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1高中物理选修3-5同步练习试题解析原子核的组成1．天然放射现象说明()A．原子不是单一的基本粒子B．原子核不是单一的基本粒子C．原子内部大部分是中空的D．原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的解析：卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子内大部分是中空的；天然放射现象是由原子核内向外辐射射线，说明原子核不是单一的基本粒子。原子核是由质子和中子构成的。答案：B2．下列哪些事实表明原子核具有复杂的结构()A．α粒子的散射实验B．天然放射现象C．阴极射线的发现D．X射线的发现解析：因为天然放射现象是指从原子核内部自发地放出射线来，表明原子核还有更复杂的内部结构。答案：B3．有三种射线，射线a很容易穿透黑纸，速度接近光速；射线b可穿透几十厘米厚的混凝土，能量很高；用射线c照射带电的导体，可使电荷很快消失。则下列判断中正确的是()A．a是α射线，b是β射线，c是γ射线B．a是β射线，b是γ射线，c是α射线C．a是γ射线，b是α射线，c是β射线D．a是γ射线，b是β射线，c是α射线解析：由题意知，射线a贯穿能力较强，速度接近光速，故是β射线；射线b贯穿能力很强且能量高，是γ射线；射线c很容易使空气电离成为导体，从而将电荷导入大地，是α射线。答案：B4．下列哪些现象能说明射线来自原子核()A．三种射线的能量都很高B．放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响C．元素的放射性与所处的化学状态(单质、化合态)无关2D．α射线、β射线都是带电的粒子流解析：能说明放射线来自原子核的证据是，元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关，B、C正确。答案：B、C5．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th的原子来说()A．x＝90y＝90z＝234B．x＝90y＝90z＝144C．x＝144y＝144z＝90D．x＝234y＝234z＝324解析：在23490Th中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，z＝234－90＝144，所以B选项正确。答案：B6．氢有三种同位素，分别是氕11H、氘21H、氚31H，则()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，因为是同位素，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确。答案：A、B7.如图14－1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α、β、γ三种，下列判断中正确的是()图14－1A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线3解析：γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，C、D错。由左手定则可以判定甲带负电，丙带正电，由此可知，甲是β射线，丙是α射线，B对。答案：B8.如图14－2所示，天然放射性元素，放出α、β、γ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β射线和γ射线都沿直线前进，则α射线()图14－2A．向右偏B．向左偏C．直线前进D．无法判定解析：γ射线在电场、磁场中不受力，所以沿直线前进。β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v＝EB。而α粒子的速度远小于β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，α粒子向右偏，A正确。答案：A9.如图14－3所示，R是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的()图14－3选项磁场方向到达O点的射线到达P点的射线A竖直向上βαB竖直向上αβC垂直纸面向里γβD垂直纸面向外γα4解析：R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于a射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里。答案：C10．如图14－4所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小；在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()图14－4A．α和β的混合放射源B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源D．纯γ放射源解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力。在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀速磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。答案：C11.如图14－5所示，是利用放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3mm厚的铝板，那么是三种射线中的哪种射线对控制铝板厚度起主要作用？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两个轧辊间的距离如何调节？图14－5解析：由于γ射线可以穿透十几厘米厚的铝板，铝板厚度有微小变化时，不会引起γ粒子的明显变化，而α射线不能穿透铝板，故起作用的是β射线。当β射线粒子的个数超标时，说明铝板变薄，应通过自动装置将M、N间的距离调大一些。答案：β将MN间的距离调节得大一些12.质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图145－6所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。图14－6(1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小；(2)氢的三种同位素11H、21H、31H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xHxDxT为多少？解析：(1)离子被加速时，由动能定理得qU＝12mv2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力qvB＝mv2r，又x＝2r，由以上三式得x＝2B2mUq。即这个原子核原来所含的质子数为90。(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结果知，xH:xD:xT＝mH:mD:mT＝1:2:3。答案：(1)2B2mUq(2)1:2:313．放射性元素放出的β射线是原子核内中子转化为质子的过程中释放出的电子形成的高速电子流，请估算其电子能量相当于多大的电势差加速所获得的能量。(不考虑相对论效应)解析：β射线的速度v＝0.99c＝2.97×108m/s，质量me＝9.1×10－31kg，电子加速时，由动能定理eU＝12mev2，得U＝mev22e＝9.1×10－31×2.972×10162×1.6×10－19V＝2.5×105V。答案：2.5×105V14．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图14－7所示)，今测得两个相切圆半径之比r1:r2＝44:1。求：图14－7(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？6(2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)解析：(1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2根据轨道半径公式有r1r2＝m1v1Bq1m2v2Bq2＝m1v1q2m2v2q1又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2以上三式联立解得q＝90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。答案：(1)90(2)圆轨道1理由见解析