2.2 原子的核式结构模型 同步练习 (含部分答案解析) (1)

第二节
原子的核式结构模型
同步练习
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.下列说法中正确的是（
）
A.使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子很容易穿透原子，是因为原子之间有空隙
B.原子是一个实心球体
C.高速电子很容易穿透原子，说明原子不是一个实心球体
D.电子束射到金属膜上，大部分被反向弹回
2.如图为卢瑟福和他的助手们做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四个位置时，观察到的现象下列描述正确的是（
）
A.在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B.在位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在位置时稍少些
C.在位置时，屏上观察不到闪光
D.在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
3.卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是：在用α粒子轰击金箔的实验中发现α粒子（
）
A.全部穿过或发生很小的偏转
B.绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极少数被弹回
C.绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过
D.全部发生很大的偏转
4.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示，其中两点为轨迹上的点，虚线是过两点并与轨迹相切的直线.两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下面说法正确的是（
）
A.可能在①区域
B.可能在②区域
C.可能在③区域
D.可能在④区域
5.在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（
）
A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B.正电荷在原子中是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内
6.当α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（
）
7.在α粒子散射实验中，当α粒子穿过金箔时，下列理解正确的是（
）
A.与金原子核相距较远的α粒子，可能发生大角度偏转
B.与金原子核相距较近的α粒子，可能发生大角度偏转
C.α粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最小
D.α粒子与金原子核距离最近时，系统的势能最大
8.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从运动到、再运动到的过程中，下列说法中正确的是（
）
A.电场力先做负功，后做正功，总功等于零
B.加速度先变小，后变大
C.两点的动能不相等
D.动能与电势能的和不变
9.
卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出（
）
A.原子的核式结构模型
B.原子核内有中子存在
C.电子是原子核的组成部分
D.原子核是由质子和中子组成的
10.如图所示的四个图中，点表示某原子核的位置，曲线和表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是（
）
二、填空题（本题共2小题，每空3分，共18分.请将正确的答案填到横线上）
11.1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了
（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型.若用动能为1
MeV的α粒子轰击金箔，其速度约为
m/s.（质子和中子的质量均为1.67×10-27
kg，1
MeV=106
eV）
12.在19世纪末
发现了电子，从而认识到原子存在复杂结构，后
在α粒子散射实验的基础上提出了原子的模型，由α粒子散射实验数据估算原子直径为
m，原子核直径为
m.（后两空只填数量级）
三、计算题（本题共3小题，共42分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（14分）根据卢瑟福的原子模型：氢原子中央是一个带正电的核，核外有一个电子绕核做匀速圆周运动.已知轨道半径为,氢核和电子所带电荷量均为,电子质量为.若把电子绕核旋转看作是一种电流,则其电流为多大？
14.（14分）卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现：在α粒子散射实验中，现有一个α粒子以2.0×107
m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该α粒子与金原子核间的最近距离（已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为，α粒子质量为6.64×10-27
kg）.
15.（14分）氢原子核外电子的电荷量为,它绕核运动的最小轨道半径为，试求出电子绕核做圆周运动时的动能，以及电子所在轨道处的电场强度的大小.若已知电子质量为，则电子绕核运动的向心加速度为多大？
第二节
原子的核式结构模型
参考答案
一、选择题
1.C
2.AD
解析：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原的方向前进，在位置处观察到屏上的闪光次数最多，A正确；少数发生较大的偏转，在位置观察到屏上的闪光次数比位置应少很多，而不是稍少一些，B错误；极少数偏转角超过90°，有的偏转角几乎达到180°，在位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确.
3.B
解析：本题考查对实验现象的正确描述，由卢瑟福α粒子散射实验现象，不难判断B正确.
4.A
解析：α粒子受到原子核的排斥力指向轨迹弯曲的一侧，α粒子是由至运动，原子核的位置一定在过点切线外侧，故只能在①区域，选项A正确.5.A
解析：原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，才使在α粒子散射实验中，只有少数的α粒子离核很近，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，所以选项A正确.
6.BC
解析：α粒子在穿过金箔时轨迹发生大角度偏转的主要原因是金原子核对α粒子的静电作用.由于电子质量太小，对α粒子的运动影响甚微，α粒子和金原子核均带正电，故应相互排斥，轨迹A、D是符合实验情况的轨迹.α粒子与原子核（金核）通过库仑力发生作用，二者表现为斥力，而B、C路径表示为引力，故B、C不可能.判断α粒子的轨迹时，要根据散射的原理判断.
7.
BD
解析：对α粒子散射现象，卢瑟福的核式结构学说做出了圆满的解释，并推算了原子核直径的数量级为10-15
m，只相当于原子直径的十万分之一.α粒子穿过金箔时，只有少数α粒子可能离核较近，金原子核对α粒子的库仑力较大，使α粒子发生角度偏转，故A错，B对，α粒子与金原子核之间的作用力是库仑力，在α粒子向金原子核靠近时，要克服库仑力做功，α粒子的动能减小，α粒子远离金原子核时，库仑力对粒子做功，α粒子的动能增加，电势能减小.α粒子与金原子核组成的系统总能量不变.它们距离最近时，系统的势能最大，故C错D对.
8.AD
解析：α粒子与原子核的力为库仑斥力，从库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从库仑力做正功，动能增加，且与库仑力所做的总功为0，则两点动能相等，因此A正确,C错.因为只有电场力做功，故动能与电势能和不变.故D正确.α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从加速度先增大后减小，B错.
9.
A
解析：卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外的空间运动.由此可知，A正确.
10.D
二、填空题
11.大
6.9×106
解析：设α粒子的速度为，，=
m/s≈6.9×106
m/s.
12.汤姆孙
卢瑟福
核式结构
10-10?10-15?
三、计算题
13.
解析：氢原子核与核外电子间的库仑力提供电子绕核运动的向心力，即：
，
.
电子绕核一周的时间为：
.
将电子绕核运动等效为一环形电流，则
.
14.2.7×10-14
m
解析：α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为

m
≈2.7×10-14
m
15.
解析：建立经典原子模型，电子绕原子核做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供
由牛顿第二定律：得：.
由点电荷的场强公式，得：.
由牛顿第二定律知，所以有.