4.3原子的核式结构模型 综合训练 -2021-2022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14题）1．下列说法中正确的是（）A．卢瑟福通过粒子散射实验证明了在原子核内部存在质子B．卢瑟福通过粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核的结构D．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构2．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学发展历史，下列说法中正确的是A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小不变，方向可能改变，也可能不变B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．阴极射线微粒的比荷，最早是由密立根测出的C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光D．1895年末，德国物理学家居里夫人发现了一种新的射线——X射线3．1909年英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，下列关于该实验的描述错误的是（

）A．粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成B．粒子的散射实验揭示了原子核有复杂的结构C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后没有发生散射D．粒子从金原子内部穿出后携带了原子内部结构的信息4．物理学的研究推动了科学技术的发展，促进了人类文明的进步。下列关于物理学史的说法正确的是（）A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“枣糕模型”B．法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘C．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量D．爱因斯坦发现了光电效应规律，首先提出了能量量子化的观点5．卢瑟福α粒子散射实验显示了（）A．原子中除了质子外还存在中子B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的C．原子的结构类似于太阳系的球形结构D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷集中在很小的区域内6．以下叙述正确的是（）A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子核还可以再分B．牛顿通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果7．卢瑟福的粒子散射实验结果表明（）A．原子是由原子核和核外电子组成B．原子核外电子绕核做圆周运动C．原子中的正电荷均匀分布在原子中D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里8．关于电子的发现，下列叙述中正确的是（）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是可以再分的B．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的C．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷D．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的9．如图所示为粒子散射实验装置图，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A．1305、25、7、1B．202、405、605、203C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、20310．关于物理学家及其相应贡献，以下叙述符合物理史实的是（

）A．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出磁场产生电流的条件C．安培提出场的概念，并用画电场线、磁感线的方法描述电场和磁场D．汤姆逊通过对α粒子散射实验的分析与研究，提出了原子的核式结构模型11．美国物理学家密立根（R.A．Millikan）于20世纪初进行了多次实验，比较准确的测定了电子的电荷量，其实验原理可以简化为如下模型：两个相距为d的平行金属板A、B水平放置，两板接有可调电源．从A板上的小孔进入两板间的油滴因摩擦而带有一定的电荷量，将两板间的电势差调节到U时，带电油滴恰好悬浮在两板间；然后撤去电场，油滴开始下落，由于空气阻力，下落的油滴很快达到匀速下落状态，通过显微镜观测这个速度的大小为v，已知这个速度与油滴的质量成正比，比例系数为k，重力加速度为g．则计算油滴带电荷量的表达式为(

