浙江專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3原子的核式結(jié)構(gòu)模型訓(xùn)練提升新人教版選擇性必修第三冊(cè)

3原子的核式結(jié)構(gòu)模型課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.下列事例能說明原子具有核式結(jié)構(gòu)的是()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)B.湯姆孫研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子C.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.康普頓效應(yīng)答案:C解析:光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)都說明光的粒子性,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;湯姆孫研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子,說明原子還可以再分,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),從而說明了原子具有核式結(jié)構(gòu),選項(xiàng)C正確。2.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α粒子的偏轉(zhuǎn)情況。下列敘述符合盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象的是()A.大多數(shù)α粒子在穿過金箔后發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)B.少數(shù)α粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉(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:根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律,大多數(shù)α粒子在穿過金箔后沒有偏轉(zhuǎn),少部分發(fā)生了偏轉(zhuǎn),極少數(shù)幾乎原路返回,故選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。3.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),其原因是()A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.金箔中的金原子間存在很大的空隙,只有極少數(shù)碰到金原子答案:A解析:原子核集中了原子的全部正電荷和絕大部分質(zhì)量,當(dāng)α粒子十分接近原子核時(shí),就會(huì)受到很大的庫(kù)侖斥力,發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),由于原子核很小,α粒子穿過金箔時(shí)接近原子核的機(jī)會(huì)很少,所以只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A正確;若原子的正電荷是均勻分布的,α粒子穿過原子時(shí),它受到原子內(nèi)部?jī)蓚?cè)正電荷的斥力大部分互相抵消,使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大,不會(huì)產(chǎn)生大角度的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原子中有電子,但電子的質(zhì)量很小,不到α粒子的七千分之一,α粒子碰到它,就像飛行的子彈碰到一粒塵埃一樣,運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯的改變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中所使用的金箔盡管很薄,但也有上萬層原子,由此可知,少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)顯然不是碰到金原子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度散射的過程中,下列說法正確的是()A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的動(dòng)能不斷減小C.α粒子的電勢(shì)能不斷增大D.α粒子發(fā)生散射,是與電子碰撞的結(jié)果答案:A解析:發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),是因?yàn)槭艿皆雍说膸?kù)侖斥力,電子對(duì)α粒子的作用力可以忽略不計(jì),故選項(xiàng)A正確,D錯(cuò)誤;在散射的過程中,電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功,則動(dòng)能先減小再增大,而電勢(shì)能先增大再減小,故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。5.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)在α粒子最接近原子核時(shí),關(guān)于描述α粒子的有關(guān)物理量情況正確的是()A.動(dòng)能最大B.勢(shì)能最小C.勢(shì)能最大D.α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小答案:C解析:α粒子和金原子核都帶正電,庫(kù)侖力表現(xiàn)為斥力,兩者距離減小時(shí),庫(kù)侖力做負(fù)功,故α粒子動(dòng)能減小,電勢(shì)能增加,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;系統(tǒng)的能量守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)6.關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn),下列敘述正確的是()A.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子是由電子和原子核組成的B.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C.電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的基本粒子D.電子的發(fā)現(xiàn),比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)象答案:BCD解析:發(fā)現(xiàn)電子之前,人們認(rèn)為原子是不可再分的最小粒子,電子的發(fā)現(xiàn),說明原子有一定的結(jié)構(gòu),但并沒有證明原子核的存在,也不能說明原子是由電子和原子核組成的,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一種基本粒子,故選項(xiàng)C正確;物體帶電的過程,就是電子的得失和轉(zhuǎn)移的過程,故選項(xiàng)D正確。7.關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)器材:放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡B.金箔的薄厚對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響C.如果改用鋁箔就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D.實(shí)驗(yàn)裝置放在真空中答案:AD解析:α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,是用α粒子轟擊很薄的金箔,通過觀察α粒子穿過金箔后的偏轉(zhuǎn)情況,獲得原子結(jié)構(gòu)的信息,為了準(zhǔn)確觀察α粒子的偏轉(zhuǎn)情況,需要熒光屏和顯微鏡能夠圍繞金箔轉(zhuǎn)動(dòng),且整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置放在真空環(huán)境中,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;如果改用鋁箔也能發(fā)生散射現(xiàn)象,只是鋁原子核的質(zhì)量和電荷數(shù)較小,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象沒有用金箔那么明顯,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;為了避免其他原子的影響,α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需要在真空條件下完成,故選項(xiàng)D正確。8.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示,圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn),虛線是過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為五個(gè)區(qū)域,不考慮其他原子核對(duì)該α粒子的作用,下面說法正確的是()A.α粒子受到斥力B.該原子核的位置可能在①區(qū)域C.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑D.α粒子在P、Q間的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)答案:AC解析:盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,正電荷全部集中在原子核內(nèi),α粒子帶正電,同種電荷相互排斥,故選項(xiàng)A正確;根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的物體合力指向曲線內(nèi)側(cè)可知,若原子核的位置在①區(qū)域粒子軌跡將向上偏轉(zhuǎn),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以用來估算核半徑,故選項(xiàng)C正確;由庫(kù)侖力公式F=kQqr2可知,由于α粒子在P、三、非選擇題9.