高中物理人教版 选修3－5第十八章+原子结构 原子的核式结构模型+测试题 Word版含答案

课时跟踪检测（二十八） 原子的核式结构模型
一、单项选择题
1．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(　　)
A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜
B．金箔的厚度对实验无影响
C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象
D．实验装置放在空气中和真空中都可以
解析：选A　若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错；若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C错；若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D错。只有A对。
2．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(　　)
解析：选D　卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，即α粒子散射实验，实验结果显示：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子的偏转角超过90°，有的几乎达到180°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。能正确反映该实验结果的是选项D。
3．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；若原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏 ；若原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A。
4．(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：选C　α粒子与原子核均带正电荷，所以α粒子受到原子核的作用力为斥力，据此可排除选项A、D；α粒子不可能先受到吸引力，再受到排斥力，选项B错误，C正确。
二、多项选择题
5．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况(　　)
A．动能最小
B．电势能最小
C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小
D．所受金原子核的斥力最大
解析：选AD　α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减小，电势能增大；两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒；根据库仑定律，距离最近时斥力最大。故A、D正确。
6．卢瑟福对α粒子散射实验的解释是(　　)
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粒子产生偏转的力是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，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BCD　原子核带正电且很小，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力作用而偏转。绝大多数的α粒子离原子核不太近，沿原来的方向前进，故B、C、D正确。
三、非选择题
7．1911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，α粒子的速度约为__________ m/s。(质子和中子的质量均为1.67×10－27 kg,1 MeV＝1×106 eV)
解析：设α粒子的速度为v，Ek＝mv2，则v＝＝
 m/s≈6.9×106 m/s。
答案：大　6.9×106
8．速度为107 m/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粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原α粒子动能的多少？
解析：当两者速度相同时相距最近，由动量守恒，得
mαv0＝(mα＋m铝)v
解得v＝＝v0，所以＝＝。
答案：
9．1911年前后，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，获得惊人的发现。试由此实验并根据下面所给的公式或数据估算金原子核的大小。
点电荷的电势φ＝，k＝9.0×109 N·m2/C2。金原子序数为79，α粒子的质量mα＝6.64×10－27 kg，质子的质量mp＝1.67×10－27 kg，α粒子的速度vα＝1.60×107 m/s，电子电荷量e＝1.60×10－19 C。
解析：设α粒子接近金原子核时最近的距离为R，则R可认为是金原子核的半径。
由动能定理得mαvα2＝qαφ
又φ＝，Q为金原子核电荷量，则R＝
其中qα＝2e，Q＝79e，代入上式及已知数据可得
R＝≈4×10－14 m
V＝πR3≈2.68×10－40 m3。
答案：2.68×10－40 m3