2019-2020學(xué)年高中物理 第十八章 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型練習(xí)（含解析）新人教版選修3-5

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1、2　原子的核式結(jié)構(gòu)模型 基礎(chǔ)鞏固 1.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,選用金箔的原因,下列說法不正確的是(　　) A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔 B.金原子核不帶電 C.金原子核質(zhì)量大,被α粒子轟擊后不易移動(dòng) D.金原子核半徑大,易形成大角度散射 答案:B 2.盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出(　　) A.原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B.原子核內(nèi)有中子存在 C.電子是原子的組成部分 D.原子核是由質(zhì)子和中子組成的 答案:A 3.在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng),下列各圖畫出的是其中兩個(gè)α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是(　　)

2、答案:C 4.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對(duì)α粒子的(　　) A.萬有引力 B.庫侖力 C.磁場(chǎng)力 D.彈力 解析:電荷之間是庫侖力作用,萬有引力很弱,可不計(jì)。 答案:B 5.關(guān)于原子結(jié)構(gòu),下列說法正確的是(　　) A.原子中原子核很小,核外很“空曠” B.原子核的直徑的數(shù)量級(jí)是10-10 m C.原子的全部電荷都集中在原子核內(nèi) D.原子的全部的質(zhì)量都集中在原子核內(nèi) 答案:A 6.在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)中,并沒有考慮α粒子跟電子碰撞所產(chǎn)生的效果,這是由于(　　) A.α粒子跟電子相碰時(shí),損失的動(dòng)量很小,可忽略 B.電子體積實(shí)在太小,α粒

3、子完全碰不到它 C.α粒子跟各電子碰撞的效果互相抵消 D.由于電子是均勻分布的,α粒子受電子作用力的合力為零 答案:A 7.(多選)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)α粒子最接近原子核時(shí),下列說法正確的是(　　) A.α粒子動(dòng)能最小 B.α粒子勢(shì)能最小 C.α粒子與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小 D.α粒子所受原子核的斥力最大 解析:該題考查了原子的核式結(jié)構(gòu)、動(dòng)能、電勢(shì)能、庫侖定律及能量守恒等知識(shí)點(diǎn)。α粒子在接近金原子核的過程中,要克服庫侖力做功,動(dòng)能減少,電勢(shì)能增加。兩者相距最近時(shí),動(dòng)能最小,電勢(shì)能最大,總能量守恒。根據(jù)庫侖定律,距離最近時(shí),斥力最大。 答案:AD 8.1910年英國(guó)科學(xué)

4、家盧瑟福進(jìn)行了著名的α粒子(帶正電)轟擊金箔實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原方向前進(jìn),但是有少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度超過90°,有的甚至幾乎達(dá)到180°,像是被金箔彈了回來。 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,盧瑟福提出“原子的大部分質(zhì)量集中到了一個(gè)很小的結(jié)構(gòu)上”,盧瑟福所說的“很小的結(jié)構(gòu)”指的是　　　　。? (2)1 μm金箔包含了約3 000層金原子,絕大多數(shù)α粒子穿過后方向不變,該現(xiàn)象可以說明下列兩種說法中的(　　) A.原子的質(zhì)量是均勻分布的 B.原子內(nèi)部絕大部分空間是空的 (3)科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探究經(jīng)歷了三個(gè)過程,通過α粒子散射實(shí)驗(yàn),你認(rèn)

5、為原子結(jié)構(gòu)為圖中的(　　) 答案:(1)原子核　(2)B　(3)C 9.盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為在原子的中心有一個(gè)很小的核。如果把原子看成半徑為1 000 m的大球,請(qǐng)你估算原子核半徑的大小。 解析:由α粒子散射實(shí)驗(yàn)測(cè)出原子核的半徑約為10-15m,而原子的半徑約為10-10m,原子核的半徑與原子的半徑之比為1105,由此知若原子半徑為1000m,則原子核的半徑r核=1000105m=1.0×10-2m=1cm。 答案:1 cm 能力提升 1.(多選)關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說,下列說法正確的是(　　) A.原子中絕大部分是“空”的,原子核很小 B.電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的

6、向心力是原子核對(duì)它的庫侖力 C.原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里 D.原子核的直徑約是10-10 m 答案:AB 2.盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如圖所示,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動(dòng),通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個(gè)角度的散射情況。下列說法正確的是(　　) A.在圖中的A、B兩位置分別進(jìn)行觀察,相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B.在圖中的B位置進(jìn)行觀察,屏上觀察不到任何閃光 C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶,觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似 D.α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈 解析:在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,絕大多數(shù)

