1　原子核的组成优秀教学实录

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课时提升作业

十二

原子核的组成

(20分钟

50分)

一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分) 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】选C。本题涉及物理学史的一些知识。汤姆孙发现了电子说明原子可再分;卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构;贝克勒尔发现了天然放射现象,说明了原子核也有着复杂的结构;天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分;卢瑟福用α粒子轰击氮核,发现了质子,查德威克用α粒子轰击铍核打出了中子,使人们认识到原子核是由质子和中子组成的。所以正确选项为C。

2.(多选)(2017·吉林高二检测)下面说法正确的是(

) A.β射线的粒子和电子是两种不同的粒子

B.红外线的波长比X射线的波长长

C.α粒子不同于氦原子核

D.γ射线的穿透本领比α粒子的强

【解析】选B、D。19世纪末20世纪初,人们发现了X、α、β、γ射线,经研究知道X、γ射线均为电磁波,只是波长不同。可见光、红外线也是电磁波,由电磁- 1 -

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波谱知红外线的波长比X射线波长要长。另外,β射线是电子流,α粒子是氦核,从α、β、γ三种射线的穿透本领来看,γ射线最强,α粒子最弱,故选项B、D对。

3.(多选)(2017·宜州高二检测)已知正确的是(

) 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】选A、C。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。由此可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。

【补偿训练】

同位素是指(

) A.质子数相同而核子数不同的原子

B.核子数相同而中子数不同的原子

C.核子数相同而质子数不同的原子

D.中子数相同而核子数不同的原子

【解析】选A。原子序数相同(即核电荷数、质子数相同)而质量数不同(即核子数不同)的元素互为同位素。

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Ra是Ra的一种同位素,则下列说法

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4.(多选)如图所示,铅盒A中装有天然放射性物质,放射线从其右端小孔中水平向右射出,在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场,则下列说法中正确的有(

)

A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线

B.α射线和β射线的轨迹是抛物线

C.α射线和β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 【解析】选A、C。由于γ射线不带电,故不偏转,打在b点。由左手定则可知粒子向右射出后,在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上,β粒子受的洛伦兹力向下,轨迹都是圆弧,A、C正确;B错误,由于α粒子速度约是光速的,而β粒子速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b,则另一个必然打在b点下方)。D错误。

【补偿训练】

(多选)(2017·衡阳高二检测)如图,P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是(

) A.a为α射线、b为β射线

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B.a为β射线、b为γ射线

C.b为γ射线、c为α射线

D.b为α射线、c为γ射线

【解析】选B、C。由题图可知电场线方向向右,α射线带正电所受电场力方向与电场线方向一致,故α射线向右偏转,即c为α射线;β射线带负电所受电场力方向与电场线方向相反,故β射线向左偏转,即a为β射线;γ射线不带电不发生偏转,即b为γ射线。故选项B、C正确。

【总结提升】三种射线的偏转特点

(1)α射线和β射线在电场和磁场中都会发生偏转,γ射线在电场和磁场中均不发生偏转,沿直线传播。

(2)α射线和β射线带电性质相反,所以在同一电场或磁场中,α射线和β射线偏转方向相反。

(3)α射线和β射线在电场中的偏转轨迹是抛物线,在磁场中的偏转轨迹是圆弧。

二、非选择题(本题共2小题,共22分。需写出规范的解题步骤) 5.(10分)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,如何用最简单的方法除去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。(画在图上)

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(3)用磁场可以区分β和γ射线,但不能把α射线从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) 【解题指南】解答本题时注意以下两点: (1)除去α射线时可考虑应用三种射线穿透本领的不同。

(2)从β粒子在磁场中的轨道半径上考虑是否能把α射线从γ射线束中分离出来。

【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)如图所示。

(3)α粒子和电子在磁场中偏转, 据R=, , , 对α射线有R1=对β射线有R2=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。

答案:(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线。

(2)见解析图

(3)α射线的圆周运动的半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离。

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【补偿训练】

若让氢的三种同位素先以相同的速度进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动,再以相同的动量进入相同的匀强磁场做匀速圆周运动,其受到的向心力和轨道半径大小顺序如何? 【解析】当同位素以相同速度进入相同的匀强磁场,由洛伦兹力提供向心力得qvB=则R=, , B、q一定,当v相同时,R∝m, 则R氕

由Fn=qvB知速度相同时向心力大小相同, 即F氕=F氘=F氚, 又因为F=qvB=, q、p、B一定,F∝, 故F氕>F氘>F氚。

答案:以相同速度进入磁场时, F氕=F氘=F氚,R氕

以相同动量进入磁场时, F氕>F氘>F氚,R氕=R氘=R氚

6.(12分)1930年发现,在真空条件下用α粒子He)轰击铍核Be)时,会产生一种看不见的、贯穿能力极强且不带电的粒子。后来查德威克证实了这种粒子就- 6 -

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是中子。

(1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程。

(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰,已知中子的质量为mn、初速度为v0,与碳核碰后的速率为v1,运动方向与原来运动方向相反,碳核质量为12mn,求碳核与中子碰撞后的速率。

(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场,测得碳核做圆周运动的半径为R,已知元电荷的电荷量为e,求该磁场的磁感应强度的大小。

【解析】(1HeBeCn (2)中子与碳核的碰撞满足动量守恒

得mnv0=-mnv1+12mnv2

得v2=

①

(3)碳核垂直进入磁场后,洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,则有

B·6e·v2=

②

将①代入②式解得

B=

Be

Cn (2)

答案:(1He(3)【补偿训练】

在匀强磁场中有一静止的原子核X,它自发地射出一个α粒子,α粒子的速度方向与磁感线垂直,若它在磁场中做圆周运动的半径为R,则反冲核的轨迹半径多大? 【解析】α粒子与反冲核在垂直于磁场方向上动量守恒,有

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mαvα=m核v核

①

又洛伦兹力提供向心力

②

对α粒子有R=Rα=对反冲核有R核=将①代入③④得R核=即R核=答案:R R

③

④

Rα

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