第三册第四章第3节原子的核式结构模型基础训练（Word版含答案）

2019人教版选择性必修第三册 第四章第3节 原子的核式结构模型 基础训练
一、多选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福根据α粒子的散射实验结果提出了原子的核式结构模型
B．是核聚变反应方程
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．射线是能量很高的电磁波，它的电离作用和穿透能力都很强
2．下列说法正确的是( )
A．一重原子核放出一个α粒子后成为一新原子核,衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能
B．α粒子散射实验中,α粒子大角度偏转的主要原因是α粒子与电子的碰撞造成的
C．电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有结构
D．放射性原子核发生α衰变、β衰变后产生的新核处于高能级,它向低能级跃迁时产生γ射线,因此γ射线经常伴随α射线和β射线产生
3．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对天然放射现象的研究，提出原子的核式结构学说
B．氡222的衰变方程是，已知其半衰期约为天，则约经过天，16克氡222衰变后还剩1克氡
C．已知中子、质子和氘核的质量分别为和，则氘核的比结合能为（c表示真空中的光速）
D．对于某种金属，超过其极限频率的入射光强度越弱，所逸出的光电子的最大初动能越小
4．关于阴极射线的性质，判断正确的是 （ ）
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小
二、单选题
5．下列符合物理历史事实的有
A．卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
B．德布罗意认为电子也有波动性，且电子的波长与它的动量成反比
C．贝克勒耳发现天然放射现象，揭示了原子可再分的序幕
D．结合能越大，原子核越稳定
6．下列说法中不正确的是
A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
B．卢瑟福α粒子散射实验结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破
C．氢原子从高能级跃迁到低能级，能量减小，动能增大
D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的
7．图中虚线为匀强电场中与电场强度方向垂直的等间距平行直线．两粒子M、N质量相等，所带电荷量的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的o点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点．已知o点电势高于c点电势．若不计粒子的重力及两粒子间的相互作用，则( )
A．电场强度的方向竖直向上
B．N粒子在a点的加速度与M粒子在c点的加速度相同
C．N粒子在从o点运动至a点的过程中静电力做正功
D．M粒子在从o点运动至c点的过程中，其电势能增加
8．如图所示,一充电后的平行板电容器的两极板相距l,在正极板附近有一电荷量为q (q>0)的带正电粒子,在负极板附近有另一电荷量为-q的带负电粒子,在电场力的作用下两粒子同时从静止开始运动．已知带正、负电粒子的质量之比为2:1,若两粒子间相互作用力可忽略,不计重力,则当两粒子同时经过一平行于极板的平面时,该平面到正极板的距离为
A． B． C． D．
9．如图所示为α粒子散射实验的示意图：放射源发出α射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中①②③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做出的推理正确的是（　　）
A．在位置②接收到的α粒子最多
B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内
C．位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的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①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差不多
10．如图所示，A、B为一条电场线上的两点，则 ( )
A．A处的电场强度比B处大
B．A、B两点的电场强度可能相等
C．将某一试探电荷从A点移到B点，电场力对该试探电荷做正功
D．同一试探电荷在A点的电势能比它在B点的电势能多
11．关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法符合历史事实的是（　　）
A．库伦测出了元电荷e的数值
B．安培提出了电场线和磁感线的概念
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应
D．洛伦兹提出了分子电流假说
12．下列说法正确的是：
A．伽利略通过“理想斜面实验”推理出的结论是：重的物体和轻的物体下落一样快
B．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
C．汤姆生通过对天然放射现象的研究发现了电子
D．卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子
13．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中正确的是
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
C．放在C位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
D．放在D位置时，屏上观察不到闪光
14．有关近代原子物理的若干叙述，下列说法正确的是
A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了中子
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
C．玻尔理论指出原子可以处于连续的能量状态中
D．现已建成的核电站利用的是放射性同位素衰变放出的能量
15．下列表述中正确的是
A．汤姆逊发现了电子并用油滴实验测定了元电荷的数值
B．卢瑟福用粒子轰击氮原子核的核反应方程为，该反应属于核聚变
C．分别用黄光和蓝光照射金属钾表面均有光电子逸出，其中蓝光照射时，逸出的光电子最大初动能较小
D．伽利略利用下图所示实验研究自由落体运动，先在倾角较小的斜面上进行实验，其目的是使时间测量更容易
16．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知；推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，说明原子核有复杂结构
B．查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．爱因斯坦对光电效应的研究，进一步证实了光有波动性
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型
三、解答题
17．请叙述：卢瑟福的原子模型与汤姆孙的原子模型的主要区别是什么？卢瑟福实验中少数粒子大角度偏转的原因是什么？
18．在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从K出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑，若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果在D、G电场区再加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画），荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：
（1）说明阴极射线的电性；
（2）说明图中磁场沿什么方向；
（3）根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷.
