2023高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性43原子的核式結(jié)構(gòu)模型測(cè)試新人教版選擇性

第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3原子的核式結(jié)構(gòu)模型【基礎(chǔ)鞏固】1.盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出了原子內(nèi)部存在 ()A.電子B.中子C.質(zhì)子 D.原子核解析:盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后幾乎不改變運(yùn)動(dòng)方向,只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn),說(shuō)明在原子的中央存在一個(gè)體積很小的帶正電的物質(zhì),將其稱為原子核.故D正確.答案:D2.盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,這一模型建立的基礎(chǔ)是 ()A.電子的發(fā)現(xiàn)B.中子的發(fā)現(xiàn)C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)D.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)解析:盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.答案:C3.(多選)關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)模型,下列說(shuō)法正確的是 ()A.原子中絕大部分是“空”的,原子核很小B.電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)的向心力是由原子核對(duì)它的庫(kù)侖力提供的C.原子的全部電荷和質(zhì)量都集中在原子核里D.原子核的直徑的數(shù)量級(jí)是1010m解析:因?yàn)樵拥娜空姾珊蛶缀跞抠|(zhì)量都集中在原子核內(nèi),而原子核又很小,所以原子內(nèi)絕大部分區(qū)域是“空”的,A正確,C錯(cuò)誤.電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),原子核與電子間的庫(kù)侖引力為電子提供向心力,B正確.原子核直徑的數(shù)量級(jí)是1015m,原子直徑的數(shù)量級(jí)是1010m,D錯(cuò)誤.答案:AB4.(多選)用α粒子轟擊金箔,α粒子在接近金原子核時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況如圖所示,則α粒子的路徑可能是 ()A.a B.bC.c D.a、b、c都是不可能的解析:α粒子偏轉(zhuǎn)的原因是原子核對(duì)其有庫(kù)侖斥力的作用,離核越近,斥力越大,偏轉(zhuǎn)越明顯,當(dāng)與原子核發(fā)生正碰時(shí),由于α粒子質(zhì)量較小而反彈.結(jié)合題圖知,A、C正確.答案:AC5.(多選)1897年,英國(guó)物理學(xué)家J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為“電子之父”,下列關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是 ()A.J.J.湯姆孫通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子流的結(jié)論,并求出了陰極射線粒子的比荷B.J.J.湯姆孫通過(guò)對(duì)光電效應(yīng)的研究,發(fā)現(xiàn)了電子C.電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D.J.J.湯姆孫通過(guò)研究不同材料的陰極發(fā)出的射線及光電效應(yīng)等現(xiàn)象,說(shuō)明電子是原子的組成部分,是比原子更小的物質(zhì)單元解析:由J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的過(guò)程可知,A、D正確,B錯(cuò)誤.質(zhì)子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1836倍,C錯(cuò)誤.答案:AD6.(多選)下列關(guān)于電子的說(shuō)法正確的是 ()A.發(fā)現(xiàn)電子是從研究陰極射線開(kāi)始的B.任何原子中均有電子,它是原子的組成部分C.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒,原子本身也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.電子是帶正電的,它在電場(chǎng)中受到的靜電力方向與電場(chǎng)線的切線方向相同解析:由電子的發(fā)現(xiàn)及其特點(diǎn)知,A、B、C說(shuō)法正確.電子帶負(fù)電,其所受的靜電力方向與電場(chǎng)線的切線方向相反,D說(shuō)法錯(cuò)誤.答案:ABC7.(多選)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)α粒子穿過(guò)金箔時(shí),下列理解正確的是()A.與金原子核相距較遠(yuǎn)的α粒子,可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)B.與金原子核相距較近的α粒子,可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C.α粒子與金原子核距離最近時(shí),系統(tǒng)的能量最小D.α粒子與金原子核距離最近時(shí),系統(tǒng)的勢(shì)能最大解析:α粒子穿過(guò)金箔時(shí),只有少數(shù)α粒子可能離核較近,此時(shí)金原子核對(duì)α粒子的庫(kù)侖斥力較大,α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故A錯(cuò)誤,B正確.α粒子與金原子核之間的作用力是庫(kù)侖斥力,在α粒子向金原子核靠近時(shí),要克服庫(kù)侖斥力做功,α粒子的動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大,α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)總能量不變,它們距離最近時(shí),系統(tǒng)的勢(shì)能最大,故C錯(cuò)誤,D正確.答案:BD8.盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,當(dāng)帶電粒子打到熒光屏上時(shí)熒光屏上就會(huì)產(chǎn)生光斑.為驗(yàn)證α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論,現(xiàn)在1、2、3、4四處放置帶有熒光屏的顯微鏡,則這四處位置一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)顯微鏡統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是 ()A.2、10、625、1205B.1202、1305、723、203C.1305、25、7、1D.1202、1010、723、203解析:α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后沿原來(lái)的方向前進(jìn),少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)甚至原路返回,所以C正確,A、B、D錯(cuò)誤.答案:C9.如圖所示,電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為l、板間距離為d、電勢(shì)差為U的平行板電容器中,出電場(chǎng)時(shí)打在屏上P點(diǎn),經(jīng)測(cè)量O'、P之間的距離為y0,求電子的比荷.忽略電子所受的重力.解析:電子在電場(chǎng)中受豎直向下的靜電力,電子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得y0=12at2l=v0t,eE=ma,E=Ud聯(lián)立以上各式解得em=2答案:2【拓展提高】10.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示.圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn),虛線是過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域.不考慮其他原子核對(duì)該α粒子的作用,那么關(guān)于該原子核的位置,下列說(shuō)法正確的是 ()A.可能在①區(qū)域 B.可能在②區(qū)域C.可能在③區(qū)域 D.可能在④區(qū)域解析:α粒子帶正電,原子核也帶正電,原子核對(duì)靠近它的α粒子產(chǎn)生庫(kù)侖斥力,故原子核不會(huì)在④區(qū)域;若原子核在②③區(qū)域,則α粒子會(huì)向①區(qū)域偏;若原子核在①區(qū)域,則可能會(huì)出現(xiàn)題圖所示的軌跡.故A正確.答案:A11.(2022·廣東深圳)在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示,圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn),虛線是過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為五個(gè)區(qū)域,不考慮其他原子核對(duì)該α粒子的作用,下列說(shuō)法正確的是()A.α粒子受到引力B.該原子核的位置可能在①區(qū)域C.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核大小D.α粒子在P、Q間的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析:在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,α粒子經(jīng)過(guò)某一原子核附近時(shí)受到庫(kù)侖斥力作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若該原子核處于①區(qū)域,在α粒子受到庫(kù)侖斥力后應(yīng)該向區(qū)域②彎曲,所以該原子核的位置不可能在①區(qū)域,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的大小,C項(xiàng)正確;α粒子受到庫(kù)侖斥力,在P、Q間的運(yùn)動(dòng)不可能為勻速圓周運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案:C12.美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,最先測(cè)出了電子的電荷量,該實(shí)驗(yàn)被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn).如圖所示,兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)極相連接,板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng),方向豎直向下,圖中油滴由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止.(1)若要測(cè)出該油滴的電荷量,需要測(cè)出的物理量有.

