2024-2025學(xué)年新教材高中物理課時(shí)跟蹤訓(xùn)練十五原子的核式結(jié)構(gòu)模型新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGEPAGEPAGE1課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（十五）原子的核式結(jié)構(gòu)模型A級(jí)—雙基達(dá)標(biāo)1．盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)是用α粒子轟擊金箔，試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)α粒子()A．全部穿過(guò)或發(fā)生很小角度偏轉(zhuǎn)B．絕大多數(shù)發(fā)生很大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過(guò)C．全部發(fā)生很大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)穿過(guò)，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至被彈回解析：選D當(dāng)α粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離原子核遠(yuǎn)則α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向變更小，只有當(dāng)α粒子與原子核非常接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。2．[多選]下列說(shuō)法正確的是()A．湯姆孫精確地測(cè)出了電子電荷量e＝1.602176634×10－19CB．電子電荷量的精確值是密立根通過(guò)“油滴試驗(yàn)”測(cè)出的C．湯姆孫油滴試驗(yàn)更重要的發(fā)覺(jué)是電荷量是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍D．通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得電子的比荷及其電荷量e的值，就可以確定電子的質(zhì)量解析：選BD電子的電荷量是密立根通過(guò)“油滴試驗(yàn)”測(cè)出的，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。測(cè)出比荷的值eq\f(e,m)和電子電荷量e的值，可以確定電子的質(zhì)量，故選項(xiàng)D正確。3．如圖是盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最終打在熒光屏上產(chǎn)生閃耀的光點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是()A．該試驗(yàn)證明了原子的棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．依據(jù)該試驗(yàn)估算出原子核的直徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：選Bα粒子散射試驗(yàn)的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，被反彈回來(lái))，依據(jù)α粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，故A錯(cuò)誤，B正確；原子核的直徑數(shù)量級(jí)為10－15m～10－14m，故C錯(cuò)誤；發(fā)生α粒子偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于α粒子和金原子的原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，α粒子與電子碰撞時(shí)不會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。4．[多選]在α粒子散射試驗(yàn)中，假如兩個(gè)具有相同能量的α粒子，從不同大小的角度散射出來(lái)，則散射角度大的α粒子()A．更接近原子核B．更遠(yuǎn)離原子核C．受到一個(gè)以上的原子核作用D．受到原子核較大的沖量作用解析：選AD由于原子的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子核的體積，當(dāng)α粒子穿越某一個(gè)原子的空間時(shí)，其他原子核距α粒子相對(duì)較遠(yuǎn)，而且其他原子核對(duì)α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的這個(gè)α粒子并不是由于受到多個(gè)原子核作用造成的，C錯(cuò)；由庫(kù)侖定律可知，α粒子受到的斥力與距離的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更越大，即散射角度越大，A對(duì)，B錯(cuò)；當(dāng)α粒子受到原子核較大的沖量作用時(shí)，動(dòng)量的變更量就大，即速度的變更量就大，則散射角度就大，D對(duì)。5．關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)()A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過(guò)金箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能削減，電勢(shì)能削減C．α粒子離開(kāi)原子核的過(guò)程中，動(dòng)能增加，電勢(shì)能也增加D．對(duì)α粒子散射試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小解析：選D由于原子核很小，α粒子非常接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)α粒子基本上仍沿原方向前進(jìn)。只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，從α粒子的散射試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以估算出原子核直徑的大小約為10－15m～10－14m。由此可知A錯(cuò)誤，D正確；α粒子向原子核射去，當(dāng)α粒子接近原子核時(shí)，克服電場(chǎng)力做功，所以其動(dòng)能削減，電勢(shì)能增加；當(dāng)α粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，電場(chǎng)力做正功，其動(dòng)能增加，電勢(shì)能削減，所以選項(xiàng)B、C都錯(cuò)。6.在盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核旁邊時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示。圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是經(jīng)過(guò)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四個(gè)區(qū)域，不考慮其他原子核對(duì)α粒子的作用，則該原子核所在的區(qū)域可能是()A．① B．②C．③ D．④解析：選A盧瑟福通過(guò)α粒子散射并由此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，所以原子核可能在①區(qū)域，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.如圖所示為湯姆孫陰極射線管的構(gòu)造簡(jiǎn)圖，將兩極間加有肯定電壓的陰極射線管置于U形磁鐵兩極之間，分析左端射入的電子束可知()A．增大加速電壓，視察到的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象將更加明顯B．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，視察到的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象將更加明顯C．電子束向下偏轉(zhuǎn)D．若將粒子源更換為α粒子源，磁場(chǎng)中粒子束偏轉(zhuǎn)方向不變解析：選C由R＝eq\f(mv,Bq)可知，增大加速電壓從而增大電子的速度，增大電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，偏轉(zhuǎn)將不明顯，減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，也增大電子的偏轉(zhuǎn)半徑，從而使偏轉(zhuǎn)不明顯，故A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；電子由左向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可以確定電子將向下偏轉(zhuǎn)，C正確；若將粒子源換為α粒子源，因α粒子帶正電，由左手定則可知，α粒子將向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．