19．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。
20．你认为电子的发现，对人类探索微观世界有什么重大意义？
21．查阅相关资料或是使用阴极射线管探索阴极射线还具有哪些特征，这些特征反映了电子的哪些本质。
四、填空题
22．在氢原子模型中，电子绕核的运动可视为一个环型电流。设氢原子中电子沿半径为r的圆形轨道上运动，已知电子的质量为m，电子的电量为e，则其等效电流的电流强度等于________。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【详解】
A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．核聚变是质量较轻的核通过核反应转化为质量较大的核，所以方程是核聚变反应方程，B正确；
C．放射性物质的半衰期与元素的物理和化学性质都无关，C错误；
D．射线是能量很高的电磁波，它的穿透能力都很强，但电离作用很弱，D错误。
故选AB。
2．CD
【详解】
A、一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故A错误．B、α粒子散射实验中，α粒子大角度偏转的主要原因是粒子与原子核的碰撞造成的，故B错误；C、电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子还能再分，故C正确；D、在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象，原子核里虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变；放射性的原子核在发生α衰变和β衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，因此γ射线经常伴随α射线和β射线产生；故D正确．故选CD．
【点睛】本题考查了电子的发现、α粒子散射实验、原子核的衰变、结合能等，知识点多，关键是多看书，记住基础知识．
3．BC
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的研究，提出原子的核式结构学说，A错误；
B．氡222的衰变方程是，已知其半衰期约为天，则约经过天，也就是4个半衰期，则16克氡222衰变后还剩氡，B正确；
C．已知中子、质子和氘核的质量分别为和，则氘核的比结合能为
（c表示真空中的光速），C正确；
D．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关，D错误。
故选BC。
4．AC
【详解】
阴极射线是由于电子动能变大，原子核束缚不住电子，电子逃逸出来，形成的粒子流．所以阴极射线就是电子流，带负电．A正确．
思路分析：知道阴极射线的本质既可作答
试题点评：考查了对阴极射线的认识
5．B
【解析】
【详解】
A．卢瑟福用粒子散射实验，在分析实验结果的基础上，他提出了原子核式结构模型，不是原子核有复杂结构，故A错误；
B．德布罗意认为电子也有波动性，且电子的波长与它的动量成反比，故B正确；
C．天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核可以再分，故C错误；
D．比结合能越大，原子核越稳定，故D错误．
6．B
【详解】
A.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷.故选项A不符合题意.
B.汤姆生发现了电子的结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破.故选项B符合题意.
C.根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，能量减小，动能增大.故选项C不符合题意.
D.氢原子光谱是一条一条的不连续的光谱线，它表明氢原子的能量是不连续的.故选项D不符合题意.
7．C
【详解】
因为虚线为匀强电场中与由场强度方向垂直的等间距平行直线，所以该虚线为等势线，O点电势高于c点，根据电场线与等势线垂直，而且由高电势指向低电势，可知电场方向竖直向下．故A错误；因为该电场是匀强电场，且两粒子M、N质量相等，所带电荷量的绝对值也相等，因此其加速度大小一定相等，但是方向不同，故B错误；因为电场方向竖直向下，再根据粒子的轨迹可判断出N粒子所受的电场力方向竖直向上，M粒子所受的电场力方向竖直向下，因此N粒子带负电，M带正电，N从o点运动至a点的过程中电场力与速度的夹角为锐角，电场力做正功．M粒子在从o点运动至c点的过程中，电场力与速度的夹角也为锐角，电场力也做正功，电势能减小．故C正确，D错误．故选C．
【点睛】
解答本题的关键是：要根据粒子的轨迹判定电场力方向，根据电场线与等势线垂直的特点，分析出粒子带电的正负，再根据电场力的方向与轨迹的夹角大小来判断电场力做功的情况．
8．C
【详解】
本题不计重力，粒子仅在电场力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，正负粒子加速度之比为1:2，
经过相同的时间两个粒子运动的位移之比是1:2，所以正电荷下降了整个高度的 ，所以该平面到正极板的距离为，故C对；ABD错；
综上所述本题答案是：C
9．B
【详解】
A．原子的内部是很空阔的，原子核非常小，所以绝大多数α粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置③接收到的α粒子最多，所以A错误；
B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内，所以B正确；
C．位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更小，因为在位置①α粒子速度反向运动，则动量的变化量更大，所以冲量更大，则C错误；
D．若正电荷均匀分布在原子内，则α粒子与原子正面撞击，粒子最后反弹，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差较多，所以D错误；
故选B。
10．B
【详解】
