《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_1 原子核結構探秘學業(yè)分層測評 滬科版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第4章 從原子核到夸克 4_1 原子核結構探秘學業(yè)分層測評 滬科版選修3-5（5頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

4.1 原子核結構探秘 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1.關于質子與中子，下列說法正確的是(　　) A.原子核(除氫核外)由質子和中子構成 B.質子和中子統(tǒng)稱為核子 C.盧瑟福發(fā)現了質子，并預言了中子的存在 D.盧瑟福發(fā)現了中子，并預言了質子的存在 E.查德威克用α粒子轟擊鈹發(fā)現了質子 【解析】　原子核(除氫核外)由質子和中子構成，質子和中子統(tǒng)稱為核子，盧瑟福發(fā)現了質子，并預言了中子的存在，查德威克用α粒子轟擊鈹發(fā)現了中子，故A、B、C正確，D、E錯誤. 【答案】　ABC 2.α粒子擊中氮14核后放出一個質子，轉變?yōu)檠?7核(O).在這個氧原子核中有(　　) A.8個正電子　　　　　　　 B.17個電子 C.9個中子 D.8個質子 E.這個氧原子核中不可能存在處于游離態(tài)的電子或正電子 【解析】　根據原子核的構成，核電荷數為8，即質子數為8，核外電子數為8，質量數為17，所以中子數為17－8＝9，原子核內沒有游離的正電子，所以答案為C、D、E. 【答案】　CDE 3.三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個氦(He)，則下面說法正確的是(　　) A.X核比Z核多一個質子 B.X核比Z核少一個中子 C.X核的質量數比Z核的質量數大3 D.X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍 E.X核的電荷數比Z核的電荷數大2 【解析】　設原子核X的核電荷數為n，質量數為m，則由已知可得兩個核反應方程式分別為： X→e＋　mn－1Y mn－1Y＋H→He＋Z 因此比較X、Y、Z的質量數與核電荷數，可判定C、D、E均正確. 【答案】　CDE 4.有些元素的原子核可以從很靠近它的核外電子中“俘獲”一個電子形成一個新原子(如從離原子核最近的K層電子中俘獲電子，叫“K俘獲”)，當發(fā)生這一過程時(　　) A.新原子是原來原子的同位素 B.新原子核比原來的原子核少一個質子 C.新原子核將帶負電 D.新原子核比原來的原子核多一個中子 E.新原子核與原來的原子核具有相同的核子數 【解析】　原子核“俘獲”一個電子后，帶負電的電子與原子核內帶正電的質子中和，原子核的質子數減少1，中子數增加1，形成一個新原子，新原子與原來的原子相比，質子數不同，中子數也不同，但核子數相同，不是同位素，所以B、D、E均正確. 【答案】　BDE 5.以下說法中正確的是(　　) A.原子中含有帶負電的電子，所以原子帶負電 B.原子核中的中子數一定跟核外電子數相等 C.用α粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質子，因此人們斷定質子是原子核的組成部分 D.絕大多數原子核的質量跟質子質量之比都大于原子核的電荷量跟質子的電荷量之比，因而原子核內還存在一種不帶電的中性粒子 E.查德威克發(fā)現中子后又從許多元素的原子核中都能轟擊出中子，表明中子是原子核的組成部分 【解析】　原子中除了有帶負電的電子外，還有帶正電的原子核，故A錯；原子核中的中子數不一定跟核外電子數相等，故B錯；正是用α粒子轟擊原子核的實驗才發(fā)現了質子，故C正確；因為絕大多數原子核的質量跟質子質量之比都大于原子核的電荷量跟質子的電荷量之比，才確定原子核內還有別的中性粒子，故D正確；由中子的發(fā)現過程可知，選項E正確. 【答案】　CDE 6.以下是物理學史上3個著名的核反應方程 x＋Li→2y　y＋N→x＋O　y＋Be→z＋C x、y和z是3種不同的粒子，其中z是________. 【解析】　把前兩個方程化簡，消去x，即N＋Li＝y(tǒng)＋O，可見y是He，結合第三個方程，根據電荷數守恒、質量數守恒可知z是中子n. 【答案】　n 7.最近國外科技雜志報道，將Ni和82Pb經核聚變并釋放出一個中子后，生成第110號元素的一種同位素，該同位素的中子數是________. 