人教版 (2019)3 原子的核式结构模型课时练习

这是一份人教版 (2019)3 原子的核式结构模型课时练习，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

基础达标练
一、选择题
1．关于阴极射线，下列说法正确的是( C )
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线管中的高电压是为了使电子加速
D．阴极射线管中的高电压是为了使电子偏转，使实验现象更明显
解析：阴极射线是在真空管内由负极放出的高速电子流，不是辉光放电现象，故A、B错误；阴极射线管中的高电压方向与电子运动方向平行，使电子加速，不会使电子发生偏转，故C正确，D错误。
2．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( D )
A．实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后的运动方向发生了较大的改变
B．使α粒子发生明显偏转的力来自带负电的核外电子对它的库仑引力
C．实验表明原子中心有一个很小的核，其带有原子的全部负电荷
D．通过α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型
解析：α粒子散射实验现象是绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，被反弹回来，故A错误；当α粒子接近核时，是核的库仑斥力使α粒子发生明显偏转，故B错误；实验表明原子中心有一个很小的核，其带有原子的全部正电荷和绝大部分质量，故C错误；通过α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故D正确。
3．物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验．关于下面几个重要的物理实验的说法正确的是( A )
A．α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础
B．光电效应实验表明光具有波粒二象性
C．电子的发现揭示了原子核可以再分
D．康普顿效应证实了光具有波动性
解析：α粒子散射实验表明了原子具有核式结构，故A正确；光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，故B错误；电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒，但不能够说明原子核可以再分，故C错误；康普顿效应进一步表明光子具有动量，体现了光的粒子性，故D错误。
4．(2023·北京海淀区期末)如图是卢瑟福为解释α粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是( B )
A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为α粒子质量的eq \f(1,7 300)，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用铂金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会大量增多
解析： 越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越大，故A错误；α粒子的质量比电子质量大得多，所以电子对α粒子速度的影响可以忽略，故B正确；由该实验现象可知α粒子与金原子核相互排斥，即带同种电荷，故C错误；铂原子的原子核比金原子的小，则实验中将金箔换为用铂制作的轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子不会增多，故D错误。
5．(2023·黑龙江大庆中学高二下期中)下列关于原子模型及其建立过程叙述正确的是( B )
A．阴极射线是电子流，J.J.汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
B．J.J.汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布于球内，电子镶嵌其中；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代
C．通过α粒子散射实验可以估算出原子核尺度数量级为10－10 m
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核
解析： 阴极射线是电子流，J.J.汤姆孙测出了电子的比荷，密立根精确测定了电子电荷量，故A错误；J.J.汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布于整个球内；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代，故B正确；通过α粒子散射实验可以估算出原子核尺度数量级为10－15 m，故C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，故D错误。
6．(2023·山东省淄川中学高二下学期月考)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( 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：α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，所以C正确，A、B错误；玻尔提出了电子轨道量子化，D错误。
7．(多选)如图所示是J.J.汤姆孙的阴极射线管的示意图，下列说法中正确的是( AC )
A．若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点
B．若在D1、D2两极板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、D2两极板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、D2两极板之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
解析： 当D1、D2之间不加电场和磁场时，阴极射线不发生偏转，将打到最右端的中心P1点，选项A正确；若在D1、D2两极板间加上竖直向下的电场，阴极射线是电子流，它在电场中运动时应向上偏转，选项C正确，B错误；当D1、D2之间加上垂直于纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，由左手定则可知，阴极射线应向下偏转，选项D错误。
二、非选择题
8．如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两水平的金属板间的距离为d。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度 v1竖直向下匀速运动。当上板带正电、下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴最终以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴的直径为D(油滴密度为ρ，可看作球体，球体体积V＝eq \f(1,6)πD3)，重力加速度为g，油滴受到气体的阻力f＝kv，其中k为阻力系数。
(1)求k的大小；
(2)求油滴所带电荷量。
答案：(1)eq \f(πρD3g,6v1) (2)eq \f(πρD3gdv1＋v2,6Uv1)
解析： (1)油滴速度为 v1时所受阻力f1＝kv1，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有f1＝mg
又m＝ρV＝eq \f(1,6)πρD3
则k＝eq \f(πρD3g,6v1)。