7、α粒子沿原方向前進(jìn),少數(shù)α粒子有大角度散射,所以A處觀察到的粒子多,B處觀察到的粒子少,所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。 答案:C 3.(多選)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,如果一個(gè)α粒子跟金箔中的電子相撞,則(　　) A.α粒子的動(dòng)能和動(dòng)量幾乎沒有損失 B.α粒子將損失大部分動(dòng)能和動(dòng)量 C.α粒子不會(huì)發(fā)生顯著的偏轉(zhuǎn) D.α粒子將發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn) 答案:AC 4.下圖是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡,M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn),在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速

8、度方向正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.M點(diǎn) B.N點(diǎn) C.P點(diǎn) D.Q點(diǎn) 解析:α粒子與重金屬原子核帶同種電荷,由于庫侖力作用,α粒子在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn),由牛頓第二定律可知,α粒子的加速度方向?yàn)槠渌軒靵隽Ψ较?指向軌跡彎曲方向的內(nèi)側(cè),故題圖中P點(diǎn)所示加速度方向正確,即選項(xiàng)C正確。 答案:C 5.★如圖所示,實(shí)線表示金原子核電場(chǎng)的等勢(shì)線,虛線表示α粒子在金原子核電場(chǎng)中散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)α粒子通過A、B、C三點(diǎn)時(shí)速度分別為vA、vB、vC,電勢(shì)能分別為EpA、EpB、EpC,則(　　) A.vA>vB>vC,EpB>EpA>EpC B.vB>v

9、C>vA,EpBEpA>EpC 解析:金原子核和α粒子都帶正電,α粒子在接近金原子核過程中需不斷地克服庫侖力做功,它的動(dòng)能減少,速度減小,電勢(shì)能增加;α粒子在遠(yuǎn)離金原子核過程中庫侖力不斷地對(duì)它做功,它的動(dòng)能增加,速度增大,電勢(shì)能減少。因此這三個(gè)位置的速度大小關(guān)系和電勢(shì)能大小關(guān)系分別為vBEpA>EpC。 答案:D 6.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論與α粒子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)系,下列說法正確的是(　　) A.盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證湯姆孫的“棗糕模型”是錯(cuò)誤的 B.盧瑟福認(rèn)識(shí)到湯

10、姆孫“棗糕模型”的錯(cuò)誤后提出了“核式結(jié)構(gòu)”理論 C.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證核式結(jié)構(gòu)理論的正確性 D.盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)”理論 解析:盧瑟福設(shè)計(jì)的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了探究原子內(nèi)電荷的分布,并非為了驗(yàn)證湯姆孫模型是錯(cuò)誤的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;盧瑟福并不是認(rèn)識(shí)到“棗糕模型”的錯(cuò)誤后提出了“核式結(jié)構(gòu)”理論,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;盧瑟福做了α粒子散射實(shí)驗(yàn)后,由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而提出了“核式結(jié)構(gòu)”理論,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 答案:D 7.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。圖中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線,實(shí)線表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在α粒子從A運(yùn)動(dòng)

11、到B、再運(yùn)動(dòng)到C的過程中,下列說法正確的是(　　) A.動(dòng)能先增加,后減少 B.電勢(shì)能先減少,后增加 C.電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,總功等于0 D.加速度先變小,后變大 解析:α粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)C點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,α粒子的電勢(shì)能先增加,后減少,回到同一等勢(shì)線上時(shí),電場(chǎng)力做的總功為0。故選項(xiàng)C正確。 答案:C 8.★已知電子質(zhì)量為9.1×10-31 kg、帶的電荷量為-1.6×10-19 C,當(dāng)氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌道半徑為 0.53×10-10 m時(shí),求電子繞核運(yùn)動(dòng)的速度、動(dòng)能、周期和等效電流的值。 解析:由盧瑟福的原子模型可知:

12、電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng),所需的向心力由核對(duì)電子的庫侖引力來提供。 根據(jù)mv2r=ke2r2,得v=ekrm =1.60×10-19×9×1090.53×10-10×9.1×10-31m/s =2.18×106m/s 其動(dòng)能Ek=12mv2=12×9.1×10-31×(2.18×106)2J=2.16×10-18J 運(yùn)動(dòng)周期T=2πrv=2×3.14×0.53×10-102.18×106s=1.53×10-16s 電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的等效電流 I=qt=eT=1.6×10-191.53×10-16A≈1.05×10-3A。 答案:2.18×106 m/s　2.16×10-18 J　1.53×10-16 s　1.05×10-3 A 6