高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册原子的核式结构模型练习题

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培优第一阶——基础过关练
一、单选题
1．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有（ ）
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷
C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
【答案】D
【详解】A．汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，选项A错误；B．密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷，选项B错误；C．卢瑟福提出的原子核式结构模型解释原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，选项C错误；D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项D正确。故选D。
2．关于卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是（ ）
A．在原子中心有一很小的带负电的核B．原子的全部质量都集中在原子核里
C．电子在核外不停地绕核运动D．电子绕核运动的向心力由核力提供
【答案】C
【详解】AB．在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故AB错误；C．带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故C正确；D．电子绕核运动的向心力由库仑力提供，故D错误。故选C。
3．在物理学发展历程中，科学家们通过对某些重要实验进行认真的观察和深入的研究，最终获得了正确的理论认识。下列图示的实验中，能说明原子具有核式结构的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】A．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故A错误；B．卢瑟福的粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故B正确；C．阴极射线实验，发现了电子，故C错误；D．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故D错误。故选B。
4．许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。如图是科学史上一个著名的实验，以下说法正确的是（ ）
A．此实验是库仑测量油滴电荷量的实验
B．此实验是法拉第测量电子电荷量的实验
C．通过此油滴实验直接测定了元电荷的数值
D．通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，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
【答案】D
【详解】题图为密立根油滴实验的示意图，密立根通过油滴实验直接测定了油滴的电荷量。通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，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。故选D。
5．粒子以某一初速度接近重金属核，其运动轨迹如图所示，M、N、Q为轨迹上的三点，N点离重金属核最近，Q点比M点离重金属核更远。在重金属核产生的电场中，下列说法正确的是（ ）
A．N点的电场强度比Q点小
B．N点的电势最高
C．粒子从Q点运动到M点过程中，电势能减小
D．粒子从Q点运动到M点过程中，速度一直减小
【答案】B
【详解】A．由点电荷电场的电场强度公式可得离重金属核最近的N点电场强度最大，故A错误；
B．离正点电荷场源最近的N点的电势最高，B正确；CD．粒子为氦原子核，故带正电，又因为，所以从Q点运动到M点过程中，电场力先做负功再做正功，粒子的速度先减小再增加，电势能先增大再减小，故C、D错误。故选B。
6．下列选项不正确的是（ ）
A．图甲：证明了大气压的存在B．图乙：利用了连通器原理
C．图丙：说明分子间存在引力D．图丁：此模型是道尔顿提出的
【答案】D
【详解】A．当罐内的水蒸气变为水时，罐内气体减少，气压降低，小于外界大气压。罐内外形成了压力差，铁罐在压力差的作用下被压瘪，证明了大气压的存在，故A正确，不符合题意；B．透明软管的两端开口，底部连通符合连通器的特点，故工人师傅用灌有水的透明软管检查两点是否在同一水平面上，用到连通器原理，故B正确，不符合题意；C．将接触面被削平的两个铅块用力压紧，可以使它们结合在一起，即便在下端悬挂一定质量的重物也不分开。这个实验说明分子之间存在相互作用的引力，故C正确，不符合题意；
D．物理学家卢瑟福和他的同事们根据α粒子散射实验，提出了类似于行星绕日的原子核式结构模型，故D错误，符合题意。本题选错误选项，故选D。
二、多选题
7．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验。关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．光电效应实验表明光具有波粒二象性
C．电子的发现揭示了原子可以再分
D．康普顿效应证实了光具有粒子性
【答案】CD
【详解】A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子具有核式结构，故A错误；B．光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，故B错误；C．电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒，原子可以再分，故C正确；D．康普顿效应证实了光具有粒子性，故D正确。故选CD。
8．英国物理学家J.J.汤姆孙通过对阴极射线的实验研究，发现（ ）
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．J.J.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
【答案】AD
【详解】A．阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确；B．阴极射线带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷受力情况不相同，B错误；C．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误；D．J.J.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量，最早测出阴极射线粒子的电荷量是美国物理学家密立根，D正确。故选AD。
9．汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现（ ）
A．阴极射线在电场中受力方向与电场方向相反
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．阴极射线的比荷比氢离子的比荷大得多
【答案】AD