[多選]如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說(shuō)法中正確的是()A．若在D1、D2之間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場(chǎng)，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D．若在D1、D2之間加上垂直紙面對(duì)里的磁場(chǎng)，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)解析：選AC陰極射線是電子流，電子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向相反，可知選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；加上垂直紙面對(duì)里的磁場(chǎng)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，由于電子所受的重力可以忽視不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確。9．電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴試驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)覺(jué)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根試驗(yàn)的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負(fù)電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場(chǎng)中，小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)整A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場(chǎng)力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場(chǎng)強(qiáng)度是1.92×105N/C，油滴半徑是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量，這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？(取π＝3.14，g＝9.8m/s2，e＝1.6×10－19C)解析：小油滴質(zhì)量為m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3由題意得mg＝Eq聯(lián)立解得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4×3.14×1.64×10－63×9.8,3×1.92×105)C＝8.02×10－19C小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)＝5倍。答案：8.02×10－19C5倍B級(jí)—選考提能10.如圖所示的陰極射線管的玻璃管內(nèi)已經(jīng)抽成真空，當(dāng)左右兩個(gè)電極連接到高壓電源時(shí)，陰極會(huì)放射電子，電子在電場(chǎng)的加速下飛向陽(yáng)極，擋板上有一個(gè)扁平的狹縫，電子飛過(guò)擋板后形成一個(gè)扁平的電子束，長(zhǎng)條形的熒光板在陽(yáng)極端稍稍傾向軸線，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡，現(xiàn)在用該裝置探討磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用的試驗(yàn)，下列對(duì)該試驗(yàn)的說(shuō)法正確的是()A．沒(méi)有施加磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡是一條拋物線B．若圖中左側(cè)是陰極射線管的陰極，加上圖示的磁場(chǎng)，電子束會(huì)向上偏轉(zhuǎn)C．施加磁場(chǎng)后，依據(jù)電子束在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)徑跡和磁場(chǎng)方向，可由相關(guān)學(xué)問(wèn)推斷出陰極射線管兩個(gè)電極的極性D．施加磁場(chǎng)后，結(jié)合陰極射線管的兩個(gè)電極的極性和電子束在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的徑跡，可以推斷出磁場(chǎng)的方向，但無(wú)法推斷出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱解析：選C沒(méi)有施加磁場(chǎng)時(shí)，電子束受到電場(chǎng)力作用，做加速直線運(yùn)動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子束在陰極射線管中從左到右運(yùn)動(dòng)，依據(jù)左手定則可知，電子在洛倫茲力的作用下軌跡向下偏轉(zhuǎn)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)軌跡和左手定則即可推斷陰極射線管兩個(gè)電極的極性，C選項(xiàng)正確；施加磁場(chǎng)后，結(jié)合陰極射線管的兩個(gè)電極的極性和電子束在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的徑跡，可以推斷出磁場(chǎng)的方向，依據(jù)軌跡彎曲程度可以推斷出磁場(chǎng)強(qiáng)弱，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。11．[多選]如圖所示是陰極射線顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。顯像管中有一個(gè)陰極，工作時(shí)它能放射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光。安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，可以使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法中正確的是()A．假如偏轉(zhuǎn)線圈中沒(méi)有電流，則陰極射線應(yīng)當(dāng)打在熒光屏正中的O點(diǎn)B．假如要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上A點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向應(yīng)當(dāng)垂直紙面對(duì)里C．假如要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上B點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向應(yīng)當(dāng)垂直紙面對(duì)里D．假如要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)，則偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)先由小到大，再由大到小解析：選AC偏轉(zhuǎn)線圈中沒(méi)有電流，陰極射線沿直線運(yùn)動(dòng)，打在O點(diǎn)，A正確。由陰極射線的電性及左手定則可知B錯(cuò)誤，C正確。由R＝eq\f(mv,qB)可知，B越小，R越大，故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)先由大變小，再由小變大，故D錯(cuò)誤。12．在α粒子散射試驗(yàn)中，依據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)能達(dá)到的最小距離可以估算原子核的大小?，F(xiàn)有一個(gè)α粒子以2.0×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79。求α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式為Ep＝keq\f(q1q2,r)，其中k＝9.0×109N·m2/C2，α粒子質(zhì)量為6.6