2024-2025學年高中物理第18章原子結構第2節(jié)原子的核式結構模型練習含解析新人教版選修3-5

PAGE5-原子的核式結構模型基礎夯實一、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期段考)在α粒子散射試驗中，使少數α粒子發(fā)生大角度偏轉的作用力應屬于(B)A．萬有引力 B．庫侖力C．安培力 D．洛倫茲力解析：使少數α粒子發(fā)生大角度偏轉的作用力是原子核對α產生的庫侖力，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α粒子發(fā)生大角度偏轉的緣由是(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構模型，盧瑟福認為只有原子的幾乎全部質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．關于原子結構，湯姆孫提出棗糕模型、盧瑟福提出行星模型……如圖所示，都采納了類比推理的方法，下列事實中，主要采納類比推理的是(C)A．人們?yōu)楸阌谔接懳矬w的運動而建立的質點模型B．伽利略從教堂吊燈的搖擺中發(fā)覺擺的等時性規(guī)律C．庫侖依據牛頓的萬有引力定律提出庫侖定律D．托馬斯·楊通過雙縫干涉試驗證明光是一種波解析：質點的模型是一種志向化的物理模型，是為探討物體的運動而建立的；伽利略的擺的等時性是通過自然現(xiàn)象發(fā)覺的；庫侖依據牛頓的萬有引力定律提出庫侖定律是用類比推理；托馬斯·楊是通過試驗證明光是一種波，是建立在事實的基礎上的。5．α粒子散射試驗中，當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構、動能、電勢能、庫侖定律及能量守恒等學問點。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期期末)關于α粒子散射試驗及核式結構模型，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α粒子穿過金箔后不發(fā)生偏轉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D．α粒子散射試驗否定了核式結構模型解析：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α粒子穿過金箔后不變更方向，只有極少數的粒子發(fā)生大角度偏轉，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，選項C錯誤；α粒子散射試驗建立了原子的核式結構模型，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，關于視察到的現(xiàn)象，下述說法不正確的是(C)A．相同時間內放在A位置時視察到屏上的閃光次數最多B．相同時間內放在B位置時視察到屏上的閃光次數比放在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，但次數極少解析：依據α粒子散射試驗的現(xiàn)象，絕大多數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最多，故A正確，少數α粒子發(fā)生大角度偏轉，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α粒子散射試驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型。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：依據盧瑟福提出的核式結構模型，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??；a、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三點的場強關系Ea＝Ec<Eb，故α粒子的加速度先變大，后變小，D錯誤。4．關于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α粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進，極少數發(fā)生了較大角度的偏轉B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉；當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉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量解析：在α粒子散射試驗中，絕大多數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，原子內大部分空間是空的，故A、C正確；極少數發(fā)生大角度偏轉，說明受到金原子核明顯作用的空間在原子內很小，α粒子偏轉，而金原子核未動，說明金原子核的質量和電荷量遠大于α粒子的質量和電荷量，電子的質量遠小于α粒子，α粒子打在電子上，α粒子不會有明顯偏轉，故B錯誤，D錯誤。二、非選擇題5．氫原子核外電子質量為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：依據庫侖力供應電子繞核旋轉的向心力?？芍簁eq\f(e2,r2)＝ma∴a＝eq\f(ke2,mr2)設電子運動周期為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，將做向心運動，所以電子繞核運動的軌道半徑將減小。6．假設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，電子質量me＝eq\f(1,7300)mα，金原子核質量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)