2012高中物理 第18章 1-2电子的发现课后巩固练习 新人教版选修3-5

用心 爱心 专心1 第十八章第十八章 原子结构原子结构 1 1 电子的发现电子的发现 2 2 原子的核式结构模型原子的核式结构模型 一 单项选择题 1 2011 年信宜高三检测 在卢瑟福的 粒子散射实验中 有极少数 粒子发生大 角度偏转 其原因是 A A 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B 正电荷在原子中是均匀分布的 C 原子中存在着带负电的电子 D 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 解析 由于电子与 粒子质量的悬殊 所以可判断 使 粒子偏转的不可能是带负 电的电子 又由于只有极少数 粒子发生大角度偏转 所以又可判断 原子的正电荷和绝 大部分质量集中在一个很小的范围内 故选 A 图 18 1 7 2 如图 18 1 7 所示为卢瑟福 粒子散射实验装置的示意图 图中的显微镜可在圆 周轨道上转动 通过显微镜前相连的荧光屏可观察 粒子在各个角度的散射情况 下列说 法中正确的是 C A 在图中的A B两位置分别进行观察 相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B 在图中的B位置进行观察 屏上观察不到任何闪光 C 卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶 观察到的实验结果基本相似 D 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金原子后产生的反弹 解析 粒子散射现象 绝大多数 粒子沿原方向前进 少数 粒子有大角度偏 转 粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用 3 卢瑟福 粒子散射实验的结果 C 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 解析 只有极少数 粒子发生了大角度散射 说明原子的主要质量与所有正电荷占整 用心 爱心 专心2 个原子的很小空间 4 佛冈 2012 届高三质检 如图 18 1 8 所示是示波管工作原理的示意图 汤姆孙测 定电子比荷原理与此相似 电子经电压U1加速后以速度 0垂直进入偏转电场 离开电场 时的偏转量为h 两平行板间的距离为d 电势差为U2 板长为L 为了提高示波管的灵敏 度 即每单位电压引起的偏转量 可采取的方法是 C h U2 图 18 1 8 A 增大两板间电势差U2 B 减小板长L C 减小两板间距离d D 增大加速电压U1 解析 h t2 t qU1 mv2 所以得 1 2 qU2 md L v 1 2 h U2 L2 4U1d 二 双项选择题 5 下列叙述中符合物理史实的有 BD A 爱因斯坦提出光的电磁说 B 卢瑟福提出原子核式结构模型 C 麦克斯韦提出光子说 D 汤姆孙发现了电子 解析 爱因斯坦提出光子说 麦克斯韦提出光的电磁说 6 卢瑟福的 粒子散射实验中 某一 粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图 18 1 9 所示 粒子从A运动到B 则下列说法中正确的是 AC 图 18 1 9 A 原子核带正电 B 粒子的动能一直变大 C 粒子的速度先变小后变大 D 粒子在电场中的电势能先变小后变大 解析 从径迹中看出 粒子受到的是斥力 所以原子核带正电 库仑力先做负功 后做正功 所以粒子电势能先增大 后减小 动能先减小 后增大 速度先减小 后增 大 7 下列说法正确的是 AD A 卢瑟福通过 粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B 宏观物体的物质波波长非常小 极易观察到它的波动性 C 阴极射线像 X 射线一样是一种电磁辐射 D 爱因斯坦在对光电效应的研究中 提出了光子说 解析 宏观物体的物质波波长非常小 极不易观察到它的波动性 阴极射线包含的粒 子是电子 8 氢原子中的电子绕原子核旋转和人造地球卫星绕地球旋转相比较 