4.3原子的核式结构模型基础巩固（word版含答案）

4.3原子的核式结构模型基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（ ）
A．α粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究
C．光电效应实验 D．氢原子光谱实验
2．对于物理学家与所取得的成绩，下列不符合事实的是（　　）
A．赫兹通过一系列实验验证了麦克斯韦电磁波理论
B．电流通过导体的热功率与电流的平方大小成正比
C．奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转
D．汤姆孙通过实验发现了电子，质子和中子
3．汤姆生发现了电子并由此提出了原子结构的葡萄干蛋糕模型，他发现电子的实验基础是（ ）
A．α粒子散射实验
B．阴极射线实验
C．α粒子轰击铍核实验
D．α粒子轰击氮核实验
4．下列说法中正确的是（　　）
A．水很难被压缩，这是因为水分子间没有空隙
B．被毛皮摩擦过的橡胶棒吸引的小球可能不带电
C．卢瑟福的原子核依据式模型理论，在原子中绕核高速旋转的是质子
D．花开的季节，走近花园就能闻到扑鼻的花香，这是因为分子之间存在引力
5．卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据是粒子轰击金箔的实验，在实验中他发现粒子（ ）
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．全部发生很大的偏转，甚至有的被反弹回
C．绝大多数不发生或只发生很小的偏转，有极少数发生很大的偏转，个别甚至被弹回
D．绝大多数发生很大的偏转，甚至被反弹回，只有少数穿过
6．在粒子散射试验中，少数粒子发生了大角度偏转，这些粒子（　　）
A．一直受到重金属原子核的斥力作用 B．动能不断减小
C．电势能不断增大 D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果
7．下列说法中符合物理学史实的是（　　）
A．查德威克通过研究阴极射线发现电子，从而打开了原子物理大门
B．勒纳等人通过实验得出光电效应的四个特征
C．玻尔首先提出了原子的核式结构学说，第一次将量子化引入到原子领域
D．卢瑟福用粒子轰击金箔实验证明原子是由其它粒子组成的
8．在物理学发展史上有一些定律或规律的发现，首先是通过推理证明建立理论，然后再由实验加以验证，以下叙述的内容，符合上述情况的有
A．牛顿发现的万有引力定律，经过一段时间后才由卡文迪许用实验方法测出万有引力常量的数值，从而验证了万有引力定律
B．普朗克提出了光子说理论，后来由爱因斯坦用实验证实了光子的存在
C．汤姆孙提出了原子的核式结构学说，后来由卢瑟福用 粒子散射实验给予验证
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来用实验证实了电磁波的存在
9．卢瑟福的粒子散射实验结果表明了（　　）
A．原子核是可分的 B．汤姆孙的“枣糕”模型是错误的
C．原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成 D．原子中的正电荷并非均匀分布
10．如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中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b C．轨迹c D．轨迹d
11．阴极射线管中的高电压的作用是（ ）
A．使管内气体电离
B．使管内产生阴极射线
C．使管中障碍物的电势升高
D．使电子加速
12．下列说法符合物理学事实的是（　　）
A．伽利略最早证明了行星公转的轨道是椭圆
B．牛顿将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”
C．法拉第在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应
D．汤姆孙通过粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
13．如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 ( )
A．研究悬浮油滴所带电性
B．测量悬浮油滴的电荷量
C．测出了基元电荷的值
D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小
14．卢瑟福在用粒子轰击金箔时，可以证明原子的核式结构的证据是（　　）
A．几乎所有的粒子运动方向没有发生明显变化 B．粒子在穿过金箔时做匀速直线运动
C．少数粒子发生了大角散射 D．粒子与电子碰撞时动能有较大的损失
15．下列说法正确的是
A．米、千克、摩尔、安培都是国际单位制中的基本单位
B．光电效应揭示了光的粒子性，而康普特效应则反映了光的波动性
C．安培最早引入场的概念，并提出用电场线表示电场
D．卢瑟福用α粒子散射实验的数据否定了汤姆逊的“西瓜模型”，并估算了原子的大小
二、填空题（共4题）
16．1904年汤姆孙首先提出了原子的______________模型。
17．如图所示，是1909年英国物理学家卢瑟福和他的同事们所做的粒子散射实验装置示意图，此实验否定了__________的原子结构模型，据此实验卢瑟福提出了原子的___________式结构模型。
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。
19．(1)下图中螺旋测微器的示数为_______，游标卡尺示数为_______。
(2)电子所带的电荷量（元电荷）最先是由密立根通过油滴实验测量出的，图示为该实验装置的示意图，将两块水平放置的金属板、连接到电路中，用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电。在实验中通过调节金属板间的电压，利用显微镜观察，找到悬浮不动的油滴。
实验时观察到某个悬浮不动的油滴直径为，此时金属板、间电压为，两板间距离为，已知油滴密度为，重力加速度为，不计空气浮力，则该油滴带______电（填“正”、“负”），所带的电荷量大小______。（用题目中所给的物理量表示）
三、综合题（共4题）
20．请说说英国物理学家汤姆孙如何由实验判定电子是原子的组成部分。
21．氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r，求：
（1）电子的运动周期；
（2）电子的动能Ek；
（3）等效电流的大小.
