课时提升作业：五第二章原子结构2.2原子的核式结构模型

课时提升作业 五 原子的核式结构模型
(30分钟　50分)
一、选择题(本大题共7小题,每小题5分,共35分)
1.(多选)关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是　(　　)
A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回接近180°
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子,当α粒子接近核时,是核的排斥力使α粒子发生明显偏转,当α粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转
C.实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分
D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
【解析】选A、C。A是对α粒子散射实验的正确描述,正确;使α粒子偏转的力是原子核对它的库仑斥力,电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响,完全可以忽略,故B错误;极少数α粒子被弹回表明:作用力很大→原子内部的“核”质量很大,电量集中,故C正确;原子核外的电子尽管质量小,但也有质量,D错误。
2. 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中实线所示。图中P、Q为轨迹上的点,虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线,两虚线和轨迹将平面分为四个区域。不考虑其他原子核对该α粒子的作用,那么关于该原子核的位置,下列说法中正确的是　(　　)
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
【解析】选A。α粒子带正电,原子核也带正电,对靠近它的α粒子产生斥力,故原子核不会在④区域;如果原子核在②、③区域,α粒子会向①区域偏;如原子核在①区域,可能会出现如题图所示的轨迹,故应选A.本题是原子物理和静电场的综合题,它利用图示的形式给出了信息,所以同学们在做题时,要从图中找出隐含的信息,以便准确解题。
3.(多选)关于α粒子散射实验的装置,下列说法正确的是　(　　)
A.全部设备都放在真空中
B.荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动
C.若将金箔改为银箔,就不能发生散射现象
D.金箔的厚度不会影响实验结果
【解析】选A、B。实验必须在真空中进行,故A正确;荧光屏和显微镜应该能围绕金箔在一个圆周上转动,B正确;金箔改为银箔能发生散射现象,但不明显,C错误;α粒子穿透能力弱,金箔要很薄,故D错误。
4.在α粒子散射实验中,并没有考虑电子对粒子偏转角度的影响,这是因为　
(　　)
A.α粒子不跟电子发生相互作用
B.α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,α粒子不会跟电子相碰
D.由于电子是均匀分布的,α粒子所受电子作用的合力为零
【解析】选B。在α粒子散射实验中,电子和α粒子之间存在着相互作用,故A错误;由于电子的质量只有α粒子的,当质量大的α粒子与电子碰撞后,电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响,完全可以忽略,故B正确;因为电子不停地在核外旋转而不是均匀分布,所以α粒子仍会跟电子相碰,故C、D错误。
5.(多选)在α粒子散射实验中,当α粒子最接近金原子核时,α粒子符合下列哪些情况　(　　)
A.动能最小
B.势能最小
C.α粒子与金原子核组成的系统能量最小
D.所受原子核斥力最大
【解析】选A、D。α粒子接近金原子核时,α粒子与原子核之间产生的库仑力做负功,动能减小,势能增大,总能量不变,故A、D正确,B、C错误。
6. (多选)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a运动到b再运动到c的过程中,下列说法中正确的是　(　　)
A.电场力在a→b过程中做负功,b→c过程中做正功,但总功等于零
B.加速度先变大,后变小
C.a、c两点的动能不相等
D.其动能与电势能的和不变
【解析】选A、B、D。α粒子与原子核的力为库仑斥力,从a→b库仑力做负功,动能减少,电势能增加,从b→c库仑力做正功,动能增加,且a→b与b→c库仑力所做的总功为0,则a、c两点动能相等,因此A正确,C错误.因为只有电场力做功,故动能与电势能之和不变,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a→c加速度先增大后减小,B也正确。
7.卢瑟福对α粒子散射实验的解释下列选项不正确的是　(　　)
A.使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B.使α粒子产生偏转的力主要是库仑力
C.原子核很小,α粒子接近它的机会很少,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
【解析】选A。使α粒子产生偏转的力主要是原子核对α粒子的库仑斥力,A错误,B正确。α粒子穿过原子时离原子核越近,库仑斥力越强,偏转的角度就越大,D正确。原子核很小,α粒子接近它的机会很少,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进,C正确。
二、非选择题(本大题共2小题,共15分)
8.(7分)速度为107m/s的α粒子从很远的地方飞来,与铝原子核发生对心碰撞,若α粒子质量为4m0,铝核质量为27m0,它们距离最近时,铝核获得的动能是原α粒子动能的多少倍?
【解析】在α粒子和铝原子核发生对心碰撞后,当二者速度相同时相距最近,在α粒子靠近铝原子核的过程中,由动量守恒得mαv0=(mα+m铝)v共
所以v共=
==
===(倍)
答案:倍
9.(8分)如图所示,M、N为原子核外的两个等势面,已知UMN=100V。一个α粒子以2.5×105m/s的速度从等势面M上的A点运动到B点,求:
(1)α粒子在B点时速度的大小。
(2)α粒子在与核相距最近处C点时与A点的电势差。
【解题指南】解答本题应把握以下三点:
(1)M、N两点电势差和A、B两点电势差相等。
(2)α粒子在C点时速度为零。
(3)运用动能定理求解相关量。
【解析】(1)α粒子在由A到B的过程中,满足
-2eUNM=mαv2-mα
由此得v=
=m/s
=2.3×105m/s
(2)α粒子由A到C过程中,应用动能定理
-2e·UAC=0-mα
UAC=
=V=648.4V
答案:(1)2.3×105m/s　(2)648.4V
【总结提升】以α粒子散射实验为背景类题目的解题方法
(1)由于α粒子在变化的库仑斥力作用下做变加速曲线运动,计算时一般无法用牛顿第二定律去解决,解题时一般用功能关系或能量守恒规律解题.
(2)在α粒子运动过程中的功能关系为只有电场力做功,电场力做正功,动能增加,电势能减小,电场力做负功,动能减小,电势能增加,电场力做多少功,动能和电势能就变化多少。
(3)在α粒子运动过程中的能量关系为只有电势能和动能的相互转化,电势能和动能之和不变。