4.3原子的核式结构模型 课后练习（word版含答案）

4.3原子的核式结构模型
一、选择题（共14题）
1．当粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的（ 　　 ）
A．（A） B．（B） C．（C） D．（D）
2．图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
3．关于α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构，下列说法正确的是（）
A．α粒子散射实验揭示了原子核的组成
B．少数α粒子发生了较大偏转，卢瑟福认为是环境的影响
C．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径
D．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验
4．关于物理学家及其相应贡献，以下叙述符合物理史实的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并通过实验测出了万有引力常量
B．安培提出场的概念，并用画电场线、磁感线的方法描述电场和磁场
C．汤姆逊发现了电磁感应现象，并总结出磁场产生电流的条件
D．卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析与研究，提出了原子的核式结构模型
5．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是（　　）
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
6．在粒子散射实验中，没有考虑粒子跟电子的碰撞，其原因是（　　）
A．粒子不跟电子发生相互作用
B．粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略
C．电子的体积很小，粒子不会跟电子相碰
D．由于电子是均匀分布的，粒子所受电子作用的合力为零
7．下列与α粒子散射实验结果一致的是（　　）
A．所有α粒子穿过金箔后偏转角度都很小
B．大多数α粒子发生较大角度的偏转
C．向各个方向运动的α粒子数目基本相等
D．极少数α粒子发生大角度的偏转
8．下列物理学史说法正确的是(　　)
A．安培提出了电磁感应定律
B．卢瑟福提出了原子的“枣糕”结构模型
C．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
D．α粒子散射实验说明了原子正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
9．下列说法中符合史实的是
A．法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应
B．牛顿从万有引力定律出发，总结出了真空中两个点电荷间的静电作用规律
C．卢瑟福根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的分析而发现的电子
D．法拉第经过了多次实验终于发现了电磁感应现象
10．关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（　　）
A．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进
B．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
C．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”理论
D．α粒子散射实验说明原子中正电荷是均匀分布的
11．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子的运动轨迹，其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中(α粒子在b点时距原子核最近)，下列判断正确的是(　 　)
A．α粒子不带电或带负电
B．α粒子的加速度先变小后变大
C．电场力对α粒子先做正功后做负功
D．α粒子的动能先减小后增大
12．下列说法中正确的是（ ）
A．康普顿引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
B．康普顿效应表明光子具有能量和动量
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．汤姆逊通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
E．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了电磁辐射的能量是量子化的
13．卢瑟福的α粒子散射实验说明了下列哪种情况（　　）
A．原子内的正电荷全部集中在原子核里
B．原子内的正电荷均匀分布在它的全部体积上
C．原子内的正负电荷是一对一整齐排列的
D．原子的几乎全部质量都集中在原子核里
14．物理学的研究推动了科学技术的发展，促进了人类文明的进步。下列关于物理学史的说法正确的是
A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的“枣糕模型”
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量，证实了光的粒子性
C．密立根精确地测定电子的带电量1.6×10-19C
D．爱因斯坦发现了光电效应规律，首先提出了能量量子化的观点
二、填空题
15．为了研究原子的结构，卢瑟福和他的同事做了如图所示的________实验，显微镜是图中的________．（选填“A”、“B”、“C”或“D”）
16．汤姆孙的“葡萄干蛋糕模型”认为：原子是一个球体，其正电物质______________________________，而电子则______________________________，整个原子是中性的。
17．原子核的大小：用核______描述核的大小，一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为______m，而整个原子半径的数量级是______m，两者相差十万倍之多。
18．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将向______偏转。
三、综合题
19．J．J．汤姆孙是通过怎样的实验和推理过程发现电子的？
20．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.
21．英国物理学家汤姆孙以及他所带领的一批学者对原子结构的研究奠定了近代物理学的基石，其中他对阴极射线粒子比荷测定实验最为著名。某同学在实验室重做该实验，在玻璃管内的阴极发射的射线被加速后，沿直线到达荧光屏上。在上下正对的平行金属极板上加上电压，在板间形成电场强度为的匀强电场，射线向上偏转；再给玻璃管前后的励磁线圈加上适当的电压，在线圈之间形成磁感应强度为的匀强磁场，射线沿直线运动，不发生偏转。之后再去掉平行板间的电压，射线向下偏转，经过点，如图所示。（不计射线的重力，匀强电场、匀强磁场范围限定在刻度“1”和“7”所在的竖直直线之间，且射线由刻度“1”所在位置进入该区域）。求：
(1)该射线进入场区域时的初速度；
(2)已知正方形方格边长为，求该射线粒子的比荷；
(3)带电粒子在磁场中运动到点的时间。
22．为什么原子中的电子不能使α粒子发生较大的偏转？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
在粒子被重核散射时，绝大多数的粒子都照直穿过，偏转很小，但有少数粒子发生角度很大的偏转，个别的粒子偏转角大于90°，极少数的粒子偏转角大于150°，甚至个别粒子沿原方向弹回．原因在粒子的散射现象中粒子所受重核的作用力是斥力，故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大，轨迹的偏转 角越大．
A. 运动轨迹与分析相一致，故A不合题意；
B. 运动轨迹与分析相一致，故B不合题意；
C. 运动轨迹与分析不一致，故C符合题意；
D. 运动轨迹与分析相一致，故D不合题意．
2．D
【详解】
α粒子散射实验现象表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来。在α粒子散射实验中，α粒子带正电，与原子核相互排斥，越靠近原子核偏转越大，有的甚至被弹回。
A. 图中两个α粒子的径迹几乎平行，不符合越靠近原子核偏转越大，故A错误；
B. α粒子带正电，与原子核相互排斥，图中两个α粒子的径迹说明被原子核吸引，故B错误；
C. 图中两个α粒子的径迹说明一个被原子核吸引，一个被原子核排斥，故C错误；
