高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性3 原子的核式结构模型练习题

课时跟踪训练（十五）  原子的核式结构模型

A级—双基达标

1．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子(　　)

A．全部穿过或发生很小角度偏转

B．绝大多数发生很大角度偏转，甚至被弹回，只有少数穿过

C．全部发生很大角度偏转

D．绝大多数穿过，少数发生较大角度偏转，极少数甚至被弹回

解析：选D　当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故D正确，A、B、C错误。

2．[多选]下列说法正确的是(　　)

A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 176 634×10－19 C

B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的

C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍

D．通过实验测得电子的比荷及其电荷量e的值，就可以确定电子的质量

解析：选BD　电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，选项A、C错误，选项B正确。测出比荷的值和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故选项D正确。

3．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)

A．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性

B．只有少数的α粒子发生大角度偏转

C．根据该实验估算出原子核的直径约为10－10 m

D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转

解析：选B　α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，根据α粒子散射实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故A错误，B正确；原子核的直径数量级为10－15 m～10－14 m，故C错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，α粒子与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误。

4．[多选]在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子(　　)

A．更接近原子核

B．更远离原子核

C．受到一个以上的原子核作用

D．受到原子核较大的冲量作用

解析：选AD　由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并不是由于受到多个原子核作用造成的，C错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对。

5．关于α粒子散射实验(　　)

A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转

B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少

C．α粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加

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

解析：选D　由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍沿原方向前进。只有极少数发生大角度的偏转，从α粒子的散射实验的数据可以估算出原子核直径的大小约为10－15 m～10－14 m。由此可知A错误，D正确；α粒子向原子核射去，当α粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少，所以选项B、C都错。

6.

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中实线所示。图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过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α粒子的作用，则该原子核所在的区域可能是(　　)

A．①　　　　　　　　　　　 B．②

C．③   D．④

解析：选A　卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以原子核可能在①区域，故A正确，B、C、D错误。

7.

如图所示为汤姆孙阴极射线管的构造简图，将两极间加有一定电压的阴极射线管置于U形磁铁两极之间，分析左端射入的电子束可知(　　)

A．增大加速电压，观察到的偏转现象将更加明显

B．减小磁感应强度，观察到的偏转现象将更加明显

C．电子束向下偏转

D．若将粒子源更换为α粒子源，磁场中粒子束偏转方向不变

解析：选C　由R＝可知，增大加速电压从而增大电子的速度，增大电子做圆周运动的半径，偏转将不明显，减小磁场的磁感应强度，也增大电子的偏转半径，从而使偏转不明显，故A、B选项均错误；电子由左向右运动，由左手定则可以确定电子将向下偏转，C正确；若将粒子源换为α粒子源，因α粒子带正电，由左手定则可知，α粒子将向上偏转，选项D错误。

8．[多选]如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)

A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点

B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转

C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转

D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转

解析：选AC　阴极射线是电子流，电子在电场中所受电场力与电场方向相反，可知选项C正确，B错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，选项D错误；当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确。

9．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置

的水平金属板，A板带正电，B板带负电，从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中，小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电荷量，这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(取π＝3.14，g＝9.8 m/s2，e＝1.6×10－19 C)

解析：小油滴质量为m＝ρV＝ρ·πr3

由题意得mg＝Eq

联立解得q＝

＝ C

＝8.02×10－19 C

小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为

n＝＝＝5倍。

答案：8.02×10－19 C　5倍

B级—选考提能

10.

如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是(　　)

A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线

B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转

C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性

D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱

解析：选C　没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直线运动，A选项错误；电子束在阴极射线管中从左到右运动，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下偏转，B选项错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，C选项正确；施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场强弱，D选项错误。

11．[多选]如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转。下列说法中正确的是(　　)

A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点

B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里

C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里

D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小

解析：选AC　偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确。由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确。由R＝可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误。

12．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，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，α粒子质量为6.64×10－27 kg)。

解析：当α粒子向原子核运动时，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

得d＝＝m

＝2.7×10－14 m。

答案：2.7×10－14 m