高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 电子的发现与汤姆孙模型+原子的核式结构模型+Word版含解析
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| 名称 | 高中物理教科版选修3-5 原子结构假期作业 电子的发现与汤姆孙模型+原子的核式结构模型+Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 69.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-05-18 19:24:43 | ||
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电子的发现与汤姆孙模型
原子的核式结构模型
1．[多选]下列说法正确的是( )
A．汤姆孙发现了电子并精确测出电子的电荷量
B．稀薄气体导电可以看到辉光现象
C．阴极射线是一种电磁波
D．电子的发现使人们认识到原子可以再分
解析：选BD 汤姆孙发现了电子，但电子的电荷量是由密立根油滴实验精确测出的，A错；稀薄气体被电离可以导电，产生辉光现象，B正确；阴极射线是带负电的粒子流，即电子，C错。电子的发现使人们认识到原子可以再分，D正确。
2．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线本质是氢原子
B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子
D．阴极射线本质是X射线
解析：选C 汤姆孙经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子，故选C。
3.[多选]如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，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，下列说法中正确的是( )
A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些
C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光
D．放在C、D位置时屏上仍能观察到一些闪光，只是在D处观察到的闪光次数比在C处还要少
解析：选ACD 在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确。少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B错误，C、D正确。
4．[多选]关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．只有极少数α粒子发生了大角度散射
B．α粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占整个原子的很小空间
C．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小
D．α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙给出的原子“枣糕模型”
解析：选ABD α粒子散射实验中观察到只有极少数α粒子发生了大角度散射，说明带正电的物质只占整个原子的很小空间，选项A、B、D正确。α粒子在靠近金原子核的过程中电场力做负功，电势能增大，选项C错误。
5．[多选]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，更不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：选AC 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正确。实验中金箔不动，显微镜沿圆周运动，D错。
6．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，则阴极射线应打到最右端的P2点
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，则阴极射线不偏转
解析：选C 由阴极C发出的阴极射线通过狭缝A、B形成一条狭窄的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。实验证明，阴极射线是电子流，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B错误。加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，因而选项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。
7．在卢瑟福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：选A 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，只有少数离核很近的α粒子，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，所以选项A正确。
8．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”。所以能正确反映该实验结果的是选项D。
9．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是 10－15 m。其中正确的是( )
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
解析：选B 由于极少数α粒子发生大角度散射，说明原子中心有一个几乎集中了全部质量和集中了全部正电荷的核存在，原子中绝大部分是空的，汤姆孙的原子模型不符合实际情况；根据散射实验数据可估计原子核的大小应在10－15 m左右；至于把原子看成是一个球体，是人们为研究方便引入的模型，不是由散射实验推出的结果，所以①③④正确。
10．不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )
A．原子中心有一个很小的原子核
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子质量几乎全部集中在原子核内
D．原子的正电荷全部集中在原子核内
解析：选B 卢瑟福通过α粒子散射实验，发现绝大多数粒子基本上仍沿原来的方向前进，少数发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内；且和α粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内；因为只有极少数反向运动，说明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的，故选B。
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为r1，已知电子电荷量为e，静电力常量为k，用经典物理学的知识回答下列问题：
(1)计算电子在半径为r1的轨道运动时的动能。
(2)设轨道2的半径r2＝4r1，计算电子在轨道2运动时的动能。
(3)比较电子在轨道1与轨道2的动能，Ek1________Ek2(选填“＞”“＜”或“＝”)，电势能Ep1________Ep2(选填“＞”“＜”或“＝”)。
解析：(1)根据库仑力充当向心力有k＝m，
故Ek＝mv2＝。
(2)由(1)知当r2＝4r1时有Ek′＝＝。
(3)由(2)知由轨道1运动至轨道2，电子动能减小，故Ek1＞Ek2，由轨道1至轨道2过程中，电子克服库仑引力做功，电势能增大，故Ep1＜Ep2。
答案：(1) (2) (3)＞ ＜
