4.3原子的核式结构模型专项测试-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（含解析）

4.3、原子的核式结构模型一、选择题（共17题）1．下列说法正确的是（）A．牛顿运动定律都可以通过实验室实验来验证B．伽利略通过理想斜面实验指出力不是维持物体运动的原因C．开普勒通过研究行星的运动，提出了万有引力定律D．卢瑟福通过粒子散射实验，发现了原子核由质子和中子构成2．在粒子散射实验中，使少数粒子产生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的A．万有引力 B．库仑力 C．磁场力 D．核力3．关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是（）A．原子是一个质量分布均匀的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D．原子核半径的数量级是4．用α粒子轰击金箔实验，α粒子发生散射，实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回。下列说法正确的是（）A．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的金原子核及核外电子，当α粒子接近金原子核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转B．实验表明原子中的正电荷均匀分布在原子内C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D．实验证明汤姆孙提出的原子“枣糕模型”是正确的5．如图所示为卢瑟福α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α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（）A．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光B．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几乎一样多C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．卢瑟福通过该实验得到了原子的“枣糕模型”6．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（）A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转7．如图所示为α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一定符合事实的是（）A．1305、25、7、1B．202、405、625、825C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、2038．关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（）A．伽利略开创了将实验和逻辑推理相结合的研究方法B．库仑最早用实验测得元电荷e的数值C．牛顿最先通过实验测出了引力常量G的数值D．汤姆孙通过对天然放射现象的研究发现了电子9．如图所示为卢瑟福所做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜二起分别放在图中的、、、四个位置时，观察到的现象描述正确的是(

)．A．在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在位置时稍少些C．在、位置时，屏上观察不到闪光．D．在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数较多10．英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，下图中，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是A． B．C． D．11．下列与α粒子散射实验结果一致的是（）A．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小B．大多数α粒子发生较大角度的偏转C．向各个方向运动的α粒子数目基本相等D．极少数α粒子发生大角度的偏转12．卢瑟福进行粒子散射实验时，观察到少数粒子发生大角度偏转,由此推断出的正确结论是（

）A．原子中存在带负电的电子B．原子中的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的质量均匀分布在整个原子中D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内13．下列关于物理的说法中，认识正确的是（）A．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，并精确测定了电子的电荷量B．牛顿利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”C．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型D．动量守恒定律成立的条件是系统只受重力或弹力作用14．历史上，下列哪个发现使人们开始认识到原子是有结构的A．天然放射现象的发现 B．中子的发现C．质子的发现 D．电子的发现15．下列说法正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B．汤姆孙发现电子，表明原子具有复杂结构C．卢瑟福发现了中子，查德威克发现了质子D．一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短16．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，后受到原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子在靠近原子核的过程中，α粒子和原子核组成的系统能量不变D．α粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大17．（多选）关于空气的导电性能，下列说法正确的是（