)A．B．C．D．12．下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在粒子散射实验中观察到的，并据此现象得出原子的核式结构学说，其中正确的是（）A．大多数粒子发生较大角度偏转，少数粒子仍按原方向前进B．多数粒子发生较大角度偏转，少数粒子按原方向前进或被弹回C．绝大多数粒子穿过金箔片仍按原方向前进D．极少数粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回13．如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是（）A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转14．关于电子的发现，下列叙述中正确的是（）A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发现，说明原子具有一定的结构C．电子是第一种被人类发现的微观粒子D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象二、填空题15．原子核的组成：原子核是由______组成的，原子核的电荷数就是核中的______。16．在粒子散射实验的装置中，观察装置是由荧光屏和显微镜组成的，在显微镜前装上荧光屏是为了____________；而荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动是为了______________。17．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.18．如图所示是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置，请根据物理学史的知识完成相关题目：（1）卢瑟福用这个实验装置发现了__________结构模型；（2）图中的放射源发出的是________粒子；（3）图中的金箔是_______层分子膜（选填“单”或“多）；（4）如图所示的四个显微镜中，闪光频率最高的是_________显微镜。三、综合题19．J．J．汤姆孙是通过怎样的实验和推理过程发现电子的？20．如图所示是卢瑟福发现原子核式结构的实验装置简图．请回答下列问题：（1）实验中用了什么粒子轰击靶原子核？（2）实验为什么要在真空中进行？（3）当粒子击中靶原子核时会发生什么情况?21．粒子的质量约为电子质量的7300倍，如果粒子以速度v与电子发生弹性正碰（假定电子原来是静止的），求碰撞后粒子的速度变化了多少，并由此说明为什么原子中的电子不能使粒子发生明显偏转。22．按卢瑟福的原子模型，氢原子的核外电子质量为m，电荷量为，做轨道半径为r的匀速圆周运动。求：(1)电子运动的速率和动能；(2)电子绕核转动的频率。参考答案：1．D【详解】卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构，其他说法跟该实验无必然关系。故选D。2．C【详解】A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小和方向均不变，故A错误；B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故B错误；C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光，故C正确；D．X射线是由伦琴发现的，故D错误．故选C．3．B【详解】当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进。A．粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，故A正确，不符合题意；B．粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，故B错误，符合题意；C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后不发生了散射，故C正确，不符合题意；D．从金原子内部出来后携带了原子内部的信息，故D正确，不符合题意。故选B。4．B【详解】A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“核式结构模型”，A项错误；B．法拉第首先发现了电磁感应现象，揭示了“磁生电”的奥秘，B项正确；C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，C项错误；D．爱因斯坦发现了光电效应规律，普朗克首先提出了能量量子化的观点，D项错误。故选B。5．D【详解】ABD．粒子散射实验说明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，所以粒子散射实验不能证明原子核是由质子和中子组成的，故AB错误，D正确；C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构，和太阳系类似，称为“行星模型”，但并非球形结构，故C错误。故选D。6．D【详解】A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子的核式结构，A错误；B．卡文迪许通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量，B错误；C．伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果，C错误；D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果，D正确。故选D。7．D【详解】卢瑟福的粒子散射实验结果表明原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。故选D。8．D【详解】A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误；B．原子的核式结构是卢瑟福通过粒子的散射实验才提出的，B错误；C．电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；D．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的，D正确。故选D。9．A【详解】试题分析：由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以A位置闪烁此时最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转．符合该规律的数据只有A选项．故A正确，BCD错误．故选A．10．B【详解】A．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，选项A错误；B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出磁场产生电流的条件，选项B正确；C．法拉第提出场的概念，并用画电场线、磁感线的方法描述电场和磁场，选项C错误；D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析与研究，提出了原子的核式结构模型，选项D错误。故选B。11．B【详解】油滴在电场中平衡时，由平衡得：，由题给已知信息油滴匀速下落的过程中：，联立得：，故B正确．12．CD【详解】本题的关键是理解卢瑟福的原子核式结构，按照这个结构，由于原子核很小，大部分粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转。故选CD。13．AC【详解】BC．实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误；D．加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，因而选项D错误；A．当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确。故选AC。14．BCD【详解】A．电子的发现，说明原子是可以再分的，但是没有说明其是由电子和原子核组成的，所以A错误；B．发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确；C．电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；D．物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确。故选BCD。15．

质子和中子

质子数16．

粒子打在荧光屏上时产生荧光以便观察

可以观察到沿不同方向散射的粒子【详解】在粒子散射实验的装置中，观察装置是由荧光屏和显微镜组成的，在显微镜前装上荧光屏是为了粒子打在荧光屏上时产生荧光以便观察荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动是为了可以观察到沿不同方向散射的粒子。17．

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。18．

核式

α

单

A【详解】（1）卢瑟福用这个实验装置发现了原子的核式结构模型。（2）图中的放射源发出的是α粒子。（3）图中的金箔是单层分子膜。（4）如图所示的四个显微镜中，闪光频率最高的是A显微镜。19．J．J．汤姆孙通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过带电粒子在磁场和电场中的运动实验测定阴极射线中负粒子的比荷的大小，从而推理得到阴极射线中的粒子是电子。20．（1）粒子

（2）避免粒子与空气分子相撞（3）绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子发生了较大的偏转，极少数射线粒子发生超过的大角度偏折，个别粒子被弹回【详解】