物理选修32 原子的核式结构模型练习

这是一份物理选修32 原子的核式结构模型练习，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)
1．(重庆一中2015～2016学年高二下学期期中)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eq \x(导学号 96140273)( )
A．全部穿过或发生很小偏转
B．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过
C．全部发生很大偏转
D．绝大多数穿过，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
答案：D
解析：α粒子散射实验的现象是：绝大多数穿过，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转有的甚至被弹回，故只有选项D正确。
2．在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是eq \x(导学号 96140274)( )
A．正电荷在原子中是均匀分布的
B．原子的正电荷以及绝大部分质量都集中在一个很小的核上
C．原子中存在带负电的电子
D．原子核中有中子存在
答案：B
解析：α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，卢瑟福认为只有原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的区域，才有可能出现α粒子的大角度散射，选项B正确。
3．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型……如图所示，都采用了类比推理的方法，下列事实中，主要采用类比推理的是eq \x(导学号 96140275)( )
A．人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型
B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律
C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律
D．托马斯·杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
答案：C
解析：质点的模型是一种理想化的物理模型，是为研究物体的运动而建立的；伽利略的摆的等时性是通过自然现象发现的；托马斯·杨是通过实验证明光是一种波，是建立在事实的基础上的。
4．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。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是eq \x(导学号 96140276)( )
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粒子运动到b时受到的库仑斥力较大
C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大
D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
答案：BD
解析：汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子，A错；α粒子出现大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用B对；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后变小，C错D对。
二、非选择题
5．(湖北省部分重点中学2015～2016学年高二下学期期中)关于原子的结构，物理史上有三种具有代表性的模型，即汤姆孙的枣糕模型、卢瑟福的________模型和玻尔的原子模型。eq \x(导学号 96140277)
答案：核式结构
解析：关于原子的结构，物理史上有三种具有代表性的模型，即汤姆孙的枣糕模型、卢瑟福的核式结构模型和玻尔的原子模型。
6．如图所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100V。一个α粒子以2.5×105m/s的速率从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小。(已知mα＝6.64×10－27kg)eq \x(导学号 96140278)
答案：2.3×105m/s
解析：α粒子从A点运动到B点，库仑力做的功
WAB＝qUMN＝－qUNM，
由动能定理WAB＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,A) ，故vB＝eq \r(v\\al(2,A)－\f(2qUNM,m))
＝eq \r(2.52×1010－\f(2×2×1.6×10－19×100,6.64×10－27))m/s
≈2.3×105m/s
能力提升
一、选择题(单选题)
1．关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是eq \x(导学号 96140279)( )
A．该实验在真空环境中进行
B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动
C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光
答案：D
解析：本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验基础上，才能找出错误选项。
2．(毫州2014～2015学年高二下学期检测)如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的是eq \x(导学号 96140280)( )
A．1305、25、7、1B．202、405、625、825
C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、203
答案：A
解析：根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A符合事实。
3．卢瑟福α粒子散射实验的结果eq \x(导学号 96140281)( )
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．证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里
D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
答案：C
解析：α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子。
4．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eq \x(导学号 96140282)( )
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
答案：C
解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的1/7300，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就象一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故答案为C。
5．如图所示，根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是eq \x(导学号 96140283)( )
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
答案：C
解析：根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似。α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系Ea＝Ec二、非选择题
6．氢原子核外电子质量为m，绕核运动的半径为r，绕行方向如图所示，则电子在该轨道上运动的加速度大小为________，假设核外电子绕核运动可等效为一环形电流，则这一等效电流的值为________，若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则电子绕核运动的轨道半径将________。(填“增大”或“减小”)eq \x(导学号 96140284)
答案：eq \f(ke2,mr2) eq \f(e2,2πr)eq \r(\f(k,mr)) 减小
解析：根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力。可知：
keq \f(e2,r2)＝ma ∴a＝eq \f(ke2,mr2)
设电子运动周期为T，则keq \f(e2,r2)＝meq \f(4π2,T2)r
电子绕核的等效电流：I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(e,T)＝eq \f(e2,2πr)eq \r(\f(k,mr))
若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，电子的向心力增大，将做向心运动，所以电子绕核运动的轨道半径将减小。
7．假设α粒子以速率v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰，电子质量me＝eq \f(1,7300)mα，金原子核质量mAu＝49mα。求：eq \x(导学号 96140285)
(1)α粒子与电子碰撞后的速度变化；
(2)α粒子与金原子核碰撞后的速度变化。
答案：(1)－2.7×10－4v0 (2)－1.96v0
解析：α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，动量和能量均守恒，
由动量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′，
由能量守恒eq \f(1,2)mαveq \\al(2,0)＝eq \f(1,2)mαv1′2＋eq \f(1,2)mv2′2，
解得v1′＝eq \f(mα－m,mα＋m)v0，
速度变化Δv＝v1′－v0＝－eq \f(2m,mα＋m)v0。
(1)与电子碰撞，将me＝eq \f(1,7300)mα代入得
Δv1≈－2.7×10－4v0；
(2)与金原子核碰撞，将mAu＝49mα代入得
Δv2＝－1.96v0。