高中物理人教版5第十八章原子結構1電子的發(fā)現(xiàn) 第十八章第1節(jié)第2節(jié)分層演練鞏固落實

[隨堂達標]1．關于陰極射線的本質，下列說法正確的是()A．陰極射線本質是氫原子B．陰極射線本質是電磁波C．陰極射線本質是電子D．陰極射線本質是X射線解析：選C.陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設，是錯誤的．2．(多選)(2023·杭州高二檢測)下列說法中正確的是()A．湯姆孫精確地測出了電子電荷量e＝17733(49)×10－19CB．電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實驗”測出的C．湯姆孫油滴實驗更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷量是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍D．通過實驗測得電子的比荷及電子電荷量e的值，就可以確定電子的質量解析：選BD.電子的電荷量是密立根通過“油滴實驗”測出的，A、C錯誤，B正確．測出比荷的值eq\f(e,m)和電子電荷量e的值，可以確定電子的質量，故D正確．3．α粒子散射實驗中，使α粒子大角度偏轉的原因是()A．α粒子與原子核外電子碰撞B．α粒子與原子核發(fā)生接觸碰撞C．α粒子發(fā)生明顯衍射D．α粒子與原子核的庫侖斥力作用解析：選D.α粒子與原子核外電子的作用是很微弱的．由于原子核的質量和電荷量很大，α粒子與原子核很近時，庫侖斥力很強，足可以使α粒子發(fā)生大角度偏轉甚至反向彈回，使α粒子散射的原因是庫侖斥力．選項D對．4．(2023·河北宣城三中檢測)盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)．關于α粒子散射實驗的結果，下列說法正確的是()A．說明了質子的存在B．說明了原子核是由質子和中子組成的C．說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里D．說明了正電荷在原子核內均勻分布解析：選C.α粒子散射實驗說明了在原子中心有一個核，它集中了原子全部的正電荷和幾乎全部的質量．故應選C.5．(選做題)湯姆孫1897年用陰極射線管測量了電子的比荷(電子電荷量與質量之比)，其實驗原理如圖所示．電子流平行于極板射入，極板P、P′間同時存在勻強電場E和垂直紙面向里的勻強磁場B時，電子流不會發(fā)生偏轉；極板間只存在垂直紙面向里的勻強磁場B時，電子流穿出平行板電容器時的偏轉角θ＝eq\f(1,15)rad.已知極板長L＝×10－2m，電場強度大小為E＝×104V/m，磁感應強度大小為B＝×10－4T．求電子比荷．解析：無偏轉時，洛倫茲力和電場力平衡，則eE＝evB只存在磁場時，有evB＝meq\f(v2,r)，由幾何關系r＝eq\f(L,sinθ)偏轉角很小時，r≈eq\f(L,θ)聯(lián)立上述各式并代入數(shù)據(jù)得電子的比荷eq\f(e,m)＝eq\f(Eθ,B2L)＝×1011C/kg.答案：×1011C/kg[課時作業(yè)][學生用書P88(獨立成冊)]一、單項選擇題1．(2023·通州高二檢測)有一位科學家，他通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結構模型，這位提出原子核式結構模型的科學家被譽為原子物理學之父，他是()A．湯姆孫 B．盧瑟福C．蓋革 D．馬斯頓答案：B2．(2023·浙江師大附中高二檢測)如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：選B.若加磁場，由左手定則可判定其方向應沿y軸正方向；若加電場，根據(jù)受力情況可知其方向應沿z軸正方向，故只有B項是正確的．應明確管內是電子流，然后根據(jù)洛倫茲力和電場力方向的判定方法進行判定．3．(2023·福建師大附中高二檢測)如圖所示是α粒子被重核散射時的運動軌跡，其中不可能存在的軌跡是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：選C.α粒子距離原子核越近，受到的庫侖斥力越大，軌跡彎曲越厲害，故C是錯誤的．4．在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度散射的過程中，下列說法中正確的是()A．α粒子受到金原子核的斥力作用B．α粒子的動能不斷減小C．α粒子的電勢能不斷增大D．α粒子發(fā)生散射，是與電子碰撞的結果解析：選A.α粒子受到金原子核的斥力而發(fā)生散射，故A正確、D錯誤；在α粒子靠近金原子核的過程中，動能逐漸小，電勢能逐漸增大，遠離過程中，動能逐漸增大，電勢能逐漸減小，故B、C錯誤．5．盧瑟福提出了原子的核式結構模型，這一模型建立的基礎是()A．α粒子的散射實驗B．對陰極射線的研究C．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)D．質子的發(fā)現(xiàn)解析：選A.盧瑟福通過α粒子散射實驗，發(fā)現(xiàn)少部分α粒子出現(xiàn)了大角度偏轉，從而提出了原子的核式結構模型，認為原子是由處于原子中央的很小的原子核和核外帶負電的電子組成的．6．關于盧瑟福的原子核式結構學說的內容，下列敘述正確的是()A．