB而粒子的速度远小于 射线中电子的速度，所以向右的电场力远大于向左的洛伦兹力，粒子向右偏，A 正确 6 【答案】A 6【解析】质子与中子质量数相同，各自质量不等，A 项正确；粒子之间的核力随距离变化，并不 总大于库仑力。故 B 错；同位素之间核电荷数相同，中子数不同，质量数不相同，故 C 项错误；核子 之间除万有引力之外，还存在核力、库仑力，故 D 错 7 【答案】B、C 【解析】半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A 错； 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，110 011Hen，B对；根据三种射线的物理性质，C 对；238 92U的质子数为 92，中子数为 146，206 82Pb的质子数为 82，中子数为 124，因而铅核比铀核少 10 个质子，22 个中子注意到一次仪衰变质量数减少 4，故衰变的次数为23820684x次再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数 y 应满足 2xy+82=92，y=2x10=6 次 8 【答案】C 9 【答案】D 10 【答案】A、B、D 11 【答案】C 12 【答案】B 【解析】30300 15141PSie（-电子） ，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由mvRqB，电荷量大的半径小，故 3 是正电子，4 是30 14Si2342340 90911ThPae（电子） ，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由mvRqB知，电荷量大的半径小，故 1 是234 91Pa，2 是电子故 B 项正确 13 【答案】B 【解析】粒子轰击氯核满足动量守恒，若直接打出质子则质子运动方向与粒子运动方向应 一致，但实验中不是这样，径迹分叉，即质子与粒子运动方向不一致，所以应是先形成一个复核， 再由复核中放出一个质子，所以 A 选项错误，B 选项正确；在云室中，径迹粗细反映粒子的电离本领 的强弱，径迹长短反映粒子的贯穿本领的强弱，所以粗而短的是新核的径迹细而长的是质子的径迹， 所以 C、D 两项都错误 14 【答案】D 【解析】实验目的是观察粒子轰击氯核后产生的新核并放出质子，所以实验前应调整铝箔厚 度，恰使粒子不能透过，但质子仍能透过，所以 D 选项正确。 15 【答案】C 【解析】氮核很小，所以粒子接近氮核的机会很少，从而发生核反应并使径迹分叉的机会很 少，所以 C 选项正确 答案： 16 【答案】B、C 17 【答案】A、D 【解析】铀 238 的半衰期很长，所以会对环境产生长期危害 18 【答案】B、D 7【解析】由于同位素具有相同的质子数，故具有相同的化学性质，A 错，B 对 19 【答案】D 【解析】射线具有较强的穿透本领，并且有很高的能量，能很容易到达病灶区域，使癌细胞活 动受到抑制或使其死亡故项正确，故 D 正确 20 【答案】C 【解析】用123I 作为示踪原子，是因为半衰期短，很短的时间内都衰变完，迅速从体内清除故C 正确二、填空题二、填空题21 【答案】 （1）B （2）188O （3）相同 【解析】 （1）同位素质子数相同，中子数不同核外电子数与质子数相同，故不相同的是中子 （2）168O、178O、188O的质量数分别是 16、17、18，故188O质量最大 （3）三种同位素质子数相同，故化学性质相同三、解答题三、解答题 22 【答案】见解析。 【解析】8 g 放射性元素已衰变了 6 g，还有 2 g 没有衰变，现在要求在 2 g 的基础上再衰变 1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得结论由半衰期公式 /01 2t T mm，得 /18682t T ，2t T，即放射性元素从 8 g 变为 6 g 余下 2 g 时需要 2 个半衰期因为 t=6 天，所以32tT 天，即半衰期是 3 天，而余下的 2 g 衰变 1 g 需 1 个半衰期 T=3天故此后它衰变 1 g 还需 3 天 23 【答案】见解析。 【解析】 （1）铀 238 发生衰变时，由于放出粒子而产生了新核，根据动量守恒定律，它们的 总动量为零，即：m1v1m2v2=0 因为它们都带正电，衰变后的速度正好相反，所以，受到的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的它们做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供即2vmBqvR，所以mvRBq又因为 m1v1=m2v2所以1221Rq Rq，由于 q1=2，q2=922=90，因而1245 1R R如图 1所示，其中轨道 a 为粒子的径迹，轨道半径为 R1，轨道 b 为新核的径迹，其轨道半径为 R2（R1R2） 8（2）同理，钍 234 发生一次 衰变放出的 粒子与产生的新核的动量大小相等，方向相反， 即总动量为零可是， 粒子带负电，新核带正电，它们衰变后的速度方向相反，但受的洛伦兹力 方向相同。所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且 粒子的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的 轨迹示意图如图 2 所示，其中，C 为 粒子的径迹，d 为新核的径迹24 【答案】见解析。【解析】 （1）正 衰变过程质量数、电荷数也守恒，30 15P放出正电子的核反应方程为30300 15141PSie，可见正 衰变后新核质量数不变，电荷数减 1（2）原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正 衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出一个正电子，反应方程：101 110Hen