鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第4章 原子结构第2节 原子的核式结构模型同步训练题

4.2原子的核式结构模型 课时作业（解析版）

一、选择题

1．原子核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的（　　）

A．光电效应现象 B．氢原子光谱实验

C．粒子散射实验 D．汤姆孙研究阴极射线时发现电子

2．下列有关物理学史的描述，正确的是（　　）

A．伽利略通过实验证实了力是维持物体运动的原因

B．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子束的衍射实验，证实了电子具有波动性

C．卢瑟福通过粒子散射实验，指出了原子核内部具有复杂的结构

D．奥斯特最早研究电磁感应现象，并发现感应电动势与磁通量变化率成正比

3．在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其主要原因是（　　）

A．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力的作用

B．正电荷在原子中是均匀分布的

C．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上

D．原子是可再分的

4．解决物理疑问的过程，往往伴随新理论的建立，在物理学史中，下列现象与物理新理论的建立不存在必然联系的是（　　）

A．光电效应现象与光子说

B．行星绕太阳运动与万有引力

C．粒子散射现象与原子的核式结构

D．电流的磁效应现象与楞次定律

5．物理学的研究推动了科学技术的发展，促进了人类文明的进步。下列关于物理学史的说法正确的是（　　）

A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“枣糕模型”

B．法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘

C．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量

D．爱因斯坦发现了光电效应规律，首先提出了能量量子化的观点

6．下列说法中能说明电子是一切原子的组成部分的是（　　）

A．电子的质量小

B．电子带负电

C．从各种原子中得到的电子，其质量和电荷量都一样

D．电子的质量比氢原子的质量小

7．在粒子散射实验中，当在粒子最接近金原子核时，关于描述粒子的有关物理量情况正确的是（　　）

A．动能最大

B．势能最小

C．势能最大

D．粒子与金原子核组成的系统能量最小

8．下列对原子结构的认识中，错误的是（　　）

A．原子中绝大部分是空的，原子核很小

B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力

C．原子的全部正电荷都集中在原子核里

D．原子核的直径大约为

9．以下叙述正确的是（　　）

A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子核还可以再分

B．牛顿通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量

C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果

D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果

10．有关物理学史的描述，下列说法中正确的是（　　）

A．年轻的爱因斯坦最早认识到能量子的意义

B．法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律

C．为了研究自由落体运动，伽利略建立了平均速度、加速度和力等概念

D．汤姆逊发现了电子，并提出了原子核式结构

11．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑α粒子跟电子的碰撞，这是因为（  ）

A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它

B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小可以忽略

C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消

D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零

12．如图所示为粒子散射实验的装置图，关于这个实验，以下说法正确的是（　　）

A．整个实验装置需在真空中完成

B．大多数粒子穿过金箔后，运动方向发生了大角度偏转

C．卢瑟福分析了实验现象和数据后，提出了原子核的结构模型

D．根据粒子散射实验的数据可以估算原子核的大小

13．下列说法中正确的是(　　)

A．火箭利用周围空气提供的动力飞行

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型

C．铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期

D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，反应过程中要吸收能量

14．下列说法正确的是（   ）

A．居里夫妇发现了铀和含铀矿物的天然放射现象

B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大．

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．

D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成.

E.赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象——光电效应．

二、解答题

15．二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。

(1)如图1所示，有两个粒子均以速度射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图；

(2)如图2所示，一个粒子以速度射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子受到周边其他金原子的作用，可将粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大的粒子发生弹性碰撞。请推导说明粒子与金原子核作用后速度的大小和方向；

(3)实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过90°）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设：

