2.2 原子的核式结构模型 同步练习 (含答案解析) (3)

2.2
原子的核式结构模型
同步练习
1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是(　　)
A．光电效应实验　　　
B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验
D．氢原子光谱的发现
【解析】　光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误；伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误；卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确．
【答案】　C
2．关于α粒子散射实验装置，下列说法正确的是(　　)
A．实验装置应放在真空中
B．金箔的厚度对实验无影响
C．如果把金箔改为铝箔，更容易观察到大角度散射现象
D．实验时，金箔、荧光屏和显微镜均能在圆周上运动
【解析】　根据α粒子散射实验装置的要求，不在真空中实验可能会受到空气中尘埃等微粒的影响，A对．当金箔偏厚时，α粒子可能无法穿过，B错，金箔改为铝箔，由于铝原子核质量较小，而不容易观察到大角度散射，C错误．实验中金箔、荧光屏不动，显微镜沿圆周运动，D错．
【答案】　A
3．卢瑟福用α粒子散射实验探究原子结构表明(　　)
A．可以用人工的方法产生放射现象
B．电子是原子的组成部分
C．α粒子带正电
D．原子具有核式结构
【解析】　根据α粒子散射实验现象分析，原子应具有核式结构，故选D.
【答案】　D
4．(2013·汉中检测)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)
A．原子的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕核旋转
【解析】　由卢瑟福依据α粒子散射实验建立的原子的核式结构模型可知，A、C、D正确．
【答案】　ACD
5．(2013·漳州检测)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
【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．
【答案】　A
图2－2－4
6．(2013·青岛二中检测)如图2－2－4所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹．设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为εa、εb、εc，则(　　)
A．va＞vb＞vc，εb＞εa＞εc
B．vb＞vc＞va，εb＜εa＜εc
C．vb＞va＞vc，εb＜εa＜εc
D．vb＜va＜vc，εb＞εa＞εc
【解析】　金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小．因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为vb＜va＜vc，εb＞εa＞εc.
【答案】　D
7．(2013·福建高考)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　)
【解析】　理解α粒子散射实验现象，关键是弄清α粒子遇到金原子核时受到强大的斥力作用，才能发生大角度散射，选项C正确．
【答案】　C
8．已知电子质量为9.1×10－31
kg，带电荷量为－1.6×10－19
C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10
m，电子绕核运动的线速度v＝______
m/s.
【解析】　库仑力提供电子做圆周运动的向心力，
由＝，得
v＝e
＝1.6×10－19×
m/s
＝2.19×106
m/s.
【答案】　2.19×106
9．如图2－2－5所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100
V．一个α粒子以2.5×105
m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小．(已知mα＝6.64×10－27
kg)
图2－2－5
【解析】　α粒子在由A到B的过程中，根据动能定理
－2eUNM＝mαv2－mαv
由此得v＝
＝
m/s
＝2.3×105
m/s.
【答案】　2.3×105
m/s
10．α粒子散射实验是让α粒子射向金箔去碰撞金原子，结果发现：大部分α粒子穿过金箔后不发生偏转，少数α粒子发生偏转，有的偏转角度很大，问：
(1)为什么有的α粒子会发生大角度的偏转？
(2)已知金的原子序数为79，当α粒子距原子中心为1.0×10－13
m时受到的库仑力多大？
【解析】　(1)按照卢瑟福的原子核式结构模型，原子中全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的原子核上，核外分布着带负电荷的电子，当α粒子穿过金原子时，如果离核很远，受到原子核的库仑力就很小，运动方向的改变就很小．但是，有少数α粒子穿过金原子时，离核很近，这些α粒子受到的库仑力就较大，所以，它们的偏转角度也就越大．
(2)由库仑定律F＝得：α粒子受到的库仑力
F＝
N
＝3.6
N.
【答案】　(1)见解析　(2)3.6
N
11．卢瑟福的原子核式结构模型认为，核外电子绕核运动．设想氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动，氢原子中电子离核最近的轨道半径r1＝0.53×10－10
m，用经典物理学的知识，试计算在此轨道上电子绕核转动的加速度．
【解析】　因为电子在原子核外绕核高速运转，此即带负电的电子绕带正电的原子核做圆周运动，电子所需的向心力恰好由电子和原子核间的库仑力来提供．
设电子绕核运转的加速度为a，
已知：电子质量me等于0.91×10－30
kg
电子电量qe等于质子电量qH＝1.6×10－19
C.
因为F库＝F向，所以kqe＝mea
所以a＝
＝
m/s2
＝9.01×1022
m/s2.
【答案】　9.01×1022
m/s2