1、课时训练11原子的核式结构模型题组一粒子散射实验1.在粒子的散射实验中,使少数粒子发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.核力解析:在粒子散射实验中,粒子间的主要作用力是库仑力。答案:B2.卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用粒子轰击金箔时,发现粒子()A.全部穿过或发生很小偏转B.绝大多数穿过,只有少数发生较大偏转,有的甚至被弹回C.绝大多数发生很大偏转,甚至被弹回,只有少数穿过D.全部发生很大偏转解析:卢瑟福的粒子散射实验结果是绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,只有少数发生了较大偏转,并且有极少数粒子偏转角超过了90,有的甚至被弹回,偏转角几
2、乎达到180,故B正确。答案:B3.(多选)在粒子散射实验中,如果两个具有相同能量的粒子,从不同大小的角度散射出来,则散射角度大的这个粒子()A.更接近原子核B.更远离原子核C.受到一个以上的原子核作用D.受到原子核较大的冲量作用解析:由库仑定律可知,粒子受的斥力与距离的二次方成反比,粒子距原子核越近,受斥力越大,运动状态改变得越大,即散射角度越大,A对,B错;由于原子的体积远远大于原子核的体积,当粒子穿越某一个原子的空间时,其他原子核距粒子相对较远,而且其他原子核对粒子的作用力也可以近似相互抵消,所以散射角度大的这个粒子并非是由于受到多个原子核作用造成的,C错;当粒子受到原子核较大的冲量作用
3、时,动量的变化量就大,即速度的变化量就大,则散射角度大,D对。正确选项为A、D。答案:AD4.如图所示,M、N为原子核外的两个等势面,已知UNM=100 V。一个粒子以2.5105 m/s的速度从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点,求粒子在B点时速度的大小。(已知m=6.6410-27 kg)答案:粒子在由A到B的过程中,满足-2eUNM=mv2-m,由此得v=2.3105 m/s。题组二卢瑟福核式结构模型5.卢瑟福粒子散射实验的结果()A.证实了质子的存在B.证实了原子核是由质子和中子组成的C.证实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
4、上运动解析: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,D选项属于玻尔理论的轨道量子化问题。答案:C6.(多选)下列对原子结构的认识中,正确的是()A.原子中绝大部分是空的,原子核很小B.电子在核外运动,库仑力提供向心力C.原子的全部正电荷都集中在原子核里D.原子核的直径大约是10-10 m解析:原子由位于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成,电子在核外绕核高速运动,库仑力提供向心力,由此可判定B、C项正确;根据粒子散射实验可知原子核直径的数量级为10-15 m,而原子直径的数量级为 10-10 m,故A项对,D项错
5、。答案:ABC7.卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是()解析:粒子散射实验的实验现象:(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进;(2)少数粒子发生了较大的偏转;(3)极少数粒子的偏转角超过90,甚至有个别 粒子被反弹回来。据此可知本题只有选项D正确。答案:D8.下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A.光电效应实验B.伦琴射线的发现C.粒子散射实验D.氢原子光谱的发现解析:其中光电效应实验说明光具有粒子性,A选项错误;X射线(伦琴射线)的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线1896年、放射线1896年、电子1897年)之一,这一发现标志着
6、现代物理学的产生,B选项错误;氢原子光谱的发现(下节学)解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征,D选项错误。答案:C(建议用时:30分钟)1.卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析,提出()A.原子的核式结构模型B.原子核内有中子存在C.电子是原子的组成部分D.原子核是由质子和中子组成的解析:粒子散射实验的结果是大部分粒子沿原来方向运动,少部分发生大角度偏转,极少数偏转超过90甚至达到180,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上,据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型。答案:A2.在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.粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的
7、引力作用B.粒子一直受到原子核的斥力作用C.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.粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小解析:粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对粒子的库仑斥力作用,靠近过程库仑斥力做负功,电子动能减少,电势能增加;远离过程库仑斥力做正功,电子动能增加,电势能减少。所以散射过程中电子一直受到库仑斥力作用,电子的速度先减小后增大,即正确选项为B。答案:B3.在卢瑟福粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是()解析:粒子运动时受到原子核的排斥力作用,离原子核距离远的粒子受到的排斥力小,运动方向改
8、变的角度也小,离原子核距离近的粒子受到的排斥力大,运动方向改变的角度就大,C项正确。答案:C4.根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面,实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从A运动到B、再运动到C的过程中,下列说法中正确的是()A.动能先增大,后减小B.电势能先减小,后增大C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大解析:粒子从A点经B点到达等势点C的过程中电场力先做负功,后做正功,粒子的电势能先增加,后减少,回到同一等势线上时,电场力做的总功为零,故C项正确。答案:C5.(多选)关于粒子散射实验的下列说法中正确的是()A.在
9、实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后,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,接近180B.使粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子;当粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转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.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析:A项是对该实验现象的正确描述,正确;B项中,使粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力,而不是电子对它的吸引力,故B错;C项是对实验结论之一的正确表述;原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量,因核外还有电子,故D错。故正确选项为A、C。答案:AC6.(多选)在
10、粒子散射实验中,当在粒子最接近原子核时,关于描述粒子的有关物理量符合下列哪些情况()A.动能最小B.势能最小C.粒子与金原子核组成的系统能量最小D.粒子所受金原子核的斥力最大解析:粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小,库仑力做负功,故粒子动能减少,电势能增加;系统的能量守恒,由库仑定律可知,随着距离的减小,库仑斥力逐渐增大。答案:AD7.关于粒子散射实验,下列说法错误的是()A.该实验在真空环境中进行B.带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C.荧光屏上的闪光是散射的粒子打在荧光屏上形成的D.荧光屏只有正对粒子源发出的射线方向上才有闪光解析:考虑到有少数的粒子因为靠
11、近金原子核,受到斥力而改变了运动方向,故D错,A、B、C都正确。答案:D8.粒子散射实验中,可忽略电子对粒子的碰撞影响,是因为()A.粒子与电子根本无相互作用B.粒子受电子作用的合力为零,是因为电子是均匀分布的C.粒子和电子碰撞损失能量极少,可忽略不计D.电子很小,粒子碰撞不到电子解析:粒子与电子之间存在着相互作用力,这个作用力是库仑引力,但由于电子质量很小,只有粒子质量的约七千分之一,碰撞时对粒子的运动影响极小几乎不改变运动方向,就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样,故正确答案为C。答案:C9.假定质子和中子的质量都是1.6710-27 kg,而原子核半径大约是10-15 m,请你估算若将剥离了电子
12、的原子核一个挨一个地叠放在一起,求这种材料的密度。解析:= kg/m341017 kg/m3。答案:41017 kg/m310.已知电子质量为9.110-31 kg,带的电荷量为 -1.610-19 C,当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.5310-10 m时,求电子绕核运动的速率、频率、动能和等效的电流。解析:电子绕原子核做匀速圆周运动,电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力。由向心力公式可求出速率,继而再求出频率、动能、周期、等效电流。根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力,可知k=mv=e=1.610-19 m/s2.186106 m/s,而v=2fr0即f= Hz6.571015 HzEk=mv2= J2.1710-18 J设电子运动周期为T,则T= s1.510-16 s电子绕核的等效电流I= A1.0710-3 A。答案:2.186106 m/s6.571015 Hz2.1710-18 J1.0710-3 A