2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE4原子的核式結(jié)構(gòu)模型時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～4題為單選，5～9題為多選)1．如圖所示是α粒子被重核散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中不行能存在的軌跡是(C)A．a(chǎn)B．bC．c D．d解析：α粒子距離原子核越近，受到的庫(kù)侖斥力越大，軌跡彎曲越厲害，故C是錯(cuò)誤的．2．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，湯姆孫提出棗糕模型、盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型．如圖甲、乙所示，都采納了類(lèi)比推理的方法．下列事實(shí)中，主要采納類(lèi)比推理的是(C)A．人們?yōu)楸阌谔接懳矬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搖擺中發(fā)覺(jué)擺的等時(shí)性規(guī)律C．庫(kù)侖依據(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)雙縫干涉試驗(yàn)證明光是一種波解析：質(zhì)點(diǎn)的模型是一種志向化的物理模型，是為探討物體的運(yùn)動(dòng)而建立的；伽利略擺的等時(shí)性是通過(guò)自然現(xiàn)象發(fā)覺(jué)的；托馬斯·楊是通過(guò)試驗(yàn)證明光是一種波，是建立在事實(shí)的基礎(chǔ)上的．3．盧瑟福在說(shuō)明α粒子散射試驗(yàn)的現(xiàn)象時(shí)，不考慮α粒子與電子的碰撞影響，這是因?yàn)?D)A．α粒子與電子之間有相互排斥，但斥力很小，可忽視B．α粒子雖受電子作用，但電子對(duì)α粒子的合力為零C．電子體主動(dòng)小，α粒子不行能碰撞到電子D．電子質(zhì)量微小，α粒子與電子碰撞時(shí)能量損失可忽視解析：α粒子與電子間有庫(kù)侖引力，電子的質(zhì)量很小，α粒子與電子相碰，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯的變更，所以α粒子和電子的碰撞可以忽視．A、B、C錯(cuò)，D正確．4．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)的運(yùn)動(dòng)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(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)該α粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說(shuō)法中正確的是(A)A．可能在①區(qū)域 B．可能在②區(qū)域C．可能在③區(qū)域 D．可能在④區(qū)域解析：α粒子帶正電，原子核也帶正電，對(duì)靠近它的α粒子產(chǎn)生斥力，故原子核不會(huì)在④區(qū)域；如原子核在②、③區(qū)域，α粒子會(huì)向①區(qū)域偏轉(zhuǎn)；如原子核在①區(qū)域，可能會(huì)出現(xiàn)題圖所示的軌跡，故應(yīng)選A.5．對(duì)α粒子散射試驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有(AC)A．試驗(yàn)器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對(duì)試驗(yàn)無(wú)影響C．假如不用金箔改用鋁箔，仍會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象D．試驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以解析：若金箔的厚度過(guò)大，α粒子穿過(guò)金箔時(shí)必定受較大的阻礙而影響試驗(yàn)效果，B錯(cuò)．若改用鋁箔，鋁核的質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，散射現(xiàn)象仍能發(fā)生，C對(duì)．若放置在空氣中，空氣中的塵埃對(duì)α粒子的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響，故D錯(cuò)．6．由α粒子的散射試驗(yàn)可以得出的正確結(jié)論有(ABD)A．原子中絕大部分是空的B．原子中全部正電荷都集中在原子核上C．原子內(nèi)有中子D．原子的質(zhì)量幾乎全部都集中在原子核上E．原子中存在著帶負(fù)電的電子解析：盧瑟福由α粒子散射試驗(yàn)得到的結(jié)論有：在原子中心有一個(gè)很小的核叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核外的空間運(yùn)動(dòng)．7．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論與α粒子散射試驗(yàn)的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是(AD)A．α粒子穿過(guò)原子時(shí)，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是原子核很小，α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小B．使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是α粒子穿過(guò)原子時(shí)，原子內(nèi)部?jī)蓚?cè)的正電荷對(duì)α粒子的斥力不相等C．盧瑟福的α粒子散射試驗(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粒子散射試驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論解析：α粒子穿過(guò)原子時(shí)，只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是原子核很小，α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小，故A正確；造成α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由，是在原子中微小的區(qū)域內(nèi)存在對(duì)α粒子產(chǎn)生庫(kù)侖力的正電荷，α粒子受到的斥力比較大，故B錯(cuò)誤；盧瑟福依據(jù)α粒子散射試驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，C錯(cuò)誤，D正確；故選A、D.8．下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的相識(shí)中，正確的是(ABC)A．原子中絕大部分是空的，原子核很小B．電子在核外旋轉(zhuǎn)，庫(kù)侖力供應(yīng)向心力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里D．原子核的直徑大約是10－10m解析：原子由位于原子中的帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子構(gòu)成，電子在核外繞核高速旋轉(zhuǎn)，庫(kù)侖力供應(yīng)向心力，由此可判定B、C正確．原子核直徑數(shù)量級(jí)為10－15m，而原子直徑的數(shù)量級(jí)為10－10m，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．9．關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是(BC)A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過(guò)金箔后，發(fā)生了角度很大的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能削減C．α粒子離開(kāi)原子核的過(guò)程中，電勢(shì)能削減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α粒子的大小解析：由于原子核占整個(gè)原子很小的一部分，非常接近核的α粒子很少，所以絕大多數(shù)α粒子幾乎不偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)誤；由α粒子散射試驗(yàn)數(shù)據(jù)，盧瑟福估算出了原子核的大小，D錯(cuò)誤；α粒子接近原子核的過(guò)程中，克服庫(kù)侖力做功，所以動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，遠(yuǎn)離原子核時(shí)，庫(kù)侖力做正功，動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，B、C正確．二、非選擇題10．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)所能達(dá)到的最小距離可以估算原子核的大小，現(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.求該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)，α粒子質(zhì)量為6.64×10－27kg)答案：2.7×10－14m解析：當(dāng)α粒子靠近原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，α粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，達(dá)到最近距離時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，設(shè)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離為d，則eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d).d＝eq\f(2kq1q2,mv2)＝eq\f(2×9.0×109×2×79×1.6×10－192,6.64×10－27×2.0×1072)m≈2.7×10－14m.11．1909年～1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福與其合作者們做了用α粒子轟擊金箔的試驗(yàn)．發(fā)覺(jué)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過(guò)了90°；有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到了180°，這就是α粒子散射試驗(yàn)．為了說(shuō)明這個(gè)結(jié)果，盧瑟福在1911年提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里圍著核旋轉(zhuǎn)．請(qǐng)你利用α粒子散射試驗(yàn)結(jié)果估算原子核的大小(保留一位有效數(shù)字)．下列公式或數(shù)據(jù)為已知：點(diǎn)電荷的電勢(shì)U＝eq\f(kQ,r)，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，金原子序數(shù)為79，α粒子質(zhì)量mα＝6.64×10－27kg，α粒子速度v＝1.6×107m/s，電子電量e＝1.6×10－19C.答案：4×10－14m解析：由