试题分析：电场线越密的地方电场强度越大，由于只有一条电场线，无法看出电场线的疏密，故A错误、B正确；无论正、负电荷初速度与电场线共线，可以从A点向B点运动，也可以从A点向B点运动，选项C错误、D正确．沿着电场线电势降低，故A点的电势比B点的电势高，若试探电荷为正，在A点的电势能比它在B点的电势能多，若若试探电荷为负，在A点的电势能比它在B点的电势能小，选项D错误．
考点：电场线
【名师点睛】电场强度的大小看电场线的疏密程度，电场线越密的地方电场强度越大，电势的高低看电场线的指向，沿着电场线电势一定降低．
11．C
【详解】
A．密立根测出了元电荷e的数值，故A错误；
B．法拉第提出了电场线和磁感线的概念，故B错误；
C．奥斯特首先发现了电流的磁效应，故C正确；
D．安培提出了分子电流假说，故D错误。
故选C。
12．D
【解析】
“理想斜面实验”推理出的结论是：维持物体的运动不需要力，故A错误；万有引力常量是卡文迪许利用扭秤实验测出来的，故B错误；汤姆生研究了阴极射线并发现了电子，故C错；卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子，故D正确．所欲D正确，ABC错误．
13．A
【解析】
【详解】
放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A正确；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少．说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小．故B错误；放在C位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少．说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故C错误；放在D位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少．说明很少很少射线发生大角度的偏折，故D错误；
14．B
【解析】
【详解】
A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了质子，中子是查德威克发现的，故A错误；
B．太阳内部发生的核聚变，会产生大量的能量，这些能量以太阳光的形式辐射出来，故B正确；
C．玻尔理论指出原子可以处于不连续的能量状态中，能量状态是分立的、量子化的，故C错误；
D．现已建成的核电站利用的是核裂变放出的能量，故D错误。
15．D
【详解】
汤姆生发现了电子，密立根利用油滴实验测定了元电荷量，故A错误；该反应方程属于人工核反应，故B错误；由于蓝光的频率比黄光的频率高，根据光电效应方程，分别用黄光和蓝光照射金属钾表面均有光电子逸出，蓝光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大，故C错误；伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量．伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，故D正确；故选D．
【点睛】根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献，知道核聚变
的实质，根据光电效应方程分析光电子的最大初动能，了解伽利略对自由落体运动和力与运动关系的研究过程．
16．D
【详解】
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的，A错误；
B．查德威克用粒子轰击铍核，发现了中子，B错误；
C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出光具有粒子性，C错误；
D．卢瑟福用粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，D正确。
故选D。
17．见解析
【详解】
（1）汤姆孙原子模型认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像蛋糕里的葡萄干那样镶嵌在原子里面。而卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在这个核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
（2）根据卢瑟福的模型，由于原子核很小，粒子穿过原子时十分接近核的机会很少，绝大多数粒子离核较远，受到的库仑斥力小，所以基本上仍按直线方向前进；但是仍有极少数的粒子，它们可以十分接近核。由于金原子的全部正电荷都集中在原子核中，这一部分的粒子就会受到很大的库仑斥力，从而发生大角度偏转。
18．（1）负电 （2）垂直纸面向里 （3）
【详解】
(1)由于阴极射线向上偏转，因此所受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里.
(3)设此射线中的粒子带电荷量为q，质量为m，当射线在间做匀速直线运动时，有
①
当射线在间的磁场中偏转时，有
②
如图所示
同时又有
③
联立①②③得
19．(1)，；(2)
【详解】
(1)氩原子核对核外电子的库仑引力远大于它们之间的万有引力，万有引力不计。所以电子绕核转动的向心力是库仑引力
所以
所以
(2)根据
且
所以
20．拉开了微观探究的序幕
【详解】
汤姆孙发现电子后，人们认识到，原子还有更复杂的结构，人类开始探索原子的内部结构，最终发现原子是由位于原子中心的原子核及核外运动的电子组成。
21．见解析
【详解】
阴极射线在电场或磁场中都能发生偏转，说明阴极射线是带电的粒子流，进一步分析可知，根据阴极射线在电场中的偏转方向或在磁场中的偏转方向，可确定阴极射线是带负电的粒子流。
22．
【详解】
电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力为
= mr
据电流的定义式
I =
得
I =
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