2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)2原子的核式結(jié)構(gòu)模型課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE4原子的核式結(jié)構(gòu)模型時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～6為單選，7～9為多選)1．對(duì)α粒子散射試驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有(A)A．試驗(yàn)器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對(duì)試驗(yàn)無(wú)影響C．假如不用金箔改用鋁箔，就不會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象D．試驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以解析：α粒子散射試驗(yàn)中所用的金箔幾乎薄到了單原子層的程度，只有這樣才能依據(jù)α粒子的散射現(xiàn)象得出金原子的結(jié)構(gòu)；鋁箔的延展性不如金箔，鋁原子的質(zhì)量也不如金原子大；試驗(yàn)時(shí)必需將裝置放在真空中．綜上所述，答案為A.2．盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)結(jié)果表明白(D)A．原子核是可分的B．原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．原子是由勻稱帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子構(gòu)成的D．原子內(nèi)部有一個(gè)很小區(qū)域，集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量解析：由α粒子散射試驗(yàn)的結(jié)果可知，原子是可分的，它由原子核和電子組成；另外原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，故A、B錯(cuò)誤，D正確；C項(xiàng)是湯姆孫提出的原子模型，故C錯(cuò)誤．3．如圖所示為α粒子散射試驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A，B，C，D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于視察到的現(xiàn)象，下列說(shuō)法不正確的是(C)A．相同時(shí)間內(nèi)在A位置時(shí)視察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時(shí)間內(nèi)在B位置時(shí)視察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)少得多C．放在C，D位置時(shí)屏上視察不到閃光D．放在D位置時(shí)屏上仍能視察到一些閃光，但次數(shù)極少解析：依據(jù)α粒子的散射試驗(yàn)現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上沿原方向前進(jìn)，因此在A位置視察到的閃光次數(shù)最多，故A正確；少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，因此從A到D視察到的閃光次數(shù)會(huì)漸漸削減，故B、D正確，C錯(cuò)．故正確答案為C.4．盧瑟福通過(guò)α粒子散射試驗(yàn)推斷出原子的中心有一個(gè)很小的核，并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)．如圖所示的示意圖中，①、②兩條表示試驗(yàn)中α粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡，則沿③所示的方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)徑跡為(A)A．軌跡a B．軌跡bC．軌跡c D．軌跡d解析：由于α粒子偏轉(zhuǎn)的緣由是原子核對(duì)α粒子的庫(kù)侖斥力作用，所以α粒子可能的運(yùn)動(dòng)徑跡為a，答案選A.5．關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是(D)A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過(guò)金箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能削減，電勢(shì)能削減C．α粒子離開(kāi)原子核的過(guò)程中，動(dòng)能增大，電勢(shì)能增大D．對(duì)α粒子散射試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小解析：α粒子散射試驗(yàn)中，絕大多數(shù)的α粒子運(yùn)動(dòng)方向基本不變；α粒子接近原子核的過(guò)程中，庫(kù)侖斥力對(duì)α粒子做負(fù)功，動(dòng)能削減，電勢(shì)能增大，反之，動(dòng)能增大，電勢(shì)能削減；依據(jù)α粒子接近原子核的程度，可以估算出原子核的大?。蚀鸢笧镈.6．當(dāng)α粒子穿過(guò)金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(B)A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子始終受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子始終受到庫(kù)侖斥力，速度始終減小解析：α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A、C錯(cuò)誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功，速度減小，遠(yuǎn)離時(shí)做正功，速度增大，故D錯(cuò)誤．7．盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)結(jié)果表明白(BD)A．原子核是可分的B．湯姆孫的“棗糕模型”是錯(cuò)誤的C．原子是由勻稱帶正電的物質(zhì)和帶負(fù)電的電子構(gòu)成D．原子中的正、負(fù)電荷并非勻稱分布解析：α粒子散射試驗(yàn)并非證明原子是由什么構(gòu)成的，而是想證明組成原子的正、負(fù)電荷在原子內(nèi)部是如何分布的，由試驗(yàn)現(xiàn)象可知原子內(nèi)部的正、負(fù)電荷并非勻稱分布，證明白“棗糕模型”是錯(cuò)誤的，故答案為BD.8．