高中物理魯科版5第二章原子結(jié)構(gòu)第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型 2023版學(xué)業(yè)分層測評(píng)5

學(xué)業(yè)分層測評(píng)(五)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(多選)關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究有下列敘述，其中正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．原子內(nèi)部的正電荷全部集中在原子中心極小的原子核內(nèi)D．電子均勻分布在原子內(nèi)部【解析】電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)了原子有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A正確；根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)B正確；原子內(nèi)部的正電荷全部集中在極小的原子核內(nèi)，選項(xiàng)C正確，電子在原子核外空間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并不是均勻分布，D錯(cuò)誤．【答案】ABC2．(多選)關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)放在真空中B．金箔的厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響C．如果把金箔改為鋁箔，更不容易觀察到大角度散射現(xiàn)象D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，金箔、熒光屏和顯微鏡均能在圓周上運(yùn)動(dòng)【解析】根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的要求，不在真空中實(shí)驗(yàn)可能會(huì)受到空氣中塵埃等微粒的影響，A對(duì)．當(dāng)金箔偏厚時(shí)，α粒子可能無法穿過，B錯(cuò)．金箔改為鋁箔，由于鋁原子核質(zhì)量較小，而不容易觀察到大角度散射，C正確．實(shí)驗(yàn)中金箔不動(dòng)，顯微鏡沿圓周運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)．【答案】AC3．從α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有：①金原子內(nèi)部大部分都是空的；②金原子是一個(gè)球體；③湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況；④原子核的半徑很小，其中正確的是()A．①②③ B．①③④C．①②④ D．①②③④【解析】從α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，可推出帶電的原子核體積很小，集中了原子幾乎所有的質(zhì)量，帶負(fù)電的電子質(zhì)量很小，繞核運(yùn)動(dòng)；故選B.【答案】B4．在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看做靜止不動(dòng)；下列各圖畫出的是其中兩個(gè)α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()ABCD【解析】金箔中的原子核與α粒子都帶正電，α粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯(cuò)誤；由原子核對(duì)α粒子的斥力作用，及物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，知曲線軌跡的凹側(cè)應(yīng)指向受力一方，選項(xiàng)B錯(cuò)、C對(duì)．【答案】C5．在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772094】A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子中的質(zhì)量均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)【解析】原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，才使在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)離核很近的α粒子，受到較大的庫侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，所以選項(xiàng)A正確．【答案】A6．如圖2-2-4所示，實(shí)線表示金原子核電場的等勢線，虛線表示α粒子在金核電場中散射時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡．設(shè)α粒子通過a、b、c三點(diǎn)時(shí)速度分別為va、vb、vc，電勢能分別為Ea、Eb、Ec，則va、vb、vc由小到大的順序?yàn)開___________________，Ea、Eb、Ec由小到大的順序?yàn)開_______________．圖2-2-4【解析】金原子核和α粒子都帶正電，α粒子在接近金核過程中需不斷克服庫侖力做功，它的動(dòng)能減小，速度減小，電勢能增加；α粒子在遠(yuǎn)離金核過程中庫侖力不斷對(duì)它做功，它的動(dòng)能增大，速度增大，電勢能減小．因此這三個(gè)位置的速度大小關(guān)系和電勢能大小關(guān)系為vb＜va＜vc，Ec<Ea<Eb.【答案】vb＜va＜vcEc<Ea<Eb7．已知電子質(zhì)量為×10－31kg，帶電荷量為－×10－19C，若氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌道半徑為×10－10m，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的線速度．【解析】庫侖力提供電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，得v＝eeq\r(\f(k,mr))＝×10－19×eq\r(\f(9×109,×10－10××10－31))m/s＝×106m/s.【答案】×106m/s[能力提升]8．(多選)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)α粒子最接近原子核時(shí)，α粒子符合下列哪種情況()A．動(dòng)能最小B．電勢能最小C．α粒子與金原子組成的系統(tǒng)的能量最小D．所受原子核的斥力最大【解析】α粒子在接近金原子核的過程中，要克服庫侖力做功，動(dòng)能減少，電勢能增加．兩者相距最近時(shí)，動(dòng)能最小，電勢能最大，總能量守恒．根據(jù)庫侖定律，距離最近時(shí)，斥力最大．故A、D均正確．【答案】AD9．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為，核外電子繞核運(yùn)動(dòng)．設(shè)想氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，氫原子中電子離核最近的軌道半徑為r1，已知電子電荷量為e，靜電力恒量為k，用經(jīng)典物理學(xué)的知識(shí)，(1)計(jì)算電子在半徑為r1的軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能．(2)設(shè)軌道2的半徑r2＝4r1，計(jì)算電子在軌道2運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能．(3)比較電子在軌道1與軌道2的動(dòng)能，Ek1________Ek2(選填“＞”“＜”或“＝”)，電勢能Ep1________Ep2(選填“＞”“＜”或“＝”)．【解析】(1)根據(jù)庫侖力充當(dāng)向心力有keq\f(e2,r\o\al(2,1))＝meq\f(v2,r1)，故Ek＝eq\f(1,2)mv2＝keq\f(e2,2r1).(2)由(1)知當(dāng)r2＝4r1時(shí)有Ek′＝keq\f(e2,2r2)＝keq\f(e2,8r1).(3)由(2)知由軌道1運(yùn)動(dòng)至軌道2，電子動(dòng)能減小，故Ek1＞Ek2，由軌道1至軌道2過程中，電子克服庫侖力引力做功，電勢能增大，故Ep1＜Ep2.【答案】(1)keq\f(e2,2r1)(2)keq\f(e2,8r1)(3)＞＜10．如圖2-2-5所示，M、N為原子核外的兩個(gè)等勢面，已知UNM＝100V．一個(gè)α粒子以×105m/s從等勢面M上的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到等勢面N上的B點(diǎn)，求α粒子在B點(diǎn)時(shí)速度的大?。?已知mα＝×10－27kg)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772028】圖2-2-5【解析】α粒子在由A到B的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理－2eUNM＝eq\f(1,2)mαv2－eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,0)由此得v＝eq\r(v\o\al(2,0)－\f(4eUNM,mα))＝eq\r(×1052－\f(4××10－19×100,×10－27))m/s＝×105m/s.【答案】×105m/s11．α粒子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的7300倍，如果α粒子以速度v跟電子發(fā)生彈性正碰(假設(shè)電子原來是靜止的)，則碰撞后α粒子的速度變化了多少？【解析】設(shè)電子質(zhì)量為m，碰后α粒子速度為v1，電子速度為v2，由彈性碰撞中能量和動(dòng)量守恒得eq\f(1,2)×7300mv2＝eq\f(1,2)×7300mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m