5.2原子模型的提出 学科素养提升练-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

5.2原子模型的提出 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．阴极射线是高速的质子流
B．阴极射线可以用人眼直接观察到
C．阴极射线是高速运动的电子流
D．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在核内
2．二十世纪初，为研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，如图装置的实验是（ ）
A．α粒子散射实验 B．发现质子的实验
C．发现电子的实验 D．发现中子的实验
3．如图所示，高速运动的粒子被位于点的重原子核散射，实线表示粒子运动的轨迹，、和为轨迹上的三点，点离核最近，点比点离核更远，则（　　）
A．粒子在点的速率比在点的大
B．三点中，粒子在点的电势能最大
C．在重核产生的电场中，点的电势比点的低
D．粒子从点运动到点，电场力对它做的总功为负功
4．下列说法正确的是（　　）
A．按照汤姆孙的原子模型，α粒子穿过金箔后不可能是绝大多数沿原方向前进
B．玻尔理论的一个重要假设是原子能量的量子化
C．玻尔理论完全揭示了核外电子的运动规律
D．卢瑟福通过α粒子散射确定了原子核的结构模型
5．下列说法正确的是（ ）
A．在光电效应现象中，金属的逸出功随入射光的频率增大而增大
B．原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的
C．磁铁的周围存在磁场，说明磁场不一定是电荷运动产生的
D．当电荷运动方向与磁场方向不垂直时，其所受洛伦兹力的方向与磁场方向也不垂直
6．在粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，符合下列哪种情况（　　）
A．动能最小
B．电势能最小
C．粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D．加速度最小
7．α粒子散射实验首次表明了（　　）
A．α粒子带正电
B．电子是原子核的组成部分.
C．原子是一个正、负电荷均匀分布的球
D．原子中带正电的部分体积很小
8．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．大部分粒子发生了大角度的偏转
B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
9．关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是（ ）
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α粒子打在荧光屏上形成的
D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光
10．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
11．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了（　　）
A．分子拥有复杂结构 B．原子拥有复杂结构
C．葡萄干蛋糕模型 D．原子核式结构模型
12．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是（　　）
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子中绝大部分是空的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小
D．使α粒子发生大角度偏转的原因是原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等
13．粒子散射实验中，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数发生了大角度偏转，只有极少数被反弹回来，如图所示。若反弹回来的粒子速度大小几乎不变，则下列说法正确的是（　　）
A．碰撞反弹过程中，粒子的动量变化量
B．碰撞反弹过程中，粒子的动能变化量
C．极少数粒子被反弹回来，是因为受到了核力的作用
D．少数粒子大角度偏转，是因为受到了金原子核的库仑力作用
14．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是 ( )
A．安培提出了分子电流假说
B．卡文迪许首先通过实验测出万有引力常量
C．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
D．汤姆生通过对阴极射线的研究发现了质子，并提出了原子核式结构学说
二、解答题
15．去图书馆或上网查阅资料，了解人类探索原子结构的历史及有关经典实验，写出报告，与同学们交流。
16．如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
（1）什么是α粒子？
（2）实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？
（3）实验现象如何？
（4）少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？
参考答案
1．C
【详解】
ABC．阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故A、B错误，C正确。
D．汤姆孙发现了电子，知道电子是原子的组成部分，提出了枣糕模型，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
此实验装置是卢瑟福所做的α粒子散射实验的实验装置；根据此实验的结论，卢瑟福建立了原子的核式结构理论。
故选A。
3．B
【详解】
B．重原子核与粒子之间电场力为斥力，所以粒子从Q运动到M过程中，电场力先做负功后做正功，所以粒子的动能先减小后增大，电势能先增大后减小，所以N点电势能最大，则B正确；
C．重原子核带正电，根据正点电荷的等势面的分布可知，粒子在离原子核越远的点，其电势越低，所以在重核周围产生的电场中，点的电势比点的低，则C错误；
AD．粒子从点运动到点，根据
由于点的电势比点的低，即 ，则电场力对它做的总功为正功，所以粒子动能增大，则粒子在点的速率比在点的小，所以AD错误；
故选B。
4．B
【详解】
A．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，所以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A错误；
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，故B正确；
C．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，不能解释其它原子的发光光谱，故C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的结构模型，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A：金属的逸出功是由金属本身决定的，与入射光的频率无关．故A项错误．
B：卢瑟福在粒子散射实验基础上提出了原子核式结构模型．故B项正确．
C：根据磁现象的电本质可知，磁场一定是电荷运动产生的．故C项错误．
D：根据左手定则可知，洛伦兹力的方向与磁场的方向始终垂直．故D项错误．
6．A
【详解】
AD．粒子带正电，金原子核也带正电，二者互相排斥，因此距离越近，速度越小，距离最近的时候动能最小，库仑力最大，万有引力也最大，所以加速度也最大，A正确，D错误；
B．全程库仑力做负功，因此电势能增加，距离最近时达到最大值，故B错误；
C．粒子和金原子核组成的系统的能量不变，故C错误；
故选A。
【点睛】
.
