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2019-2020年高中物理 第18章 第2節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1．盧瑟福利用鐳源所放出的α粒子，作為炮彈去轟擊金箔原子，測(cè)量散射α粒子的偏轉(zhuǎn)情況。下列敘述中符合盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是(　　) A．大多數(shù)α粒子在穿過(guò)金箔后發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn) B．少數(shù)α粒子在穿過(guò)金箔后幾乎沒(méi)有偏轉(zhuǎn) C．大多數(shù)α粒子在撞到金箔時(shí)被彈回 D．極個(gè)別α粒子在撞到金箔時(shí)被彈回 答案：D 解析：根根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，易判定只有D符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 2．在盧瑟福進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是(　　) A．正電荷在原子中是均勻分布的 B．原子的正電荷以及絕大部分質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上 C．原子中存在帶負(fù)電的電子 D．原子核中有中子存在 答案：B 解析：α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福認(rèn)為只有原子的幾乎全部質(zhì)量和正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的區(qū)域，才有可能出現(xiàn)α粒子的大角度散射，選項(xiàng)B正確。 3．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，湯姆孫提出棗糕模型、盧瑟福提出行星模型……如圖所示，都采用了類比推理的方法，下列事實(shí)中，主要采用類比推理的是(　　) A．人們?yōu)楸阌谘芯课矬w的運(yùn)動(dòng)而建立的質(zhì)點(diǎn)模型 B．伽利略從教堂吊燈的擺動(dòng)中發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性規(guī)律 C．庫(kù)侖根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律提出庫(kù)侖定律 D．托馬斯楊通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證實(shí)光是一種波 答案：C 解析：質(zhì)點(diǎn)的模型是一種理想化的物理模型，是為研究物體的運(yùn)動(dòng)而建立的；伽利略的擺的等時(shí)性是通過(guò)自然現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的；托馬斯楊是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明光是一種波，是建立在事實(shí)的基礎(chǔ)上的。 4.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。其中一個(gè)α粒子在從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，α粒子在b點(diǎn)時(shí)距原子核最近。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子 B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子運(yùn)動(dòng)到b時(shí)受到的庫(kù)侖斥力較大 C．α粒子從a到c的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能先減小后變大 D．α粒子從a到c的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度先變大后變小 答案：BD 解析：湯姆孫對(duì)陰極射線的探究發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)；α粒子出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)的原因是靠近原子核時(shí)受到較大的庫(kù)侖斥力作用B對(duì)；α粒子從a到c受到的庫(kù)侖力先增大后減小，加速度先變大后變小，電勢(shì)能先增大后變小，C錯(cuò)D對(duì)。 二、非選擇題 5．人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段，其中有： 按人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的先后順序排列是________。 答案：BCAD 解析：人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)先后經(jīng)歷了湯姆孫模型、盧瑟福模型、玻爾模型、電子云模型。 6.如圖所示，M、N為原子核外的兩個(gè)等勢(shì)面，已知UNM＝100V。一個(gè)α粒子以2.5105m/s的速率從等勢(shì)面M上的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)面N上的B點(diǎn)，求α粒子在B點(diǎn)時(shí)速度的大小。(已知mα＝6.6410－27kg) 答案：2.3105m/s 解析：α粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，庫(kù)侖力做的功 WAB＝qUMN＝－qUNM， 由動(dòng)能定理WAB＝mv－mv ，故vB＝ ＝m/s ≈2.3105m/s 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題) 1．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)在真空環(huán)境中進(jìn)行 B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動(dòng) C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的 D．熒光屏只有正對(duì)α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光 答案：D 解析：本題考查α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置及其作用，只有在正確理解α粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，才能找出錯(cuò)誤選項(xiàng)。 2．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(　　) A．證明了質(zhì)子的存在 B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里 D．說(shuō)明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng) 答案：C 解析：該題考查的是α粒子散射實(shí)驗(yàn)對(duì)人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，只要了解α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及核式結(jié)構(gòu)的建立過(guò)程，不難得出正確答案。 α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核，數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測(cè)核內(nèi)存在中子。 3．α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)?　　) A．α粒子與電子根本無(wú)相互作用 A．α粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉? A．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì) A．電子很小，α粒子碰撞不到電子 答案：C 解析：α粒子與電子之間存在著相互作用力，這個(gè)作用力是庫(kù)侖引力，但由于電子質(zhì)量很小，只有α粒子質(zhì)量的1/7300，碰撞時(shí)對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)影響極小，幾乎不改變運(yùn)動(dòng)方向，就像一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，故答案為C。 4．(壽光市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))用α粒子轟擊金箔，α粒子在接近金原子核時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況如圖所示，則α粒子的路徑可能是(　　) A．a(chǎn) B．b C．c D．a(chǎn)、b、c都是不可能的 答案：AC 解析：α粒子散射的原因是原子核對(duì)其有庫(kù)侖斥力的作用，離核越近，斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，當(dāng)正好擊中原子核時(shí)，由于α粒子質(zhì)量較小而反彈。 5.如圖所示，是α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子穿過(guò)某一金屬原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個(gè)等勢(shì)面上，則以下說(shuō)法正確的是(　　) A．α粒子在A處的速度比在B處的大 B．α粒子在B處的速度最大 C．α粒子在A、C兩處的速度大小相等 D．α粒子在B處的速度比在C處的速度要小 答案：ACD 解析：從A到B，電場(chǎng)力做負(fù)功，α粒子速度減小，從B到C，電場(chǎng)力做正功，α粒子速度增大，選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；由于A、C處于同一等勢(shì)面上，由動(dòng)能定理A、C兩處速度大小相等，C、D對(duì)。 二、非選擇題 6.氫原子核外電子質(zhì)量為m，繞核運(yùn)動(dòng)的半徑為r，繞行方向如圖所示，則電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為________，假設(shè)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，則這一等效電流的值為________，若在垂直電子軌道平面加上一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，則電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑將________。(填“增大”或“減小”) 答案：　　　減小 解析：根據(jù)庫(kù)侖力提供電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力。可知： k＝ma　∴a＝ 設(shè)電子運(yùn)動(dòng)周期為T，則k＝mr 電子繞核的等效電流：I＝＝＝ 若在垂直電子軌道平面加上一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，電子的向心力增大，將做向心運(yùn)動(dòng)，所以電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑將減小。 7.假設(shè)α粒子以速率v0與靜止的電子或金原子核發(fā)生彈性正碰，電子質(zhì)量me＝mα，金原子核質(zhì)量mAu＝49mα。求： (1)α粒子與電子碰撞后的速度變化； (2)α粒子與金原子核碰撞后的速度變化。 答案：(1)－2.710－4v0　(2)－1.96v0 解析：α粒子與靜止的粒子發(fā)生彈性碰撞，動(dòng)量和能量均守恒， 由動(dòng)量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′， 由能量守恒mαv＝mαv1′2＋mv2′2， 解得v1′＝v0， 速度變化Δv＝v1′－v0＝－v0。 (1)與電子碰撞，將me＝mα代入得Δv1≈－2.710－4v0； (2)與金原子核碰撞，將mAu＝49mα代入，得Δv2＝－1.96v0。