【详解】A．阴极射线带负电，在电场中受力方向与电场方向相反，故A正确；B．阴极射线带负电，则阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相反，故B错误；C．不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，故C错误；D．汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍，故D正确。故选AD。
10．下列四幅图涉及的物理知识，说法正确的是（ ）
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图乙：康普顿效应说明光子具有粒子性，光子不但具有能量，还有动量
C．图丙：汤姆生研究粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
D．图丁：玻尔研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流
【答案】AB
【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；B．康普顿效应、光电效应说明光具有粒子性，光子具有能量，康普顿效应还表明光子具有动量，故B正确；C．卢瑟福研究粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故C错误；D．汤姆孙研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流，故D错误。故选AB。
培优第二阶——拓展培优练
11．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箱，研究粒子被散射的情况，实验用高速的射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数粒子发生角度较大的偏转，大约有的粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角接近180°，其散射情景如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．实验的目的是想证明原子具有核式结构模型
B．实验中粒子穿过金原子核发生偏转的原因是受到电子对它的库仑力作用
C．极少数粒子发生大角度偏转，是原子内部两侧的正电荷对粒子的斥力不相等造成的
D．由实验数据可以估算出金原子核的直径数量级
【答案】D
【详解】A．实验的目的是想验证汤姆生的“枣糕”模型，但是成了否定它的证据，并提出原子核式结构模型，故A错误；B．实验中粒子穿过金原子核发生偏转的原因是受到原子核（带正电）对它的库仑力作用，离原子核越近，受到的库仑斥力越大，故B错误；C．极少数粒子发生大角度偏转现象，主要是由于粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于粒子的质量和电荷量，粒子接近原子核的机会很小，故C错误；D．根据粒子散射实验可以估算金原子核的直径数量级，故D正确。
故选D。
12．1909年，英国物理学家卢瑟福和他的学生盖革、马斯顿一起进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的粒子穿过金箔前后的运动图景如图所示。卢瑟福通过对实验结果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子结构模型。下列关于“α粒子穿过金箔后”的描述中，正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转
B．少数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进
C．通过α粒子散射实验，确定了原子核半径的数量级为10-15m
D．通过α粒子散射实验，确定了原子半径的数量级为10-15m
【答案】C
【详解】AB．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原来方向前进。少数α粒子穿过金箔后，发生大角度偏转，AB错；CD．通过“α粒子散射实验”卢瑟福确定了原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级为10-10m，不是通过α粒子散射实验确定的，D错误；C正确；故选C。
13．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（ ）
A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的
B．光电效应实验说明了光具有粒子性
C．电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间
【答案】A
【详解】A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是量子化的，只能是某些特定值，A错误；
B．光电效应实验说明了光具有粒子性，B正确；C．衍射是波的特性，电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性，C正确；D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子的质量和正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转，D正确。本题选错误的，故选A。
14．根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为粒子散射图景，图中实线表示粒子的运动轨迹，则关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．根据粒子散射实验可以估算原子大小
B．图中的粒子反弹是因为粒子与金原子核发生了直接碰撞
C．绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
D．图中大角度偏转的粒子的电势能先减小后增大
【答案】C
【详解】A．根据粒子散射实验可以估算原子核的大小，A错误；B．图中的粒子反弹是因为粒子与金原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，B错误；C．绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，C正确；D．图中大角度偏转的粒子，库仑斥力先做负功后做正功，故电势能先增大后减小，D错误。故选C。
15．在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从K出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑，若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果在D、G电场区再加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画），荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：
（1）说明阴极射线的电性；
（2）说明图中磁场沿什么方向；
（3）根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷.
【答案】（1）负电 （2）垂直纸面向里 （3）
【详解】(1)由于阴极射线向上偏转，因此所受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里.
(3)设此射线中的粒子带电荷量为q，质量为m，当射线在间做匀速直线运动时，有
①
当射线在间的磁场中偏转时，有
②
如图所示
同时又有
③
联立①②③得