如圖所示,讓一束均勻的陰極射線以速率v垂直進(jìn)入正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中,選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E,帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后撤去電場(chǎng),粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得其半徑為R,求陰極射線中帶電粒子的比荷。答案:E解析:因?yàn)閹щ娏Ｗ釉趶?fù)合場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn),所以qE=Bqv,即v=EB,撤去電場(chǎng)后,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則qvB=mv2R能力提升一、選擇題Ⅰ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的)1.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。原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景如圖所示,圖中實(shí)線表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()A.圖中大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子的電勢(shì)能先減小后增大B.圖中的α粒子反彈是因?yàn)棣亮Ｗ优c金原子核發(fā)生了碰撞C.絕大多數(shù)α粒子沿原方向繼續(xù)前進(jìn)說明了帶正電的原子核占據(jù)原子的空間很小D.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子大小答案:C解析:圖中大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子的電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,則其電勢(shì)能先增大后減小,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖中的α粒子反彈是因?yàn)棣亮Ｗ优c金原子核之間的庫(kù)侖斥力作用,并沒有發(fā)生碰撞,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn),可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小,所以帶正電的物質(zhì)只占整個(gè)原子的很小空間,故選項(xiàng)C正確;依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的大小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.下圖為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置,α粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍。若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中A、B、C、D四處位置,則這四處位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)可能符合事實(shí)的是()A.1305、25、7、1B.202、405、625、825C.1202、1010、723、203D.1202、1305、723、203答案:A解析:由于絕大多數(shù)粒子運(yùn)動(dòng)方向基本不變,所以A位置閃爍次數(shù)最多,少數(shù)粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn),極少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。符合該規(guī)律的數(shù)據(jù)只有選項(xiàng)A。3.下圖為密立根油滴實(shí)驗(yàn)裝置,關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的意義下列說法正確的是()A.研究懸浮油滴所帶電性B.測(cè)量懸浮油滴的電荷量C.測(cè)出了基元電荷的值D.利用二力平衡測(cè)出勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小答案:C解析:密立根油滴實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量單一電子的電荷,方法主要是平衡重力與電力,使油滴懸浮于兩片金屬電極之間,并根據(jù)已知的電場(chǎng)強(qiáng)度,計(jì)算出油滴的電荷量。重復(fù)對(duì)許多油滴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后,密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴的電荷量的值皆為同一數(shù)字的整數(shù)倍,因此認(rèn)定此數(shù)值為單一電子的電荷量的值,即元電荷的值,故選項(xiàng)C正確。4.下列選項(xiàng)圖為在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,一束α粒子穿越金箔內(nèi)一個(gè)金原子的軌跡示意圖,正確的是()答案:D解析:選項(xiàng)A中2應(yīng)該比1有較大偏轉(zhuǎn),3應(yīng)該比4有較大偏轉(zhuǎn),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中2、3的偏轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;選項(xiàng)C中3的偏轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;選項(xiàng)D中,2、4發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn),3離核最近,發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故選項(xiàng)D正確。二、選擇題Ⅱ(每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的)5.1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,湯姆孫也被稱為“電子之父”。下列關(guān)于電子的說法正確的是()A.湯姆孫通過對(duì)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論,并求出了陰極射線的比荷B.湯姆孫通過對(duì)光電效應(yīng)的研究,發(fā)現(xiàn)了電子C.電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D.湯姆孫通過對(duì)不同材料做成的陰極發(fā)出射線的研究,并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)象,說明電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元答案:AD解析:湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定陰極射線本質(zhì)上是帶負(fù)電的粒子流,并求出了比荷,從而發(fā)現(xiàn)了電子,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的118366.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)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中,下列說法正確的是()A.動(dòng)能先減小,后增大B.電勢(shì)能先減小,后增大C.電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,總功等于零D.加速度先變大,后變小答案:ACD解析:粒子受到斥力作用,從a運(yùn)動(dòng)到b過程中電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減小,從b運(yùn)動(dòng)到c過程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,整個(gè)過程中由于a與c在同一等勢(shì)線上,則電場(chǎng)力總功為零,故選項(xiàng)A、C正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)可知,距離原子核近的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,故越靠近原子核加速度越大,因此α粒子加速度先變大后變小,故選項(xiàng)D正確。7.下圖為α粒子散射實(shí)驗(yàn)的示意圖,A點(diǎn)為某α粒子運(yùn)動(dòng)中離原子核最近的位置,則該α粒子在A點(diǎn)具有()A.最大的速度 B.最大的加速度C.最大的動(dòng)能 D.最大的電勢(shì)能答案:BD解析:粒子在向原子核靠近時(shí)由于受到原子核的斥力作用,速度將越來越小;但由于越靠近原子核電場(chǎng)越強(qiáng),故加速度越大;同時(shí)由于電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大;而在離開的過程中,電場(chǎng)力做正功,速度開始增大,加速度減小,電勢(shì)能減小。故粒子在A點(diǎn)具有最大的加速度和最大的電勢(shì)能,而速度和動(dòng)能最小,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B、D正確。三、非選擇題8.為了測(cè)定帶電粒子的