2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型課時作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGE5-其次節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．(2024·黑龍江哈爾濱三中高二下學(xué)期段考)在α粒子散射試驗中，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力應(yīng)屬于(B)A．萬有引力 B．庫侖力C．安培力 D．洛倫茲力解析：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α粒子產(chǎn)生的庫侖力，故B正確。2．在盧瑟福的α粒子散射試驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核旁邊時的軌跡如圖中實線所示。圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區(qū)域。不考慮其他原子核對該α粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說法中正確的是(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，對靠近它的α粒子產(chǎn)生斥力，故原子核不會在④區(qū)域；如原子核在②、③區(qū)域，α粒子會向①區(qū)域偏；如原子核在①區(qū)域，可能會出現(xiàn)題圖所示的軌跡。3．在盧瑟福進行的α粒子散射試驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是(B)A．正電荷在原子中是勻稱分布的B．原子的正電荷以及絕大部分質(zhì)量都集中在一個很小的核上C．原子中存在帶負電的電子D．原子核中有中子存在解析：α粒子散射試驗證明白原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福認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很小的區(qū)域，才有可能出現(xiàn)α粒子的大角度散射，選項B正確。4．(2024·山東省淄川中學(xué)高二下學(xué)期階段性檢測)盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔試驗，獲得了重要發(fā)覺，關(guān)于α粒子散射試驗的結(jié)果，下列說法正確的是(C)A．證明白質(zhì)子的存在B．證明白原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．證明白原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里D．說明白原子中的電子只能在某些軌道上運動解析：α粒子散射試驗發(fā)覺了原子內(nèi)存在一個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)覺核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)料核內(nèi)存在中子，所以C對，A、B錯；玻爾發(fā)覺了電子軌道量子化，D錯。5．α粒子散射試驗中，當(dāng)α粒子最靠近原子核時，α粒子符合下列哪種狀況(AD)A．動能最小B．勢能最小C．α粒子與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小D．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)、動能、電勢能、庫侖定律及能量守恒等學(xué)問點。α粒子在接近金原子核的過程中，要克服庫侖力做功，動能削減，電勢能增加，兩者相距最近時，動能最小，電勢能最大，總能量守恒。依據(jù)庫侖定律，距離最近時，斥力最大。6．(2024·河北省張家口市高二下學(xué)期期末)關(guān)于α粒子散射試驗及核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是(AB)A．從α粒子源到熒光屏處于真空環(huán)境中B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后不發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．α粒子接近金原子核時，受到很強的吸引力才可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．α粒子散射試驗否定了核式結(jié)構(gòu)模型解析：從α粒子源到熒光屏處于真空環(huán)境中，選項A正確；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后不變更方向，只有極少數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，選項B正確；α粒子接近金原子核時，受到很強的排斥力才可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；α粒子散射試驗建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項D錯誤。二、非選擇題7．如圖所示，M、N為原子核外的兩個等勢面，已知UNM＝100V。一個α粒子以2.5×105m/s的速率從等勢面M上的A點運動到等勢面N上的B點，求α粒子在B點時速度的大小。(已知mα＝6.64×10－27kg)答案：2.3×105m/s解析：α粒子從A點運動到B點，庫侖力做的功WAB＝qUMN＝－qUNM，由動能定理WAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，故vB＝eq\r(v\o\al(2,A)－\f(2qUNM,m))＝eq\r(2.52×1010－\f(2×2×1.6×10－19×100,6.64×10－27))m/s≈2.3×105m/s實力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．如圖為α粒子散射試驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關(guān)于視察到的現(xiàn)象，下述說法不正確的是(C)A．相同時間內(nèi)放在A位置時視察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時間內(nèi)放在B位置時視察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時少得多C．放在C、D位置時屏上視察不到閃光D．放在D位置時屏上仍能視察到一些閃光，但次數(shù)極少解析：依據(jù)α粒子散射試驗的現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進，因此在A位置視察到閃光次數(shù)最多，故A正確，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因此從A到D視察到的閃光會漸漸削減，因此B、D正確，C錯誤。2．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)A．α粒子始終受到金原子核的斥力作用B．α粒子的動能不斷減小C．α粒子的電勢能不斷增大D．α粒子發(fā)生散射，是與電子碰撞的結(jié)果解析：在α粒子穿過金箔的過程中，始終受到金原子核的庫侖斥力作用，α粒子的動能先減小后增大，電勢能先增大后減小。綜上所述本題選A。3．如圖所示，依據(jù)α粒子散射試驗，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的等勢線，實線表示一個α粒子的運動軌跡。在α粒子從a運動到b，再運動到c的過程中，下列說法中正確的是(C)A．動能先增大，后減小B．電勢能先減小，后增大C．電場力先做負功，后做正功，總功等于零D．加速度先變小，后變大解析：依據(jù)盧瑟福提出的核式結(jié)構(gòu)模型，原子核集中了原子的全部正電荷，即原子核外的電場分布與正點電荷電場類似。α粒子從a運動到b，電場力做負功，動能減小，電勢能增大；從b運動到c，電場力做正功，動能增大，電勢能減?。籥、c在同一條等勢線上，則電場力做的總功等于零，A、B錯誤，C正確；a、b、c三點的場強關(guān)系Ea＝Ec<Eb，故α粒子的加速度先變大，后變小，D錯誤。4．關(guān)于α粒子散射試驗，下列說法正確的是(AC)A．在試驗中，視察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來自帶正電的核和核外電子，當(dāng)α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；當(dāng)α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C．試驗表明：原子中心有一個微小的核，它占有原子體積的微小部分D．試驗表明：原子中心的核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質(zhì)量解析：在α粒子散射試驗中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運動，說明α粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對原子來講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A、C正確；極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明受到金原子核明顯作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏轉(zhuǎn)，而金原子核未動，說明金原子核的質(zhì)量和電荷量遠大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，電子的質(zhì)量遠小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會有明顯偏轉(zhuǎn)，故B、D錯誤。二、非選擇題5．氫原子核外電子質(zhì)量為m，繞核運動的半徑為r，繞行方向如圖所示，則電子在該軌道上運動的加速度大小為__eq\f(ke2,mr2)__，假設(shè)核外電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流，則這一等效電流的值為__eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr))__，若在垂直電子軌道平面加上一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面對里，則電子繞核運動的軌道半徑將__減小__。(填“增大”或“減小”)解析：依據(jù)庫侖力供應(yīng)電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力?？芍簁eq\f(e2,r2)＝ma∴a＝eq\f(ke2,mr2)設(shè)電子運動周期為T，則keq\f(e2,r2)＝meq\f(4π2,T2)r電子繞核的等效電流：I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(e,T)＝eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr))若在垂直電子軌道平面加上一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面對里，電子的向心力增大，將做近心運動，所以電子繞核運動的軌道半徑將減小。6．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＝eq\f(1,7300)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更；(2)α粒子與金原子核碰撞后的速度變更。答案：(1)－2.7×10－4v0(2)－1.96v0解析：α粒子與靜止的粒子發(fā)生彈性碰撞，動量和能量均守恒，由動量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′由能量守恒eq\f(1,2)mα