）A．空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动B．空气能够导电，是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果C．空气密度越大，导电性能越好D．空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光二、填空题18．卢瑟福提出的原子核式结构学说能很好地解释粒子散射实验，当粒子在离核较远处穿过原子时，因为________________，所以它们几乎不发生偏转；而当粒子在离核较近处穿过原子且核很小时，因为________________，所以它们会发生大角度的偏转；如果粒子碰到电子，因为________________，所以几乎不影响粒子的运动轨迹.19．卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响，这是因为α粒子的质量___________（选填“小于”、“等于”、“远大于”）电子的质量，α粒子与电子之间的相互作用对α粒子运动轨迹的影响_________________．20．通过如图的实验装置，卢瑟福建立了____________模型。实验时，若将显微镜分别放在位置1、2.3.则能观察到粒子数量最多的是位置___________.21．如图，①、②两条线表示α粒子散射实验中某两个α粒子运动的轨迹，那么沿轨迹③射向原子核的α粒子经过原子核附近后可能的运动轨迹为___________（选填“a”“b”“c”“d”），选择的理由是___________。综合题22．卢瑟福的粒子散射实验中选用金箔做实验的原因是什么？23．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到点，点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点，已知极板水平方向长度为，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为；（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小；（2）推导出电子比荷的表达式．24．19世纪后期，对阴极射线的本质的认识有两种观点．一种观点认为阴极射线是电磁辐射，另一种观点认为阴极射线是带电粒子．1897年，汤姆孙判断出该射线的电性，并求出了这种粒子的比荷，为确定阴极射线的本质做出了重要贡献．假设你是当年“阴极射线是带电粒子”观点的支持者，请回答下列问题：(1)如图所示的真空玻璃管内，阴极K发出的粒子经加速后形成一细束射线，以平行于金属板CD的速度进入该区域，射在屏上O点．如何判断射线粒子的电性？(2)已知C、D间的距离为d，在C、D间施加电压U，使极板D的电势高于极板C，同时施加一个磁感应强度为B的匀强磁场，可以保持射线依然射到O点．求该匀强磁场的方向和此时阴极射线的速度v．(3)撤去磁场，射线射在屏上P点．已知极板的长度为l1，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为l2，磁感应强度为B，P到O的距离为y．试求该粒子的比荷．25．卢瑟福通过α粒子轰击金箔的实验中发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．左下平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹．参考答案：1．B【详解】A．不受力的实验只能是理想实验，是无任何实验误差的思维实验，严格来说“不受力”的条件真实实验不能满足，只能靠思维的逻辑推理去把握，故牛顿第一定律是不可以通过实验直接得以验证的，而牛顿第二定律、牛顿第三定律均是实验定律，故A错误；B．根据物理学史可知，伽利略通过理想斜面实验指出力不是维持物体运动的原因，故B正确；C．开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了行星运动的规律，牛顿总结出了万有引力定律，故C错误；D．卢瑟福通过粒子散射实验，提出来原子的核式结构理论，故D错误。故选B。2．B【详解】α粒子带正电，原子核质量很大也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转，故B正确，ACD错误．故选B.3．B【详解】卢瑟福的原子核式结构学说的内容是：在原子的中心有一个很小的核，称为原子核；原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上；电子绕原子核做高速旋转。故选B。4．C【详解】A．造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，而不是电子的吸引力，故A错误；BC．绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大的角度偏转；表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，且原子的正电荷和几乎的全部质量都集中在这个原子核上，而不是均匀分布在原子内，故C正确，B错误；D．实验证明汤姆孙提出的原子“枣糕模型”是错误的，选项D错误。故选C。5．C【详解】AB．在B位置进行观察时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，而在A位置时进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，AB错误；C．选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；D．卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型，D错误。故选C。6．C【详解】导线中的电流在阴极射线管处产生的磁场方向为垂直纸面向外，则根据左手定则，阴极射线将向下偏转。故选C。7．A【详解】根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过，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，并且数据相差的较大，只有A符合事实。故选A。8．A【详解】A．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，故A正确；B．美国物理学家密立根最早用实验测得元电荷e的数值，故B错误；C．牛顿发现了万有引力定律后，卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G的数值，故C错误；D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，故D错误。故选A。9．A【详解】由卢瑟福所做粒子散射实验结果可知，A、B、C、D位置均可以观察到闪光，但是闪光的次数依次减少，D位置闪光极少，故A正确，BCD错误；故选A。10．D【详解】在粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故斥力指向轨迹的内侧，显然A中cd轨迹粒子受力指向轨迹的外侧，在粒子的散射现象中绝大多数的粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数粒子发生角度很大的偏转，个别的粒子偏转角大于，极少数的粒子偏转角大于，甚至个别粒子沿原方向弹回．原因在α粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大，轨迹的偏转角越大故ABC项与题意不相符；D项与题意相符．11．D【详解】当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有极少数的α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，实验结果是：离原子核远的α粒子偏转角度小，离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故ABC错误，D正确。故选D。12．D【详解】α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，D正确．13．C【详解】A．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，密立根精确测定了电子的电荷量，选项A错误；B．卡文迪许利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”，选项B错误；C．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项C正确；D．动量守恒定律成立的条件是系统受合外力为零，选项D错误。故选C。14．D【详解】在探索微小粒子的过程中，人们首先发现了电子，进而认识到原子是由电子和原子核组成的，卢瑟福建立了原子结构的行星模型．故选D.15．AB【详解】A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A正确。B.汤姆孙发现电子，说明电子是原子组成部分，表明原子具有复杂结构，故B正确。C.卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，故C错误。D.一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率小于极限频率，即入射光频率小，波长较长，故D错误。故选AB。16．BCD【详解】AB．α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A错误，B正确；CD．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CD正确。故选BCD。17．BD【详解】空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电（显中性），是较好的绝缘体．但在射线、受热或强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电功能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，而电离后的自由电荷在稀薄空气中导电性能更好，故选项B、D正确．18．

核对粒子的库仑力很小

核对粒子的库仑力很大

电子质量远小于粒子【详解】当粒子在离核较远处穿过原子时，根据库伦定律可知，核对粒子的库仑力很小，所以它们几乎不发生偏转；当粒子在离核较近处穿过原子且核很小时，因为原子的正电荷全部集中于原子核内部，故核对粒子的库仑力很大，所以它们会发生大角度的偏转；如果粒子碰到电子，因为粒子跟金箔中的电子相撞，满足动量守恒定律，因粒子的质量比电子大得多，尤如飞行的子弹碰撞灰尘一样，粒子的动能和动量几乎没有损失，所以几乎不影响粒子的运动轨迹。19．

远大于

可忽略不计（意思相近的回答均可）【详解】卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响，这是因为α粒子的质量远大于电子的质量，α粒子与电子之间的相互作用对α粒子运动轨迹的影响可忽略不计．20．

原子核式结构

3【详解】通过如图的实验装置，卢瑟福建立了原子核式结构模型。实验时，若将显微镜分别放在位置1、2、3.则能观察到粒子数量最多的是位置3.21．

a

原子核与α粒子均带正电，故受相互排斥的库仑力，又③比①更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏转角度也就更大，所以选轨迹a【详解】原子核与α粒子均带正电，故受相互排斥的库仑力，又③比①更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏转角度也就更大，所以选轨迹a。22．见解析【解析】粒子散射实验中，选用金箔的原因主要有以下几个方面：1）金具有很好的延展性，可以制成很薄的金箔，便于粒子穿过；2）金原子核质量大，被粒子轰击后不易移动；3）金原子核半径大，易形成大角度散射，便于观察。23．（1）

（2）【详解】（1）电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有