原子是一個質量分布均勻的球體B．原子的質量幾乎全部集中在原子核內C．原子的正電荷和負電荷全部集中在一個很小的核內D．原子核半徑的數(shù)量級是10－10m解析：選B.根據(jù)盧瑟福的原子核式結構學說，可知選項B正確．二、多項選擇題7．(2023·浙江臺州檢測)如圖是密立根油滴實驗的示意圖．油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強電場中，調節(jié)兩板間的電壓，通過顯微鏡觀察到某一油滴靜止在電場中，下列說法正確的是()A．油滴帶負電B．油滴質量可通過天平來測量C．只要測出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量D．該實驗測得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍解析：選AD.由圖知，電容器板間電場方向向下，油滴所受的電場力向上，則知油滴帶負電，故A正確．油滴的質量很小，不能通過天平測量，故B錯誤．根據(jù)油滴受力平衡得：mg＝qE＝qeq\f(U,d)，得q＝eq\f(mgd,U)，所以要測出兩板間的距離、電壓和油滴的質量才能求出油滴的電量，故C錯誤．根據(jù)密立根油滴實驗研究知：該實驗測得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍，故D正確．8．關于電子的發(fā)現(xiàn)，下列敘述中正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子具有一定的結構C．電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的微觀粒子D．電子的發(fā)現(xiàn)，比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)象解析：選BCD.發(fā)現(xiàn)電子之前，人們認為原子是不可再分的最小粒子，電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子有一定的結構，B正確；電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一種微觀粒子，C正確；物體帶電的過程，就是電子的得失和轉移的過程，D正確．9．在α粒子的散射實驗中，當α粒子最接近金原子核時，α粒子符合下列哪種情況()A．動能最小B．電勢能最小C．α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D．所受金原子核的斥力最大解析：選AD.α粒子接近原子核時庫侖斥力做負功，α粒子的動能減小；α粒子遠離原子核時庫侖斥力做正功，α粒子的動能又增大，故當α粒子最接近原子核時動能最小，A對；系統(tǒng)只有電場力做功，電勢能與動能之和守恒，α粒子動能最小時，電勢能應最大，B錯；系統(tǒng)的能量是守恒的，C錯；α粒子最接近金原子核時，α粒子與金原子核間的距離最小，由庫侖定律知α粒子所受金原子核的庫侖斥力最大，D對．10．在α粒子散射實驗中，如果一個α粒子跟金箔中的電子相撞，則()A．α粒子的動能和動量幾乎沒有損失B．α粒子將損失大部分動能和動量C．α粒子不會發(fā)生顯著的偏轉D．α粒子將發(fā)生較大角度的偏轉解析：選AC.電子的質量遠小于α粒子的質量，兩者發(fā)生碰撞時，對α粒子的動能和動量幾乎沒有影響，選項A、C正確．三、非選擇題11．在α粒子散射實驗中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達到的最小距離可以估算原子核的大?。F(xiàn)有一個α粒子以×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79，求該α粒子與金原子核間的最近距離．(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為ε＝keq\f(q1q2,r)，α粒子質量為×10－27kg)解析：當α粒子靠近原子核運動時，α粒子的動能轉化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉化為電勢能，設α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達到的最小距離為d，則eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d)，故d＝2keq\f(q1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79×（×10－19）2,×10－27×（×107）2)m＝×10－14m.答案：×10－14m12．已知電子質量為×10－31kg，帶電荷量為－×10－19C，若氫原子核外電子繞核旋轉時的軌道半徑為×10－10m，求電子繞核運動的線速度、動能、周期和形成的等效電流．解析：由盧瑟福的原子模型可知：電子繞核做圓周運動，所需的向心力由核內電子的庫侖引力來提供．根據(jù)eq\f(mv2,r)＝keq\f(e2,r2)，得v＝eeq\r(\f(k,rm))＝×10－19×eq\r(\f(9×109,×10－10××10－31))m/s≈×106m/s；其動能Ek＝eq\f(1,2)mv2