7．D
【详解】
A．α粒子散射实验前，科学家已经分析出α粒子带正电，故A项错误；
BCD．卢瑟福根据α粒子散射现象提出了原子具有核式结构模型：原子中心有一很小的核，集中着全部正电荷，及几乎全部质量，电子在核外绕核旋转。故BC错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．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，所以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A错误；
B．α 粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误；
C．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故C正确；
D．α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．为了排除其它因素的影响，本实验在真空环境中进行，故A不符合题意；
B．依据实验要求，带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动，从而观察不同方向的穿透情况，故B不符合题意；
C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的，故C不符合题意；
D．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），故D符合题意。
故选D。
10．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。
11．D
【详解】
卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。
故选D。
12．BC
【详解】
AB．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的原子核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是正电荷均匀分布在原子内，故A错误，B正确；
CD．极少数α粒子发生大角度偏转，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小，故C正确，D错误。
故选BC。
13．BD
【详解】
A．设粒子的质量为m，速度为v，反弹回来的粒子速度大小不变，方向反向，以反弹速度方向为正方向，则动量变化量为
故A错误；
B．动能为标量，大小与速度方向无关，所以动能变化量
故B正确；
CD．极少数粒子被反弹回来，是因为受到金属原子核的库仑力作用，故D正确，C错误。
故选BD。
14．AB
【详解】
A、安培观察到通电螺旋管的磁场和条形磁铁的磁场很相似，提出了分子电流假说，他认为，在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，故A正确；
B、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许首先通过实验测出万有引力常量，故B正确；
CD、汤姆生在研究阴极射线过程中发现了电子，并提出了原子的枣糕模型，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，故CD错误．
15．见解析
【详解】
古希腊的哲学家德谟克利特通过对物体分割提出物质只能分割到极小的被称为“原子”的微粒组成；道尔顿在十九世纪初提出物质世界的最小单位为原子，原子是单一的、独立的、不可分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，提出实心球模型，发展了古希腊的原子学说。
1869年德国科学家希托夫发现阴极射线，汤姆生对阴极射线的研究，发现了电子，根据通常情况下原子是不带电的，原子能向外发射电子说明原子内部还有结构，汤姆生提出枣糕式结构模型，认为原子含有均匀带正电的球，电子在球上是均匀分布的，这种模型能够解释阴极射线以及金属在紫外光照射下发射电子的事买。
在汤姆生的指导下，他的学生卢瑟福在研究放射性吸收实验时发现了粒子，1910年卢瑟福用粒子轰击金箔时发现穿过金箔后几乎沿原来方向传播，这与汤姆生的原子结构理论相符，但多次研究，却发现射向金箔的粒子有极少数反弹了回来，这用汤姆生的结构模型无法解释，通过计算得到原子质量应该集中在一个很小的核中，从而提出原子的核式结构模型，这就是著名的粒子散射实验。
卢瑟福提出原子的核式结构模型后，人们对原子结构的稳定性及原子发光问题提出疑问，玻尔在核式结构模型的基础上，引进量子化观点，提出了电子的量子化轨道观点，引入了定态、能级、跃迁概念，解决了原子结构的稳定性问题。奥地利物理学家从统计理论的几率说提出电子云模型。
由于原子核的质量和带电量不成正比，通过对放射性的研究，人们发现原子核也会具有复杂的结构。1919年，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现质子，1932年，查德威克发现中子，证实了原子核由质子和中子组成。
人类对原子结构的认识是逐渐深入的，都是建立在实验研究的基础上的。汤姆生、卢瑟福、波尔都是诺贝尔奖获得者，他们勇于怀疑科学上的定论，不迷信权威，为科学的发展作出重大贡献，自然科学就是在不断探索中修正错误而前进的。
16．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；（4）见解析
【详解】
（1）α粒子（He）是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核．质量是电子质量的7300倍．
（2）①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子．
②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光．
实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有显微镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．
（3）α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.
（4）α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．