(2)设油滴所带电荷量为q，则油滴受到的电场力
F电＝qE＝qeq \f(U,d)
油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，有
kv2＋mg＝qeq \f(U,d)
则油滴所带电荷量
q＝eq \f(πρD3gdv1＋v2,6Uv1)。
能力提升练
一、选择题
1．(2023·吉林长春一中高二下月考)下列关于原子结构模型的说法正确的是( B )
A．J.J.汤姆孙发现了电子，并建立了原子核式结构模型
B．用α粒子散射的实验数据可以估算原子核的大小
C．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的正电荷和所有质量集中在一个很小的核上
D．卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性
解析： J．J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，卢瑟福建立了原子核式结构模型，故A错误；通常用核半径描述核的大小，利用α粒子散射实验的数据可估算核半径，故B正确；卢瑟福的α粒子散射实验表明原子的正电荷和几乎所有质量集中在一个很小的核上，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验否定了J.J.汤姆孙关于原子结构的“枣糕模型”，但不能说明核外电子的运动情况，不能解释原子的稳定性，故D错误。
2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下面说法正确的是( A )
A．α粒子受到斥力
B．该原子核的位置可能在①区域
C．根据α粒子散射实验可以估算原子大小
D．α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动
解析： 卢瑟福通过对α粒子散射实验的探究，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，故A正确；结合受力的特点与轨迹的特点可知原子核应在③区域，故B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核大小，故C错误；α粒子受到金原子核的库仑斥力作用，所以α粒子不可能做匀速圆周运动，故D错误。
3. (2023·陕西西安期末)如图所示为α粒子散射实验的装置示意图，放射源发出α粒子打到金箔上，带有荧光屏的显微镜转到不同位置进行观察，图中1、2、3为其中的三个位置。下列对实验结果的叙述或依据实验结果进行的推理正确的是( B )
A．在位置2观察到的α粒子最多
B．在位置1观察到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内
C．位置2 观察到的α粒子一定比位置 1 观察到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大
D．若正电荷均匀分布在原子内，则1、2、3三个位置观察到α粒子的比例应相差不多
解析： 由于原子中大部分是空的，故大部分α粒子会沿直线通过，所以在位置3观察到的α粒子最多，故A错误；在位置1观察到α粒子，说明α粒子发生了大角度偏转，可以推出正电荷不可能均匀分布在原子内，故B正确；由题图可看出，位置2观察到的α粒子的偏转程度没有位置1的大，所以α粒子所受金原子核斥力的冲量在位置1更大些，故C错误；若正电荷均匀分布在原子内，则1、2位置几乎观察不到α粒子，3位置观察到的最多，故D错误。
4．(2023·广州大学附中高二下学期期末)如图，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等( D )
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回
C．从a经过b运动到c的过程中α粒子的电势能先减小后增大
D．α粒子经过a、c两点时动能相等
解析： 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故选项A错误；根据α粒子散射现象可知，大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故选项B错误；α粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以α粒子的电势能先增大后减小，故选项C错误；a、c两点距金原子核距离相等，所以α粒子在a、c两点电势能相等，可知α粒子在a、c两点动能相等，故选项D正确。
二、非选择题
5．(2023·山东潍坊七中高二下学期检测)如图所示，电子由静止从O点经电场U加速后垂直射入匀强磁场B，经偏转后打在MN板的P点，射入点到P点的距离为d，求电子的比荷eq \f(q,m)的表达式。(不考虑电子的重力)
答案：eq \f(8U,B2d2)
解析：设电子的电荷量为q、质量为m，
在加速电场U中加速的过程，根据动能定理，有qU＝eq \f(mv2,2)，
解得v＝eq \r(,\f(2qU,m))，
垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力，电子做匀速圆周运动，故有Bqv＝meq \f(v2,R)，
由题意又知：R＝eq \f(d,2)，
由以上各式整理可得电子的比荷为：eq \f(q,m)＝eq \f(8U,B2d2)。
6．汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经K、A间加速电压加速后，穿过小孔C沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域内。当极板间不加偏转电压时，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O′点(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)。此时，在P和P′间的区域内，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为 L2。
(1)求打在荧光屏 O点的电子速度的大小。
(2)推导出电子的比荷的表达式。
(3)上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，根据上述实验数据能否推导出U0的表达式？并说明理由。
答案：(1)eq \f(U,Bb) (2)eq \f(2Ud,B2bL1L1＋2L2) (3)见解析
解析：(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v，则 evB＝eE，得v＝eq \f(E,B)，又E＝eq \f(U,b)，得v＝eq \f(U,Bb)。
(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，在竖直方向做匀加速直线运动，加速度a＝eq \f(eU,mb)
电子在水平方向做匀速直线运动，在偏转电场中的运动时间t1＝eq \f(L1,v)
电子在t1时间内竖直向上偏转的距离
d1＝eq \f(1,2)ateq \\al(2,1)＝eq \f(eL\\al(2,1)U,2mv2b)
离开偏转电场时竖直向上的分速度
v⊥＝at1＝eq \f(eL1U,mvb)
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏，则t2＝eq \f(L2,v)
t2时间内向上运动的距离d2＝v⊥t2＝eq \f(eUL1L2,mv2b)
电子向上的总偏转距离d＝d1＋d2＝eq \f(eU,mv2b)L1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(L2＋\f(L1,2)))
可解得eq \f(e,m)＝eq \f(2Ud,B2bL1L1＋2L2)。
(3)能。由动能定理可得
eU0＝eq \f(1,2)mv2－0，已知v和eq \f(e,m)的表达式，可推导出U0的表达式。