【解析】　根據質量數與電荷數守恒，寫出核反應方程 Ni＋82Pb―→Y＋n，則Y的中子數為269－110＝159. 【答案】　159 8.一個靜止的氮核N俘獲了一個速度為2.3107m/s的中子，生成一個復核A，A又衰變成B、C兩個新核.設B、C的速度方向與中子速度方向相同，B的質量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑之比RB∶RC＝11∶30，求： (1)C核的速度大??； (2)根據計算判斷C核是什么； (3)寫出核反應方程. 【解析】　氮核吸收了一個中子變成的復核不穩(wěn)定，將發(fā)生衰變.整個過程中，中子、氮核以及兩個新核組成一個系統(tǒng)，過程前后都不受外界的任何干擾，所以整個系統(tǒng)在俘獲與衰變過程中動量均守恒.利用這一點，可以求出C核的速度.然后根據粒子在磁場中的運動情況就可以判斷核的種類，寫出核反應方程. (1)氮核從俘獲中子到衰變成B、C兩個新核的過程動量守恒，有mnvn＝mBvB＋mCvC 根據質量數守恒規(guī)律，可知C核的質量數為14＋1－11＝4. 由此解得vC＝3106 m/s. (2)由帶電粒子在洛倫茲力的作用下做圓周運動時R＝，可得 ＝＝＝① qB＋qC＝7② 將①②式聯(lián)立求解得qC＝2，而AC＝4，則C核是氦原子核. (3)核反應方程式是N＋n→B＋He. 【答案】　見解析 [能力提升] 9.有兩束均由質子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質子和氘核具有相同的動量，第二束中的質子和氘核具有相同的動能.現打算將質子和氘核分開，有以下一些做法，這些方法中可行的是(　　) 【導學號：67080034】 A.讓第一束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出 B.讓第一束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出 C.讓第二束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出 D.讓第二束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出 E.讓粒子流垂直于電場方向進入速度選擇器，適當調節(jié)兩板間電場強度大小，讓粒子流從板間穿出 【解析】　在電場中，電場方向上的偏移量為 y＝at2＝＝ 在磁場中，軌道半徑為 R＝＝＝ 所以，以相同的動量進入電場和以相同的動能進入磁場能分開.適當調節(jié)速度選擇器兩板間電場強度，可使質子滿足Eq＝Bvq，沿直線飛出，則氘核將沿電場方向偏轉，傾斜穿出，故A、D、E正確. 【答案】　ADE 10.1930年發(fā)現，在真空條件下用α粒子(He)轟擊鈹(Be)時，會產生一種看不見的、貫穿能力極強且不帶電的粒子，查德威克認定這種粒子就是中子. (1)寫出α粒子轟擊鈹核的核反應方程； (2)若一個中子與一個靜止的碳核發(fā)生正碰，已知中子的質量為mn、初速度為v0，與碳核碰后的速率為v1，運動方向與原來運動方向相反，碳核質量視為12mn，求碳核與中子碰撞后的速率； (3)若與中子碰撞后的碳核垂直于磁場方向射入勻強磁場，測得碳核做圓周運動的半徑為R，已知元電荷的電荷量為e，求該磁場的磁感應強度大小. 【解析】　(1)Be＋He―→n＋C. (2)根據動量守恒定律有 mnv0＝－mnv1＋12mnv2， 解得：v2＝. (3)根據牛頓第二定律和洛倫茲力公式有6eBv2＝12mnv/R 解得：B＝. 【答案】　(1)Be＋He―→n＋C (2)　(3) 11.質譜儀是一種測定帶電粒子的質量及分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖415所示，離子源S產生的各種不同正離子束(速度可看成為零)，經加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x. 【導學號：67080035】 圖415 (1)設離子質量為m、電荷量為q、加速電壓為U、磁感應強度大小為B，求x的大小； (2)氫的三種同位素H、H、H從離子源S出發(fā)，到達照相底片的位置距入口處S1的距離之比xH∶xD∶xT為多少？ 【解析】　(1)離子在電場中被加速時，由動能定理 qU＝mv2， 進入磁場時洛倫茲力提供向心力，qvB＝，又x＝2r， 由以上三式得x＝. (2)氫的三種同位素的質量數分別為1、2、3，由(1)結果知， xH∶xD∶xT＝∶∶＝1∶∶. 【答案】　(1)　(2)1∶∶