人教版 (新课标)选修310 实验：测定电池的电动势和内阻练习题

 www.ks5u.com学业分层测评(十)

 (建议用时：45分钟)

 [学业达标]

1．对α 粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(　　)

A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜

B．金箔的厚度对实验无影响

C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象

D．实验装置放在空气中和真空中都可以

E．实验装置必须放在真空中

【解析】　若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错．若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C对．若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D错，E对．

【答案】　ACE

2．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用

B．α粒子一直受到原子核的斥力作用

C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用

D．α粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大

E．α粒子在靠近原子核的过程中，α粒子和原子核组成的系统能量不变

【解析】　α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变．故DE正确．

【答案】　BDE

3．关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是(　　)

A．原子是一个质量分布均匀的球体

B．原子的质量几乎全部集中在原子核内

C．原子的正电荷全部集中在一个很小的核内

D．原子核半径的数量级是10－10 m

E．原子核半径的数量级是10－15 m

【解析】　根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、C、E正确．

【答案】　BCE

4．关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　　)

A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转

B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少

C．α粒子离开原子核的过程中，电势能减少

D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小

E．对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出α粒子的大小

【解析】　由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，A错误；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，D正确，E错误；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，B、C正确．

【答案】　BCD

5．如图18­2­4所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　)

图18­2­4

A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小

B．α粒子在B处的速度最大

C．α粒子在A、C处的速度大小相等

D．α粒子在B处速度比在C处速度小

E．α粒子在A、C两处的电势能相等

【解析】　由能量守恒定律可知，对于A、B、C三点，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能相同，故动能也相同，则A、C两点速率相同，C、E正确；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D正确，A、B错误．

【答案】　CDE

6．1911年，卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了________(选填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核式结构模型．若用动能用1 MeV的α粒子轰击金箔，其速度约为________m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10－27 kg,1 MeV＝1×106 eV)

【解析】　设α粒子的速度为v，Ek＝mv2，则v＝＝ m/s≈6.9×106 m/s.

【答案】　大　6.9×106

7．如图18­2­5所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100 V．一个α粒子以2.5×105 m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小(已知mα＝6.64×10－27 kg)．

图18­2­5

【解析】　α粒子在由A到B的过程中，满足－2eUNM＝mαv2－mαv

由此得v＝≈2.3×105 m/s.

【答案】　2.3×105 m/s

8．速度为107 m/s的α粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若α粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原α粒子动能的多少？

【解析】　当两者速度相同时相距最近，由动量守恒，得

mαv0＝(mα＋m铝)v解得v＝＝v0

所以＝＝.

【答案】　

[能力提升]

9．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图18­2­6中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么该原子核的位置在________区域. 【导学号：66390031】

图18­2­6

【解析】　α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹．

【答案】　①

10．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型……如图18­2­7甲、乙所示，都采用了________方法．

甲：枣糕模型　　　乙：行星模型

图18­2­7

【答案】　类比推理

11．在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝k，r为距点电荷的距离．α粒子质量为6.64×10－27 kg). 【导学号：66390032】

【解析】　当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2＝k.

d＝

＝m

≈2.7×10－14m.

【答案】　2.7×10－14m

12．已知电子质量为9.1×10－31 kg，带电荷量为－1.6×10－19 C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流. 【导学号：66390033】

【解析】　由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供．

根据＝k，得

v＝e＝1.6×10－19× m/s

≈2.19×106 m/s；

其动能Ek＝mv2＝×9.1×10－31×(2.19×106)2 J≈2.18×10－18 J；

运动周期T＝

＝ s

≈1.53×10－16 s；

电子绕核运动形成的等效电流

I＝＝＝ A≈1.05×10－3 A.

【答案】　2.19×106 m/s　2.18×10－18 J　1.53×10－16 s　1.05×10－3 A