8　粒子和宇宙名师课堂实录

19.1 新提升·课时作业

基础达标

1．天然放射现象的发现揭示了(

) A．原子不可再分

B．原子的核式结构

C．原子核还可再分

D．原子核由质子和中子组成

【解析】

按照人们认识的发展过程，自汤姆生发现电子，以及原子是中性的这一事实，认为原子应由电子和带正电的部分组成，即原子还可再分，故A错．卢瑟福由α粒子散射的现象，提出了原子的核式结构学说，并为人们接受，即B亦不对．天然放射现象(贝克勒尔最早发现)表明原子核并非绝对稳定，也可以变化，即核还可再分，即C正确．原子核中发现中子、质子是在人工转变条件下发现的，故D也不正确．所以本题正确选项应为C. 【答案】

C 2．一个原来静止的238

92U原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)(

)

【解析】

由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．

【答案】

D 2263．(多选)已知228

88Ra是

88Ra的一种同位素，则下列说法正确的是(

) A．它们具有相同的质子数和不同的质量数

B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数

C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数

D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质

【解析】

原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故选A、C. 【答案】

AC 4．如图(甲)是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图(乙)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图(乙)中的检查是利用了哪种射线(

) A．α射线

B．β射线

C．γ射线

D．三种射线都可以

【解析】

由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图(甲)可知，三种

射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透钢板，所以答案为C. 【答案】

C 5．如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(

)

【解析】

元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝A－Q，Q是定值，故选C. 【答案】

C 6．关于γ射线，下列说法错误的是(

) A．它是处于激发状态的原子核放射的

B．它是原子内层电子受到激发时产生的

C．它是一种不带电的光子流

D．它是波长极短的电磁波

【解析】

γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子．错误的只有B. 【答案】

B 7．(多选)一个原子核为210

83Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是(

) A．核外有83个电子，核内有127个质子

B．核外有83个电子，核内有83个质子

C．核内有83个质子，127个中子

D．核内有210个核子

【解析】

根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．

【答案】

CD 8．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，强度减为原来1的，而当用1 cm厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该3放射源所放射出的(

) A．仅是α射线

B．仅是β射线

C．是α射线和β射线

D．是α射线和γ射线

【解析】

三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm厚的铝板即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有α射线．

【答案】

C 9.

在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直装置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ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)下面的印像纸显出一串三个暗斑，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α射线不偏转，一次使β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？

1c(已知：mα＝4 u，mβ＝u，vα＝，vβ＝c)．

184010【解析】

(1)因α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ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β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ则

1H21H2sα＝aα·，s＝a·，

β2vα2βvβqα·Eqβ·Eaα＝，aβ＝. mαmβsα5由以上四式得＝. sβ184E(3)若使α射线不偏转，qαE＝qαvα·Bα，所以Bα＝，同理若使β射线不偏转，应加磁场vαEBαvβBβ＝，故＝＝

vβBβvα【答案】

(1)两个暗斑

β射线，γ射线

能力提升

1.32He可以作为核聚变材料(核聚变是利用轻核聚合为较重核释放出巨大能量为人类提供能源)，下列关于32He的叙述正确的是(

) 33A.2He与1H互为同位素

B.32He原子核内中子数为2 C.32He原子核外电子数为2 D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子

3【解析】

32He核内质子数为2，1H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A3错误.32He核内中子数为1，B错误．C正确.2He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误．

【答案】

C 2．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况1中正确的是(已知：mα＝4u，mB＝u)(

) 1 840

【解析】

可根据射线通过电场(或磁场)，对粒子的作用力判断轨迹的情况，然后依据粒子在电场(或磁场)中满足的规律确定偏转的不同．

已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ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，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断．

mv带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子Bq的半径之比为

rαmαvαqβ4×18400.1c1409＝··＝××≈. rβmβvβqα10.9c21

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：

1qE2qEx2x＝v0t，y＝t，消去t可得：y＝. 2m2mv20对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为

12yαqαmβvβ218400.9c21＝··＝××＝. yβqβmαv240.1c245α1由此可见，C错误，D正确．

【答案】

AD 3．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为图中半径大小没有按比例画)，如图所示，则(

)

A．α粒子与反冲核动量大小相等、方向相反

B．原来放射性元素的原子核电荷数为90 C．反冲核的核电荷数为88 D．α粒子和反冲核的速度之比为

【解析】

粒子之间作用过程中满足动量守恒，由于初始动量为零，则末动量为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，由于释放α粒子和反冲核均处于垂直于磁场的mv2mv平面内，且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由qvB＝得R＝.若原来放射性元素的RqBP1P2核电荷数为Z，则α粒子有R1＝，对反冲核R2＝

B·2eBZ－2e由于P1＝P2，R1R2＝，得Z＝90 它们的速度大小与质量成反比，可知选项D错误．

【答案】

ABC 4．如图所示，是利用射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的________射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得________些．

【解析】

α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响．而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化．即是β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些．

【答案】

β

大

5．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，如何用最简单的办法除去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．(画在题图上)

(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速) 【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mvmαvαmeve图所示．(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝，对α射线R1＝，对β射线R2＝，BqBqαBqeR1mαvαqe故＝＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．

R2meveqα【答案】

见解析