22．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。
23．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．A
【详解】
解：卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，
而对阴极射线的研究，发现原子还可以再分，
对于光电效应，揭示了光的粒子性，
氢原子光谱实验说明了能量量子化的观念，故A正确，BCD错误；
故选A．
2．D
【详解】
A．赫兹通过一系列实验验证了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁波理论，故A正确；
B．由焦耳定律可知，电流的热功率和电流的平方大小成正比，故B正确；
C．奥斯特发现通电导线附近的磁针发生偏转，证实了电能生磁，故C正确；
D．汤姆逊通过实验发现了电子，查得威克发现了中子，故D错误；
本题选择不正确的，故选D。
3．B
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子核式结构模型，证实了原子是可以再分的，故A错误．
B．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，故B正确．
CD．由上分析可知，故CD错误．
故选B．
4．B
【详解】
A．水很难被压缩，是因为水分子间存在着斥力，不是因为没有空隙，故A错误；
B．被毛皮摩擦过的橡胶棒带了负电，可以吸引轻小物体，因此吸引的小球可能不带电，故B正确；
C．卢瑟福的原子核依据式模型理论，在原子中绕核高速旋转的是电子，故C错误；
D．花开的季节，走近围墙就能闻到扑鼻的花香，说明分子在不停地做无规则的运动，而不能说明分子之间存在引力，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
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，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α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，即α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，故C正确，ABD错误．
6．A
【详解】
A．α粒子和原子核均带正电荷，相互排斥，A正确；
BCD．少数α粒子发生了大角度偏转，α粒子与原子核先靠近后远离，故库仑斥力先做负功后做正功，根据功能关系，电势能先增加后减小，动能先减小后增加，BCD错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而打开了原子物理大门，故A错误；
B．德国物理学家勒纳等人通过实验得出光电效应的四个特征，并试图在经典电磁理论的框架内解释光电效应，故B正确；
C．普朗克第一次将量子化引入到原子领域，卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说，故C错误；
D．卢瑟福等人通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
牛顿发现了万有引力定律，一百多年后由卡文迪许用实验方法测出万有引力恒量的数值，从而验证了万有引力定律，A正确；爱因斯坦受普朗克量子理论的启发，提出了光子说理论，美国物理学家米立肯利用光电效应实验证实了光子的存在，B错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构学说，C错误；麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来赫兹用实验证实了电磁波的存在，D错误．
9．B
【详解】
粒子散射实验并非证明原子是由什么构成的，而是证明了组成原子的正、负电荷在原子内部是如何分布的，由实验现象可知原子内部的正、负电荷并非均匀分布，证明了“枣糕”模型是错误的，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．A
【详解】
卢瑟福通过α粒子散射并由此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，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强。
故选A。
11．D
【解析】
【详解】
在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射的电子，通过高压对电子加速获得能量，与玻璃发生碰撞而产生荧光，故D正确．
12．B
【详解】
A．开普勒最早证明了行星公转轨道是椭圆，故A错误；
B．看必修1P68牛顿头像下面一段话，无论是亚里士多德那里还是伽利略和笛卡尔那里，都没有力的概念。牛顿的高明之处在于他将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”，故B正确；
C．奥斯特在实验中将导线南北放置发现了电流的磁效应，故C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷即元电荷，故C正确。
故选C。
14．C
【详解】
AB．仅凭这两点无法证明粒子与金箔原子发生了什么，故AB错误；
C．影响粒子运动的主要是原子核，仅有少数粒子发生了大角散射则说明原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有了全部质量，证明了原子的核式结构，故C正确；
D．当粒子穿过原子时，电子对粒子的影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，故D错误。
故选C。
15．A
【解析】
国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，则米、千克、摩尔、安培都是国际单位制中的基本单位，故A正确；光电效应和康普特效应都揭示了光的粒子性，故B错误；法拉第最早引入场的概念，并提出用电场线表示电场，故C错误；卢瑟福用α粒子散射实验的数据否定了汤姆逊的“西瓜模型”，并估算了原子核的大小，故D错误；
16．葡萄干蛋糕
【详解】
[1]汤姆孙首先发现了电子，并提出了葡萄干蛋糕模型。
17．汤姆逊 核
【详解】
[1[2] 卢瑟福和他的同事们所做的粒子散射实验装置示意图，此实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型．
18．核式 α 单 A
【详解】
（1）[1]卢瑟福用这个实验装置发现了原子的核式结构模型。
（2）[2]图中的放射源发出的是α粒子。
（3）[3]图中的金箔是单层分子膜。
（4）[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．（ ） 负
【详解】
(1)[1]螺旋测微器的固定刻度为1.5mm，可动刻度为
38.0×0.01mm=0.380mm
所以最终读数为
1.5mm+0.380mm=1.880mm
[2]游标卡尺精确度为0.02mm，读数
10mm+22×0.02mm=10.44mm=1.044cm
(2)[3]由于油滴处于平衡状态，重力竖直向下，电场力与重力等大反向，由于金属板A为正极，电场方向与重力方向相同，故油滴带负电；
[4]油滴处于静止状态，有
其中
联立解得
20．见解析
【详解】
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，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小（通过带电粒子在电磁场中的运动实验）从而推理得到阴极射线中的粒子是电子。后来，汤姆孙和他的学生直接测量了氢离子和阴极射线的电荷，证明了阴极射线的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，计算出阴极射线的质量是氢离子质量的，这些事实不仅证实了阴极射线确实是带电粒子流，而且表明不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子，电子的发现说明原子具有一定的结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。
21．（）；（）；（）
【详解】
(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：
解之得电子做匀速圆周运动的速度
由于做匀速圆周运动的周期：
由以上三式得电子绕核运动的周期：
(2)根据牛顿第二定律得：
电子的动能为：
联立两式得：
(3)电流
22．见解析
【详解】
设电子的质量为，粒子的质量为，碰撞后粒子的速度为，电子的速度为。由于粒子与电子发生弹性正碰，所以
考虑到
解得
可见，原子中的电子不能使粒子发生明显偏转。
23．
【详解】
卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，该实验的现象为：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，极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），据此可画出α粒子的运动轨迹，如图所示：