關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(ABC)A．α粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于α粒子的質(zhì)量比電子大得多，電子不行能使α粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的變更B．由于絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后仍按原來(lái)方向前進(jìn)，所以使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是在原子中微小的區(qū)域內(nèi)集中著對(duì)α粒子產(chǎn)生庫(kù)侖力的正電荷C．α粒子穿過(guò)原子時(shí)，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是原子核很小，α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小D．使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的緣由是α粒子穿過(guò)原子時(shí)，原子內(nèi)部?jī)蓚?cè)的正電荷對(duì)α粒子的斥力不相等解析：電子的質(zhì)量很小，當(dāng)和α粒子作用時(shí)，對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響極其微小，A正確．α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子核的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，所以B、C正確，D錯(cuò)誤．9．盧瑟福對(duì)α粒子散射試驗(yàn)的說(shuō)明是(BCD)A．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的主要是原子中電子對(duì)α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫(kù)侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)D．能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過(guò)原子時(shí)離原子核近的α粒子解析：原子核帶正電，與α粒子間存在庫(kù)侖力，當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)受庫(kù)侖力而偏轉(zhuǎn)，電子對(duì)它的影響可忽視，故A錯(cuò)，B對(duì)；由于原子核特別小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)時(shí)離核較遠(yuǎn)因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，只有離核很近的α粒子受到的庫(kù)侖力較大，方向變更較多，故C、D對(duì)．二、非選擇題10．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2×10－14m(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粒子產(chǎn)生的最大加速度為多少？(3)估算金原子核的平均密度為多少？(已知qα＝2e，mα＝6.64×10－27kg，MAu＝3.3×10－25答案：(1)91.008N(2)1.37×1028m(3)9.9×1015kg解析：(1)由庫(kù)侖定律得F＝keq\f(qAuqα,r2)＝keq\f(79e×2e,r2)代入數(shù)據(jù)解得F＝91.008N.(2)依據(jù)牛頓其次定律得a＝eq\f(F,mα)＝eq\f(91.008,6.64×10－27)m/s2＝1.37×1028m/s2.(3)α粒子離金原子核的最近的距離約等于金原子核的半徑，體積為V＝eq\f(4,3)πr3，金原子核的平均密度約為ρ＝eq\f(MAu,V)＝eq\f(3MAu,4πr3)，代入數(shù)據(jù)解得ρ＝9.9×1015kg/m3.11．已知電子質(zhì)量為9.1×10－31kg，所帶電荷量為－1.6×10－19C，氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)的軌道半徑為0.53×10－答案：(1)線速度為2.19×106m/s，動(dòng)能為2.18×10－18J，周期為1.52×10－16s，等效電流為1.05×10解析：由盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可知：電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力供應(yīng)向心力：meq\f(v2,r)＝k·eq\f(e2,r2)，得v＝eeq\r(\f(k,rm))＝1.6×10－19×eq\r(\f(9×109,0.53×10－10×9.1×10－31))m/s≈2.19×106m/s.動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×9.1×10－31×(2.19×106)2J≈2.18×10－18J.運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2×3.14×0.53×10－10,2.19×106)s≈1.52×10－16s.電子繞核運(yùn)動(dòng)形成的等效電流：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(e,T)＝eq\f(1.6×10－19,1.52×10－16)A≈1.05×10－3A.12．在α粒子散射試驗(yàn)中，依據(jù)α粒子與金原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)能達(dá)到的最小距離可以估算原子核的大?。F(xiàn)有一個(gè)α粒子以2.0×107m/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(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式Ep＝keq\f(q1q2,r)，α粒子質(zhì)量為6.64×10－27kg)答案：2.7×10－14解析：當(dāng)α粒子靠近原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，α粒子的動(dòng)