A.油滴質(zhì)量mB.兩板間的電壓UC.兩板間的距離dD.兩板的長(zhǎng)度l(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q=.已知自由落體加速度為g.

(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后,密立根發(fā)現(xiàn)油滴的電荷量雖不同,但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍,這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷,其值為e=C.

解析:(1)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),靜電力與重力平衡,則有mg=qE=qUd,q=mgdU,所以需要測(cè)出的物理量有油滴質(zhì)量m、兩板間的電壓U(2)由(1)中分析知q=mgdU(3)元電荷e=1.6×1019C.答案:(1)ABC(2)mgdU(3)1.6×1013.已知金原子序數(shù)為79,α粒子離金原子核的最近距離約為2×1014m,已知靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,e=1.6×1019C,qα=2e,mα=6.64×1027kg.(1)α粒子離金原子核最近時(shí)受到的庫(kù)侖力是多大?(2)α粒子的最大加速度為多大?解析:(1)根據(jù)庫(kù)侖定律得F=kq1q2r解得F=91.008N.(2)根據(jù)牛頓第二定律得a=Fmα=1.37×1028m/s答案:(1)91.008N(2)1.37×1028m/s2【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中,人們通過(guò)對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究,獲得正確的理論認(rèn)識(shí).下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是 ()ABC