不计算空气阻力 下列说法正确的是 AB A 轨道半径越大 线速度都越小 B 轨道半径越大 周期都越大 用心 爱心 专心3 C 电子从内层轨道向外层轨道跃迁时 总能量 动能和电势能 不变 人造卫星从远地 点向近地点运动时 总能量 动能和重力势能 也不变 D 电子的向心力是原子核对它的库仑力与万有引力合力提供 卫星的向心力是由地球 对它的万有引力提供 解析 电子的向心力是由原子核对它的库仑力提供的 卫星的向心力是由地球对它的 万有引力提供的 分别列出表达式可判断 9 在方向如图 18 1 10 所示的匀强电场 场强为E 和匀强磁场 磁感应强度为B 共 存的场区 一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0射入场区 则 BC 图 18 1 10 A 若v0 E B 电子沿轨迹 运动 射出场区时 速度v v0 B 若v0 E B 电子沿轨迹 运动 射出场区时 速度v v0 C 若v0 E B 电子沿轨迹 运动 射出场区时 速度v v0 D 若v0 E B 电子沿轨迹 运动 射出场区时 速度v v0 解析 电子飞入正交的匀强电场和匀强磁场中 同时受到电场力eE和洛伦兹力ev0B 作用 且电场力和洛伦兹力方向相反 若eE ev0B 即v0 E B 则电子匀速直线运动穿 过场区 若eE ev0B 即v0 E B 则电子将向上偏 沿轨迹 运动 电场力做正功 射出 场区时 速度v v0 C 正确 若eEE B 则电子将向下偏 沿轨迹 运动 电场力做负功 射出场区时 速度v v0 B 正确 三 非选择题 10 在场强为 1 92 105 N C 的匀强电场中 一半径为 1 64 10 4 cm 密度为 0 851 g cm3的油滴恰能悬浮 求油滴的电量是电子的多少倍 解 小油滴质量m V r3 4 3 小油滴悬浮在电场中 由力的平衡条件 mg qE 得 q 4 r3g 3E C 0 851 103 4 1 64 10 6 3 9 8 3 1 92 105 8 02 10 19 C 设小油滴所带电量q是电子电量e的n倍 则 n 5 8 02 10 19 1 6 10 19 11 汤姆孙 1897 年用阴极射线管测量了电子的比荷 电子电荷量与质量之比 其实验 原理如图 18 1 11 所示 电子流平行于极板射入 极板 P P 间同时存在匀强电场E和 垂直纸面向里的匀强磁场B时 电子流不会发生偏转 极板间只存在垂直纸面向里的匀强 磁场B时 电子流穿出平行板电容器时的偏向角 rad 已知极板长L 3 0 10 2 1 15 m 电场强度大小为E 1 5 104 V m 磁感应强度大小为B 5 0 10 4 T 求电子比荷 图 18 1 11 用心 爱心 专心4 解 无偏转时 洛伦兹力和电场力平衡 则eE evB 只存在磁场时 有evB m 由几何关系r v2 r L sin 偏转角很小时 r L 联立上述公式并代入数据得电子的比荷 1 3 1011 C kg e m E B2L 12 粒子散射实验中 粒子经过某一原子核附近时的两种轨迹如图 18 1 12 所 示 虚线为原子核的等势面 粒子以相同的速率经过电场中的A点后 沿不同的径迹 1 和 2 运动 由轨迹不能断定的是 B 图 18 1 12 A 原子核带正电 B 整个原子空间都弥漫着带正电的物质 C 粒子在径迹 1 中的动能先减少后增大 D 经过B C两点两粒子的速率相等 解析 两个径迹都显示 粒子受到的是斥力 所以原子核带正电 粒子在径迹 1 2 中原子核对它们先做负功 后做正功 动能先减小 后增加 同一等势面 势能相同 动 能变化量也相同 13 双选 英国物理学家卢瑟福用 粒子轰击金箔 发现了 粒子的散射现象 以 下各图中 O表示金原子核的位置 则能正确表示该实验中经过金原子核附近的 粒子的 运动轨迹的图是 BD 解析 原子核对 粒子库仑斥力提供它的向心力 距离越近该力越大 弯曲得越厉 害 14 氢原子的核外电子质量为m 电量为 e 在离核最近的轨道上运动 轨道半径为 r1 试回答下列问题 1 电子运动的动能Ek是多少 2 电子绕核运动的频率是多少 3 电子绕核在如图 18 1 13 所示xy平面上 沿A B C D方向转动 电子转动相 当于环形电流 则此