第四章 原子结构和波粒二象性 3　原子的核式结构模型 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

3　原子的核式结构模型
考点一　电子的发现
1．下列关于电子的说法错误的是(　　)
A．发现电子是从研究阴极射线开始的
B．汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是不同的
C．电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D．电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转
2．汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是(　　)
A．用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量
C．用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光分析
D．让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
3．如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应向下偏转
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
考点二　原子的核式结构模型
4．(2023·南京市高二期中)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．天然放射性现象的发现
D．质子的发现
5．(2023·南京市高二月考)关于原子模型及其建立过程叙述正确的是(　　)
A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷也是呈点状均匀镶嵌在球体内，而并非弥漫性分布于球内；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代
C．α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10－15 m
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力
6．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的有(　　)
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，α粒子受力平衡
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，说明原子内大部分空间是空的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很大
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大
7．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑电子对α粒子偏转角度的影响，这是因为(　　)
A．电子的体积非常小，以致α粒子碰不到它
B．电子的质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运动的影响极其微小
C．α粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消
D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零
8．如图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，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，关于观察到的现象，下述说法中正确的是(　　)
A．放在C位置时屏上观察不到闪光
B．放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次数极少
C．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
D．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多
9．卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核式结构模型，实验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证α粒子散射实验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜，则这四处位置一段时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是(　　)
A．1 605、35、11、1 B．1 242、1 305、723、203
C．2、10、655、1 205 D．1 232、1 110、233、203
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.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图为原子核式结构模型的α粒子散射图。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)，下列判断中正确的是(　　)
A．α粒子的动能先增大后减小
B．α粒子的电势能先增大后减小
C．α粒子的加速度先减小后增大
D．库仑力对α粒子先做正功后做负功
12．如图为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计。此时再在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2，不计电子重力。
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
(2)推导出电子比荷的表达式。
3　原子的核式结构模型
1．B　[汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项A正确；汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错误；汤姆孙发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转，选项D正确。]
2．D　[汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，并计算其比荷，故D正确。]
3．C　[实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，选项C正确，选项B错误；若加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A错误。]
4．A　[卢瑟福是根据α粒子的散射实验提出原子的核式结构模型。故选A。]
5．C　[阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，但未精确测定电子电荷量，A错误；汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，带正电的物质弥漫性的均匀分布在球体内，B错误；α粒子散射实验，可以估测出原子核尺度数量级为10－15 m，C正确；卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核运动，至于运动状态没有说明，D错误。
6．B
7．B　[电子虽然很小，但数量很多，α粒子仍能碰到，α粒子的质量是电子质量的7 300倍，影响可以忽略，选项B正确。]
8．B　[放在C、D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子有较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故A错误，B正确；
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α粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故C错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少，故D错误。]
9．A　[α粒子散射实验现象是绝大多数粒子直接穿过，少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A正确，B、C、D错误。]
10．A　[卢瑟福通过α粒子散射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，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，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。故选A。]
11．B　[α粒子先靠近原子核，然后又远离原子核，则在运动过程中，库仑力对α粒子先做负功后做正功，所以其电势能先增大后减小，由动能定理知，动能先减小后增大，B对，A、D错。α粒子受到的库仑力先增大后减小，由牛顿第二定律知，加速度先增大后减小，C错。]
12．(1)　(2)
解析　(1)设电子的速度为v，则有evB＝eE
所以v＝＝。
(2)当极板间仅有偏转电场时，电子在电场中沿竖直方向的偏转距离为y1＝at12＝·()2＝
电子离开偏转电场时竖直方向上的分速度为
v1＝at1＝·
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，到荧光屏的时间为t2，这段时间内沿竖直方向运动的距离为
y2＝v1t2＝··＝
电子在竖直方向上偏转的总距离为
d＝y1＋y2＝L1(L2＋)
解得＝。