人教版 (2019)选择性必修 第三册3 原子的核式结构模型课后测评

第四章  原子结构和波粒二象性

3  原子的核式结构模型

【基础巩固】

1.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在 (　　)

A.电子　　　　　　        　B.中子

C.质子                 D.原子核

解析:卢瑟福在α粒子散射实验中观察到绝大多数α粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向,只有极少数的α粒子发生了大角度的偏转,说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质,将其称为原子核.故D正确.

答案:D

2.卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一模型建立的基础是 (　　)

A.电子的发现

B.中子的发现

C.α粒子散射实验

D.光电效应实验

解析:卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,故C正确,A、B、D错误.

答案:C

3.(多选)关于原子的核式结构模型,下列说法正确的

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的向心力是由原子核对它的库仑力提供的

C.原子的全部电荷和质量都集中在原子核里

D.原子核的直径的数量级是10-10 m

解析:因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,而原子核又很小,所以原子内绝大部分区域是“空”的,A正确,C错误.电子绕原子核做圆周运动时,原子核与电子间的库仑引力为电子提供向心力,B正确.原子核直径的数量级是10-15 m,原子直径的数量级是10-10 m,D错误.

答案:AB

4.(多选)用α粒子轰击金箔,α粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示,则α粒子的路径可能

是 (　　)

A.a                      B.b

C.c                      D.a、b、c都是不可能的

解析:α粒子偏转的原因是原子核对其有库仑斥力的作用,离核越近,斥力越大,偏转越明显,当与原子核发生正碰时,由于α粒子质量较小而反弹.结合题图知,A、C正确.

答案:AC

5.(多选)1897年,英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是              (　　)

A.J.J.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子流的结论,并求出了阴极射线粒子的比荷

B.J.J.汤姆孙通过对光电效应的研究,发现了电子

C.电子的质量是质子质量的1 836倍

D.J.J.汤姆孙通过研究不同材料的阴极发出的射线及光电效应等现象,说明电子是原子的组成部分,是比原子更小的物质单元

解析:由J.J.汤姆孙发现电子的过程可知,A、D正确,B错误.质子的质量是电子质量的1 836倍,C错误.

答案:AD

6.(多选)下列关于电子的说法正确的是 (　　)

A.发现电子是从研究阴极射线开始的

B.任何原子中均有电子,它是原子的组成部分

C.电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有复杂的结构

D.电子是带正电的,它在电场中受到的静电力方向与电场线的切线方向相同

解析:由电子的发现及其特点知,A、B、C说法正确.电子带负电,其所受的静电力方向与电场线的切线方向相反,D说法错误.

答案:ABC

7.(多选)在α粒子散射实验中,当α粒子穿过金箔时,下列理解正确的是(　　)

A.与金原子核相距较远的α粒子,可能发生大角度偏转

B.与金原子核相距较近的α粒子,可能发生大角度偏转

C.α粒子与金原子核距离最近时,系统的能量最小

D.α粒子与金原子核距离最近时,系统的势能最大

解析:α粒子穿过金箔时,只有少数α粒子可能离核较近,此时金原子核对α粒子的库仑斥力较大,α粒子发生大角度偏转,故A错误,B正确.α粒子与金原子核之间的作用力是库仑斥力,在α粒子向金原子核靠近时,要克服库仑斥力做功,α粒子的动能减小,电势能增大,α粒子与金原子核组成的系统总能量不变,它们距离最近时,系统的势能最大,故C错误,D正确.

答案:BD

8.卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子的核式结构模型,实验装置如图所示,当带电粒子打到荧光屏上时荧光屏上就会产生光斑.为验证α粒子散射实验结论,现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜,则这四处位置一段时间内通过显微镜统计的闪烁次数符合实验事实的是              (　　)

A.2、10、625、1 205

B.1 202、1 305、723、203

C.1 305、25、7、1

D.1 202、1 010、723、203

解析:α粒子散射实验现象是绝大多数粒子穿过金箔后沿原来的方向前进,少数发生大角度偏转,极少数甚至原路返回,所以C正确,A、B、D错误.

答案:C

9.如图所示,电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中,出电场时打在屏上P点,经测量O'、P之间的距离为y0,求电子的比荷.忽略电子所受的重力.

解析:电子在电场中受竖直向下的静电力,电子在电场中做类平抛运动,竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动,水平方向做匀速直线运动.

根据牛顿第二定律和运动学规律得y0=at2,

l=v0t,

eE=ma,

E=,

联立以上各式解得=.

答案:

【拓展提高】

10.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,那么关于该原子核的位置,下列说法正确的是              (　　)

A.可能在①区域              B.可能在②区域

C.可能在③区域              D.可能在④区域

解析:α粒子带正电,原子核也带正电,原子核对靠近它的α粒子产生库仑斥力,故原子核不会在④区域;若原子核在②③区域,则α粒子会向①区域偏;若原子核在①区域,则可能会出现题图所示的轨迹.故A正确.

答案:A

11.(2022·广东深圳)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五个区域,不考虑其他原子核对该α粒子的作用,下列说法正确的是 (　　)

A.α粒子受到引力

B.该原子核的位置可能在①区域

C.根据α粒子散射实验可以估算原子核大小

D.α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动

解析:在α粒子散射实验中,α粒子经过某一原子核附近时受到库仑斥力作用,A项错误;若该原子核处于①区域,在α粒子受到库仑斥力后应该向区域②弯曲,所以该原子核的位置不可能在①区域,B项错误;根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小,C项正确;α粒子受到库仑斥力,在P、Q间的运动不可能为匀速圆周运动,D项错误.

答案:C

12.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,最先测出了电子的电荷量,该实验被称为密立根油滴实验.如图所示,两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接,板间产生匀强电场,方向竖直向下,图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止.

(1)若要测出该油滴的电荷量,需要测出的物理量有　　　　. 

A.油滴质量m

B.两板间的电压U

C.两板间的距离d

D.两板的长度l

(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=　　　　.已知自由落体加速度为g. 

(3)在进行了几百次的测量以后,密立根发现油滴的电荷量虽不同,但都是某个最小电荷量的整数倍,这个最小电荷量被认为是元电荷,其值为e=　 　C. 

解析:(1)平行金属板间存在匀强电场,油滴恰好处于静止状态,静电力与重力平衡,则有mg=qE=,q=,所以需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d.

(2)由(1)中分析知q=.

(3)元电荷e=1.6×10-19 C.

答案:(1)ABC　(2)　(3)1.6×10-19

13.已知金原子序数为79,α粒子离金原子核的最近距离约为2×10-14 m,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,e=1.6×10-19 C,qα=2e,mα=6.64×10-27 kg.

(1)α粒子离金原子核最近时受到的库仑力是多大?

(2)α粒子的最大加速度为多大?

解析:(1)根据库仑定律得

F=k=k,

解得F=91.008 N.

(2)根据牛顿第二定律得

a==1.37×1028 m/s2.

答案:(1)91.008 N　(2)1.37×1028 m/s2

【挑战创新】

14.在物理学发展的进程中,人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究,获得正确的理论认识.下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的

是 (　　)

A                           B

C                           D

解析:A选项所示的实验是双缝干涉实验,该实验说明了光具有波动性,故A错误.B选项所示的实验是光电效应实验,该实验说明了光具有粒子性,故B错误.C选项所示的实验描述的是电磁波的发射与接收,该实验与原子核无关,故C错误.D选项所示的实验是卢瑟福的α粒子散射实验,卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构模型,故D正确.

答案:D