高中人教版 (2019)原子的核式结构模型课时作业

这是一份高中人教版 (2019)原子的核式结构模型课时作业，共5页。
知识点一：电子的发现
1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光．
2．汤姆孙的探究
根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子．
3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19C(保留两位有效数字)．
4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍．
5．电子的质量me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为eq \f(mp,me)＝1836.
知识点二：原子的核式结构模型
1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”，如图
2.卢瑟福的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．
知识点三：α粒子散射实验：
(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中．
(2)实验现象
①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进；
②少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”．
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型．
3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动．
三、原子核的电荷与尺度
1．原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的．
2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数．
3．原子核的大小：用核半径描述核的大小．一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多．
[典型例题、易错易混点剖析]
易错易混点1 对阴极射线的认识
易错易混点辨析:(1)对阴极射线本质的认识——两种观点
①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射；
②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流；
(2)阴极射线带电性质的判断方法
①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质；
②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质。
(3)实验结果：根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。
2．电子发现的意义
(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒；
(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分；
(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。
例题1.电子的发现揭示了（ ）
A．原子可再分B．原子具有核式结构
C．原子核可再分D．原子核由质子和中子组成
解析：选A，电子的发现，不仅揭示了电的本质，而且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；故选A。
例题2.(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )
A．电子是原子核的组成部分
B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C．电子电荷量的数值约为1.602×10－19 C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
解析：选BC，电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的．电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比．
易错易混点2 粒子散射实验实验现象的分析
易错易混点辨析：(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变；
(2)少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量比它本身大得多的物质的作用．汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射；
(3)绝大多数粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内
例题3.(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( )
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置稍少些
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
解析：选AD,在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数α粒子发生较大偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°，极个别α粒子被反射回来，故B、C错误，D正确．
例题4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半径约为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, AB．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粒子发生了较大的角度偏转；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)，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；C．通过α粒子散射实验估算出原子核半径数量级约为10-15m，故C错误；
D．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，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误。
故选B。
【针对训练】
单选题
1．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞
B．在粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了较大角度的偏转
C．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．通过粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是
2．α粒子散射实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（ ）

A．该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的
B．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
D．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
3．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是（ ）
A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的
B．发生超过90°大角度偏转的α粒子是极少数的
C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小
D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大
4．粒子散射实验被评为世界十大经典物理实验之一，此实验开创了原子结构研究的先河，关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．该实验的数据支持了原子结构的“西瓜模型”
B．粒子散射实验，证明了原子核是可以再分的
C．该实验选用金的原因之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔
D．该实验表明原子中心有一个体积极大的核，它占有原子体积的极大部分
5．卢瑟福指导他的助手进行的α粒子散射实验所用仪器的示意图如图所示。放射源发射的α粒子打在金箔上，通过显微镜观察散射的α粒子。实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数的角度甚至大于90°，于是，卢瑟福大胆猜想（ ）
A．原子半径的数量级是10－10m
B．原子核内存在质子和中子
C．原子内部有体积很小、质量很大的核
D．造成α粒子偏转的主要原因是它受到了原子中电子的作用
6．图是卢瑟福为解释粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A．越接近原子核的粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为粒子质量的，因此电子对粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的粒子将会增多
7．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
8．卢瑟福通过粒子散射实验得出了原子核式结构模型，实验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证粒子散射实验结论，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统计的闪烁次数符合实验事实的是（ ）
A．1605、35、11、1B．1242、1305、723、203
C．2、10、655、1205D．1232、1110、733、203
9．根据α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α粒子散射图，图中实线表示α粒子的运动轨迹。则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与原子核发生了碰撞
C．绝大多数α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．根据α粒子散射实验，还可以知道原子核由质子和中子组成
