2016-2017学年高中物理 第18章 原子结构新人教版选修3-5_1

1 第 2 节 原子的核式结构模型 基础夯实 一、选择题(13 题为单选题，4 题为多选题) 1(重庆一中 20152016 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 粒子轰击金箔，实验中发现 粒子 ( )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： 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 粒子散射实验中，少数 粒子发生大角度偏转的原因是 ( )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： 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 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 ( )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 2 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 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 粒子散射图景，图中实线表示 粒子运动轨迹。其中一个 粒子在从 a 运 动到 b、再运动到 c 的过程中， 粒子在 b 点时距原子核最近。下列说法正确的是 ( )导 学 号 96140276 A卢瑟福在 粒子散射实验中发现了电子 B 粒子出现较大角度偏转的原因是 粒子运动到 b 时受到的库仑斥力较大 C 粒子从 a 到 c 的运动过程中电势能先减小后变大 D 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； 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； 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 20152016 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。 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 UNM100V。一个 粒子以 2.5105m/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 粒子在 B 点时速 度的大小。(已知 m 6.6410 27 kg)导 学 号 96140278 3 答案：2.310 5m/s 解析： 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 mv mv ，故 vB 12 2B 12 2A v2A 2qUNMm m/s 2.521010 221.610 191006.6410 27 2.310 5m/s 能力提升 一、选择题(单选题) 1关于 粒子散射实验，下列说法不正确的是 ( )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 粒子打在荧光屏上形成的 D荧光屏只有正对 粒子源发出的射线方向上才有闪光 答案：D 解析：本题考查 粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解 粒子散射实验基 础上，才能找出错误选项。 2(毫州 20142015 学年高二下学期检测)如图所示为 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 ( )导 学 号 96140280 A1305、25、7、1 B202、405、625、825 C1202、1010、723、203 D1202、1305、723、203 答案：A 解析：根据 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。 4 3卢瑟福 粒子散射实验的结果 ( )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： 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 粒子散射实验中，不考虑电子和 粒子的碰撞影响，是因为 ( )导 学 号 96140282 A 粒子与电子根本无相互作用 B 粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的 C 粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计 D电子很小， 粒子碰撞不到电子 答案：C 解析： 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 粒子质量的 1/7300，碰撞时对 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 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 粒子的运动轨迹。在 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 ( )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。 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 EcEb， 故 粒子的加速度先变大，后变小，D 错误。 5 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”) 导 学 号 96140284 答案： 减小 ke2mr2 e22 r kmr 解析：根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力。可知： k ma a e2r2 ke2mr2 设电子运动周期为 T，则 k m r e2r2 4 2T2 电子绕核的等效电流： I Qt eT e22 r kmr 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 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 m ，金原子核质量 mAu49 m 。求： 17300 导 学 号 96140285 (1) 粒子与电子碰撞后的速度变化； (2) 粒子与金原子核碰撞后的速度变化。 答案：(1)2.710 4 v0 (2)1.96 v0 解析： 粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，动量和