2024-2025学年高中物理课时分层作业5原子的核式结构模型含解析教科版选修3-5

PAGE5-课时分层作业(五)原子的核式结构模型(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．对α粒子散射试验装置的描述，你认为正确的有()A．试验器材有放射源、金箔、可移动探测器B．金箔的厚度对试验无影响C．假如不用金箔改用铝箔，则不会发生散射现象D．试验装置放在空气中和真空中都可以A[若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必定受较大的阻碍而影响试验效果，B错．若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C错．若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D错．]2．(多选)在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是()A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B．α粒子始终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粒子始终受到库仑斥力，速度先减小后增大BD[α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变，故D正确．]3．关于α粒子散射试验，下列说法中正确的是()A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能增加C．α粒子离开原子核的过程中，电势能增加D．对α粒子散射试验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小D[由于原子核占整个原子很小的一部分，非常接近原子核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，A错误；由α粒子散射试验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，D正确；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，B、C错误．]4．(多选)α粒子散射试验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种状况()A．动能最小B．电势能最小C．α粒子与金原子组成的系统的能量最小D．所受原子核的斥力最大AD[α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑力做功，动能削减，电势能增加．两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．依据库仑定律，距离最近时，斥力最大．故A、D正确．]5．(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论很简单说明原子的稳定性B．经典电磁理论无法说明原子的稳定性C．依据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最终被吸附到原子核上D．依据经典电磁理论，原子光谱应当是连续的BCD[依据经典电磁理论，电子绕核运动产生变更的电磁场，向外辐射电磁波，电子转动能量削减，轨道半径不断减小，运动频率不断变更，因此大量原子发光的光谱应当是连续谱，最终电子落到原子核上，所以A错误，B、C、D正确．]6．(多选)如图所示为α粒子散射试验中α粒子穿过某一金原子核旁边时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是()A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度大小相等D．α粒子在B处速度比在C处速度小CD[由能量守恒定律可知，对于A、B、C三点，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能相同，故动能也相同，则A、C两点速率相同，C正确；由A到B，α粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D正确，A、B错误．]二、非选择题(14分)7．速度为107m/s的α粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若α粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原α粒子动能的多少倍？[解析]当两者速度相同时相距最近，由动量守恒，得mαv0＝(mα＋m铝)v，解得v＝eq\f(mαv0,mα＋m铝)＝eq\f(4,31)v0所以eq\f(Ek铝,Ekα)＝eq\f(\f(1,2)m铝v2,\f(1,2)mαv\o\al(2,0))＝eq\f(108,961).[答案]eq\f(108,961)[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．在卢瑟福的α粒子散射试验中，某一α粒子经过某一原子核旁边时的轨迹如图所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对α粒子的作用，则关于该原子核的位置，正确的是()A．肯定在①区域 B．可能在②区域C．可能在③区域 D．肯定在④区域A[依据曲线运动的条件可知选项A正确．]2．关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干面包模型”，卢瑟福提出“行星模型”，分别如图甲和乙所示．他们都采纳了类比推理的方法．下列事实中，主要采纳类比推理的是()葡萄干面包模型行星模型甲乙A．人们为便于探讨物体的运动而建立质点模型B．伽利略从教堂吊灯的摇摆中发觉摆的等时性规律C．库仑依据牛顿的万有引力定律提出库仑定律D．托马斯·杨通过双缝干涉试验证明光是一种波C[模型可以帮助我们理解一些无法干脆视察的事物，类比有助于我们更好地相识事物的本质．质点模型是一种志向化的物理模型，是为探讨物体的运动而建立的；伽利略的摆的等时性是通过视察自然现象发觉的；托马斯·杨是通过试验证明光是一种波，是建立在事实的基础上的．故正确选项为C.]3．(多选)在α粒子散射试验中，当α粒子穿过金箔时，下列理解正确的是()A．与金原子核相距较远的α粒子，可能发生大角度偏转B．与金原子核相距较近的α粒子，可能发生大角度偏转C．α粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最小D．α粒子与金原子核距离最近时，系统的势能最大BD[对α粒子散射现象，卢瑟福的核式结构学说作出了圆满的说明，并推算了原子核半径的数量级为10－15m，只相当于原子半径的十万分之一．α粒子穿过金箔时，只有少数α粒子可能离核较近，金原子核对α粒子的库仑力较大，使α粒子发生大角度偏转，故A错误，B正确；α粒子与金原子核之间的作用力是库仑力，在α粒子向金原子核靠近时，要克服库仑力做功，α粒子的动能减小，电势能增加；在α粒子远离金原子核时，库仑力对粒子做功，α粒子的动能增加，电势能减小．α粒子与金原子核组成的系统总能量不变，它们距离最近时，系统的势能最大，故C错误，D正确．]4．如图所示为卢瑟福的α粒子散射试验，①、②两条线表示试验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为()A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹dA[卢瑟福通过α粒子散射试验提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，因离原子核越近，受到的库仑斥力越大，则偏转程度越大，故A正确，B、C、D错误．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12分)如图所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100V．一个α粒子以2.5×105m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小．(已知mα＝6.64×10－27kg)[解析]α粒子在由A到B的过程中，依据动能定理－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(2.5×1052－\f(4×1.6×10－19×100,6.64×10－27))m/s＝2.3×105m/s.[答案]2.3×105m/s6．(14分)已知电子质量为9.1×10－31kg，带电荷量为－1.6×10－19C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流．[解析]由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来供应．依据eq\f(mv2,r)＝keq\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其动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×9.1×10－31×(2.19×106)2J≈2.18×10－18J运动周期T＝eq\f(2πr