12．α粒子的质量大约是电子质量的7 300倍，如果α粒子以速度v跟电子发生弹性正碰(假设电子原来是静止的)，则碰撞后α粒子的速度变化了多少？
解析：设电子质量为m，碰后α粒子速度为v1，电子速度为v2，由弹性碰撞中能量和动量守恒得
×7 300mv2＝×7 300mv12＋mv22 ①
7 300mv＝7 300mv1＋mv2 ②
联立①②式，解得v1＝v＝v
因此碰撞后α粒子速度减少了v－v1＝v。
答案：v
原子的核式结构模型
1．[多选]下列说法正确的是( )
A．汤姆孙发现了电子并精确测出电子的电荷量
B．稀薄气体导电可以看到辉光现象
C．阴极射线是一种电磁波
D．电子的发现使人们认识到原子可以再分
解析：选BD 汤姆孙发现了电子，但电子的电荷量是由密立根油滴实验精确测出的，A错；稀薄气体被电离可以导电，产生辉光现象，B正确；阴极射线是带负电的粒子流，即电子，C错。电子的发现使人们认识到原子可以再分，D正确。
2．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线本质是氢原子
B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子
D．阴极射线本质是X射线
解析：选C 汤姆孙经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子，故选C。
3.[多选]如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，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，下列说法中正确的是( )
A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些
C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光
D．放在C、D位置时屏上仍能观察到一些闪光，只是在D处观察到的闪光次数比在C处还要少
解析：选ACD 在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A正确。少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B错误，C、D正确。
4．[多选]关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．只有极少数α粒子发生了大角度散射
B．α粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占整个原子的很小空间
C．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小
D．α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙给出的原子“枣糕模型”
解析：选ABD α粒子散射实验中观察到只有极少数α粒子发生了大角度散射，说明带正电的物质只占整个原子的很小空间，选项A、B、D正确。α粒子在靠近金原子核的过程中电场力做负功，电势能增大，选项C错误。
5．[多选]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，更不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：选AC 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正确。实验中金箔不动，显微镜沿圆周运动，D错。
6．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，则阴极射线应打到最右端的P2点
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，则阴极射线不偏转
解析：选C 由阴极C发出的阴极射线通过狭缝A、B形成一条狭窄的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。通过射线产生的荧光的位置，可以研究射线的径迹。实验证明，阴极射线是电子流，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B错误。加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，因而选项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。
7．在卢瑟福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：选A 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，只有少数离核很近的α粒子，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，所以选项A正确。
8．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”。所以能正确反映该实验结果的是选项D。
9．从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是 10－15 m。其中正确的是( )
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
解析：选B 由于极少数α粒子发生大角度散射，说明原子中心有一个几乎集中了全部质量和集中了全部正电荷的核存在，原子中绝大部分是空的，汤姆孙的原子模型不符合实际情况；根据散射实验数据可估计原子核的大小应在10－15 m左右；至于把原子看成是一个球体，是人们为研究方便引入的模型，不是由散射实验推出的结果，所以①③④正确。
10．不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )
A．原子中心有一个很小的原子核
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子质量几乎全部集中在原子核内
D．原子的正电荷全部集中在原子核内
解析：选B 卢瑟福通过α粒子散射实验，发现绝大多数粒子基本上仍沿原来的方向前进，少数发生了大角度的偏转，极少数反向运动，说明原子几乎全部质量集中在核内；且和α粒子具有斥力，所以正电荷集中在核内；因为只有极少数反向运动，说明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的，故选B。
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为r1，已知电子电荷量为e，静电力常量为k，用经典物理学的知识回答下列问题：
(1)计算电子在半径为r1的轨道运动时的动能。
(2)设轨道2的半径r2＝4r1，计算电子在轨道2运动时的动能。
(3)比较电子在轨道1与轨道2的动能，Ek1________Ek2(选填“＞”“＜”或“＝”)，电势能Ep1________Ep2(选填“＞”“＜”或“＝”)。
解析：(1)根据库仑力充当向心力有k＝m，
故Ek＝mv2＝。
(2)由(1)知当r2＝4r1时有Ek′＝＝。
(3)由(2)知由轨道1运动至轨道2，电子动能减小，故Ek1＞Ek2，由轨道1至轨道2过程中，电子克服库仑引力做功，电势能增大，故Ep1＜Ep2。
答案：(1) (2) (3)＞ ＜
12．α粒子的质量大约是电子质量的7 300倍，如果α粒子以速度v跟电子发生弹性正碰(假设电子原来是静止的)，则碰撞后α粒子的速度变化了多少？
解析：设电子质量为m，碰后α粒子速度为v1，电子速度为v2，由弹性碰撞中能量和动量守恒得
×7 300mv2＝×7 300mv12＋mv22 ①
7 300mv＝7 300mv1＋mv2 ②
联立①②式，解得v1＝v＝v
因此碰撞后α粒子速度减少了v－v1＝v。
答案：v