①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体；

②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成；

③各层原子核前后不互相遮蔽；

④大角度偏转是粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为，且。

a.请估算金原子核的直径；

b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。

16．散射的α粒子有极少数偏转角超过，有的甚至被原路弹回，偏转角几乎达到。请你猜想一下原子内部正电荷的分布情况。

参考答案

1．C

【详解】

原子的核式结构学说是卢瑟福通过α粒子散射实验提出的，光电效应实验说明光具有粒子性，氢原子光谱实验解释了原子发光频率为分立值，故C正确，ABD错误。

故选C。

2．B

【详解】

A．伽利略通过实验合理的推理认为“力是改变物体运动状态的原因”，而不是维持物体运动的原因，故A错误；

B．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子束的衍射实验，证实了电子具有波动性，故B正确；

C．卢瑟福通过粒子散射实验，指出了原子内部具有复杂的结构，故C错误；

D．奥斯特最早发现了电流的磁效应，揭开了研究电与磁关系的序幕，但他没有发现电磁感应现象，电磁感应现象是法拉第最早发现的，故D错误。

故选B。

3．C

【详解】

粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故C正确，ABD错误。

故选C。

4．D

【详解】

A．爱因斯坦提出了光子说解释了光电效应现象，A不符合题意；

B．行星绕太阳运动是由万有引力提供向心力的，两者之间有联系，B不符合题意；

C．卢瑟福根据粒子散射实验现象提出原子核式结构模型，C不符合题意；

D．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在着某种联系；俄国物理学家海因里希·楞次在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律，两者没有必然联系，D符合题意。

故选D。

5．B

【详解】

A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“核式结构模型”，A项错误；

B．法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘，B项正确；

C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，C项错误；

D．爱因斯坦发现了光电效应规律，普朗克首先提出了能量量子化的观点，D项错误。

故选B。

6．C

【详解】

各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，从各种原子中得到的电子，其质量和电荷量都是一样的，说明所有原子中都有电子，且所有原子不显电性，是因为电子所带电性和电量与荷内质子相反。

故选C。

7．C

【详解】

粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距高减小时，库仑力做负功，故粒子动能减小，电势能增加。系统的能量守恒。

故选C。

8．D

【详解】

BC．原子由位于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，故BC正确，不符合题意；

AD．根据α粒子散射实验知原子核半径数量级为10−15m，而原子半径的数量级为10−10m，原子是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的；故A正确，不符合题意；D错误，符合题意。

本题选错误的，故选D。

9．D

【详解】

A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子的核式结构，A错误；

B．卡文迪许通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量，B错误；

C．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果，C错误；

D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果，D正确。

故选D。

10．A

【详解】

A．爱因斯坦最早把能量子引入的物理学，并成功解释光电效应，故A正确；

B．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯得出了法拉第电磁感应定律，故B错误；

C．伽利略用独特的方法进行了“理想斜面实验”建立了平均速度、加速度和瞬时速度等概念，故C错误；

D．汤姆逊发现了电子，卢瑟福提出了原子核式结构，故D错误。

故选A。

11．BD

【详解】

AB．α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰，α粒子几乎不损失能量，A错误，B正确；

C．α粒子跟各个电子碰撞的效果不会相互抵消，C错误；

D．电子在核外均匀分布，对α粒子的库仑引力的合力几乎为零，不会改变α粒子的运动轨迹，D正确。

故选BD。

12．AD

【详解】

A．为避免空气的影响，整个实验装置需在真空中完成，A正确；

B．大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向继续前进，不改变运动方向，B错误；

C．卢瑟福分析了实验现象和数据后，提出了原子的核式结构模型，C错误；

D．只有极少数粒子发生大角度的偏转，说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，故根据粒子散射实验的数据可以估算原子核的大小，D正确。

故选AD。

13．BC

【解析】

【详解】

A．火箭通过喷气，利用反冲飞行．故A项错误．

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型．故B项正确．

C．原子核的半衰期由原子核内部因素决定，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期．故C项正确．

D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，但是反应过程中放出能量．故D项错误．

故选BC。

点睛：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期．放射性元素的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．

14．BCE

【详解】

A．贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，故A错误；

B．氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，故B正确；

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性，故C正确；

D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出原子核式结构学说，故D错误；

E．赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象--光电效应，故E正确；

故选BCE.

15．(1) ；(2)碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反；(3) a.；b.不合理

【详解】

(1)如图，靠仅原子核的偏转角度大一些。

(2)设粒子质量为m，金原子核质量为M，碰撞后，粒子速度为v1，金原子核速度为v2。

弹性碰撞，动量守恒

根据能量守恒

解得

由题意，因此，即碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反。

(3)a．金箔厚度为L，金原子直径为D，由假设，金原子层数

粒子发生大角度偏转可以认为碰上了金原子核，根据统计规律和概率

可以估算出

b．如果可认为各层原子核前后不互相遮蔽，则

代入数据，可得

不满足，因此“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”的假设不合理。

16．原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上

【详解】

原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动。若原子内部的正电荷在原子内均匀分布，则不会出现只有极少数α粒子发生大角度散射的现象，说明原子的正电荷不是均匀分布的，即可猜想原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上。