D. 图中两个α粒子的径迹说明都被原子核排斥，而且越靠近原子核偏转越大，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
α粒子散射实验的内容是：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）是由于斥力，且质量较大，α粒子散射实验是原子核式结构理论的基础，并没有揭示原子核的组成，故A B错误；利用α粒子散射实验现象，极少数大角度偏转，可以估算原子核的半径，故C正确；α粒子散射实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，而玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故D错误．故选C．
4．D
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故A错误；
B．法拉第提出场的概念，并用画电场线、磁感线的方法描述电场和磁场，故B错误；
C．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出磁场产生电流的条件，故C错误；
D．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，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AB．α粒子散射实验现象是：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的α粒子多，B处观察到的α粒子少，故A错误，B错误；
C．选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子打入到金原子内部受到金原子核的斥力作用从而改变运动方向，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】
卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时，认为电子不会对α粒子偏转产生影响，其主要原因是电子的质量很小，电子分布不均匀，只是α粒子与电子发生的相互作用可以忽略，就算α粒子碰到电子时，损失的能量极少，可以忽略，不会引起明显的偏转。
故选B。
7．D
【详解】
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，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变，只有当α粒子距离原子核很近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以只有极少数的α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，实验结果是：离原子核远的α粒子偏转角度小，离原子核近的α粒子偏转角度大，正对原子核的α粒子返回，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A、法拉第提出了电磁感应定律，故A错误；
BCD、汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，并提出原子的枣糕模型，卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，实验说明了原子正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，故BC错误，D正确．
9．D
【详解】
试题分析：奥斯特根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应，A错误；库仑从万有引力定律出发，总结出了真空中两个点电荷间的静电作用规律，B错误；汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的分析而发现的电子，C错误；法拉第经过了多次实验终于发现了电磁感应现象，D正确．
10．D
【详解】
A．α粒子散射实验的现象是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转角度超过，故A正确；
BD．α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有全部的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故B正确，D错误；
C．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故C正确。
本题选不正确的，故选D。
11．D
【详解】
A．由于原子核带正电，原子核对粒子有排斥作用，故可知粒子带正电，故A错误；
B．根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此粒子加速度先增大后减小，故B错误；
CD．粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知从a运动b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故C错误，D正确。
故选D。
12．BCE
【详解】
A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A错误；
B．康普顿效应不仅表明了光子具有能量，还表明了光子具有动量，故B正确；
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．卢瑟福在用a粒子轰击金箔的实验中发现了质子，提出原子核式结构学说，故D错误；
E．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故E正确。
故选BCE。
13．AD
【详解】
卢瑟福的原子核式结构理论的主要内容：原子的中心有个核，叫原子核；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外绕核旋转；原子核所带的电荷数等于核外的电子数。
故选AD。
14．BC
【详解】
A．卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项A错误；
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量，证实了光的粒子性，选项B正确；
C．密立根精确地测定电子的带电量1.6×10-19C，选项C正确；
D．爱因斯坦发现了光电效应规律，普朗克首先提出了能量量子化的观点，选项D错误。
故选BC。
15． α粒子散射 D
【详解】
为了研究原子的结构，卢瑟福和他的同事做了如图所示的α粒子散射实验，A装置产生α粒子，然后α粒子穿过金箔，也就是B装置，发生散射现象，从D装置也就是显微镜观察．
16． 均匀地分布在整个原子球体内 镶嵌在球体中
【详解】
汤姆孙的“葡萄干蛋糕模型”认为：原子是一个球体，其正电物质均匀地分布在整个原子球体内，而电子则镶嵌在球体中 ，整个原子是中性的。
均匀地分布在整个原子球体内
镶嵌在球体中
17． 半径 10－15 10－10
18．上
【详解】
通有强电流的长直导线，由右手安培定则可判断，其在导线下方产生的磁场方向垂直纸面向外，电子在阴极射线管中向右运动，由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转。
19．J．J．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，然后通过带电粒子在磁场和电场中的运动实验测定阴极射线中负粒子的比荷的大小，从而推理得到阴极射线中的粒子是电子。
20．（）；（）；（）
【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
21．(1)；(2)；(3)
【详解】
（1）射线被加速后在电场力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动，根据平衡条件得
解得，射线被加速后的速度为
（2）去掉金属板间电压后，粒子不再受到电场力，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动．
经过点，设圆心为点，半径为，如图所示
根据几何关系有
解得
因为洛伦兹力提供向心力，则
联立解得
（3）设粒子轨迹对应的圆心角为，根据几何关系可得
解得
带电粒子在磁场中运动到点的时间为
22．设电子的质量为me，碰撞前电子静止，α粒子的质量为mα，碰撞后α粒子的速度为vα，电子的速度为ve。以α粒子与电子发生弹性正碰为例，根据动量守恒有
，
由于
解得
则原子中的电子不能使α粒子发生较大的偏转。
答案第1页，共2页