10．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示是α粒子散射实验的图景，图中实线表示α粒子的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）
A．轨迹3是正确的
B．轨迹2是正确的
C．少部分的α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进
D．α粒子在轨迹3的电势能先减小后增大
11．如图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（ ）
A．放在C位置时屏上观察不到闪光
B．放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次数极少
C．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
D．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多
12．下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明了原子核内部还有复杂结构
B．粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C．粒子散射实验中绝大多数粒子都发生了较大偏转
D．粒子散射实验中有的粒子发生较大偏转，是粒子与原子核发生碰撞所致
13．以下说法正确的是（ ）
A．密立根用摩擦起电的实验发现了电子
B．密立根用摩擦起电的实验测定了电子的电荷量
C．密立根用油滴实验发现了电子
D．密立根用油滴实验测定了电子的电荷量
14．下列关于原子模型及其建立过程叙述正确的是 （ ）
A．阴极射线是电子流，J.J.汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
B．J.J.汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布于球内，电子镶嵌其中;该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代
C．通过α粒子散射实验可以估算出原子核尺度数量级为10-10 m
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核
15．关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线管中的高电压是为了使电子加速
D．阴极射线管中的高电压是为了使电子偏转，使实验现象更明显
16．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为（ ）
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
多选题
17．卢瑟福提出的原子核式结构学说包含的内容有（ ）
A．原子中心有一个很小的核
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上
D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转
18．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔后，根据实验结果提出了原子的核式结构学说。如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd分别表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是（ ）
A．B．
C．D．
19．关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过，有的甚至被弹回，偏转接近
B．原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
C．原子中心的核带有原子的绝大部分正电荷
D．原子中心的核集中了原子的绝大部分质量
20．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，则阴极射线向上偏转
21.如图所示是英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔的实验装置下列关于该实验的描述正确的是
A．粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成
B．该实验揭示了原子有核式结构
C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转
D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
22．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较大
C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小后变大
D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大后变小
23．在粒子散射实验中，如果一个粒子跟金箔中的电子相碰，下列说法正确的是（ ）
A．粒子发生大角度的偏转B．粒子不会发生明显偏转
C．粒子可能被弹回D．粒子能量几乎不变
24．关于粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是（ ）
A．绝大多数粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内分布均匀，受到原子核的排斥力平衡
B．绝大多数粒子沿原方向运动，说明这些粒子受到原子核的排斥力很小，原子内大部分空间是空的
C．极少数粒子发生大角度偏转，说明这些粒子受到原子核的排斥力比较大，原子几乎全部质量和全部正电荷集中在原子内很小空间
D．极少数粒子发生大角度偏转，说明这些粒子受到原子核外电子很大的排斥力
25．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是（ ）
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
C．卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象肯定了汤姆孙的“枣糕模型”
D．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
26．粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．荧光屏在B位置的亮斑比A位置多
B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
C．荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少
D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内
27．物理实验助推物理学理论的发展。对以下实验的表述，说法正确的是（ ）
A．图甲：密立根通过油滴实验测量了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化
B．图乙：库仑通过扭秤实验发现了点电荷间的作用规律，并测量了静电力常量
C．图丙：卢瑟福根据粒子散射实验的现象提出了原子核式结构模型
D．图丁：汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，揭示了原子具有内部结构
28．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，则阴极射线向上偏转
29.如图所示，一只阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的轨迹往下偏，则( )
A．导线中的电流由A流向B
B．阴极射线管处磁场方向垂直纸面向里
C．若要使电子束的轨迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的轨迹与AB中的电流方向无关
如图是密立根油滴实验的示意图．油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是( )
A．油滴带负电
B．油滴质量可通过天平来测量
C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量
D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍
非选择题
31．人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。
（1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是________（填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“________模型”；
（2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。下列对此实验与模型的说法，正确的是________。
A．α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，主要是因为电子的质量太小
C．极少数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转，是因为其受到金原子核的强库仑斥力
D．α粒子散射实验说明了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
32．美国物理学家密立根通过研究带电油滴在平行金属板间的运动，比较准确地测定了元电荷，获得了1923年的诺贝尔物理学奖。其实验原理可简化为如图所示的模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为U的恒定电源两极相连，平行金属板A、B间距为d，两板间存在竖直方向的匀强电场，喷雾器喷出带同种电荷的油滴，少数油滴通过金属板A的小孔进入平行金属板间，油滴进入金属板间后，有的油滴刚好悬浮不动。
（1）已知金属板A带正电，金属板B带负电，则平行金属板A、B间的电场方向______（填“竖直向上”或“竖直向下”），油滴带______（填“正电”或“负电”）。
（2）若已知两板间的电场强度大小为，悬浮油滴的质量为m，重力加速度大小为g，忽略空气对油滴的影响，则悬浮油滴带的电荷量为______。
（3）现在公认的元电荷的值______C。
33.如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
(2)推导出电子比荷的表达式．
核心素养
学习目标
物理观念
知道原子核式结够模型，体会物理模型建立的艰辛
科学思维
通过a粒子散射实验，知识通过宏观分析研究微观世界的方法
科学探究
通过观察电子的发现过程实验和a粒子散射实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法
科学态度
与责任
体会研究微观世界的一种科学方法，以及在科学方法论中的重要意义。学习老科学家们的艰苦奋斗的精神，激发学生学习热情