高中物理人教版选修3-5 作业 第十八章 2　原子的核式结构模型 Word版含解析

[A组　素养达标]
1．(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：α粒子穿透本领很弱，电离作用很强，若不在真空中，空气中的尘埃就可把其挡住，故实验必须在真空中进行，故A正确．为了能观察向各方向运动的α粒子，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．
答案：AB
2．(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)
A．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．带负电的电子在核外绕着核旋转
D．带负电的电子分布在原子核内
解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．由此可见B、C选项正确．
答案：BC
3．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核(用黑点表示)和两个α粒子的径迹，其中正确的是(　　)
解析：注意α粒子轰击原子核时，受原子核斥力的作用，因此A正确，B、C、D不正确．
答案：A
4．(多选)以下说法正确的是(　　)
A．电子的发现证实了原子核具有复杂的结构
B．电子的发现说明原子不是组成物质的最小单位，原子也是可分的
C．α粒子散射实验证实了原子核由质子和中子组成
D．α粒子散射实验说明了原子带正电的部分占的体积很小
解析：电子的发现说明原子是可分的，原子有较复杂的结构，故A错，B对；α粒子散射实验证明了原子的核式结构，不能说明原子核的组成情况，所以C错，D对．
答案：BD
5．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A．α粒子穿过原子时，由于α粒子的质量比电子大得多，电子不可能使α粒子的运动方向发生明显的改变
B．由于绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来方向前进，所以使α粒子发生大角度偏转的原因是在原子中极小的区域内集中着对α粒子产生库仑力的正电荷
C．α粒子穿过原子时，只有少数粒子发生大角度偏转的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的机会很小
D．使α粒子发生大角度偏转的原因是α粒子穿过原子时，原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等
解析：电子的质量很小，当和α粒子作用时，对α粒子运动的影响极其微小，A正确．α粒子发生大角度偏转，说明原子核的正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的区域内，所以B、C正确，D错误．
答案：ABC
6．(多选)在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况(　　)
A．动能最小
B．电势能最小
C．电势能最大
D．α粒子与金原子核组成的系统能量很小
解析：该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点．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．
答案：AC
7．在α粒子散射实验中，不考虑电子对α粒子的碰撞影响，是因为(　　)
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，不到α粒子质量的，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一粒尘埃一样．故C正确．
答案：C
8．(多选)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，系统的势能最小
D．α粒子与金原子核距离最近时，系统的势能最大
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，并推算了原子核半径的数量级为10－15 m，只相当于原子半径的十万分之一．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粒子发生大角度偏转，故选项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，电势能增加；在α粒子远离金原子核时，库仑力对α粒子做正功，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，动能最小，故选项C错，D对．
答案：BD
[B组　素养提升]
9．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子(　　)
A．更接近原子核
B．更远离原子核
C．受到一个以上的原子核作用
D．受到原子核较大的冲量作用
解析：由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并不是由于受到多个原子核作用造成的，C错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；散射角度大的α粒子，速度的变化量就大，动量的变化量就大，由动量定理知α粒子就受到原子核较大的冲量作用，D对．
答案：AD
10.高速α粒子在重原子核电场作用下的散射现象如图所示，实线表示α粒子运动的轨迹，虚线表示重核形成电场的等势面．设α粒子经过a、b、c三点时的速度为va、vb、vc，则其关系为(　　)
A．vaC．vb解析：α粒子和重原子核都带正电，相互排斥，当α粒子靠近重原子核时，电场力做负功，α粒子动能减小，va>vb.当α粒子远离重原子核时电场力做正功，动能增加，vc>vb.又因为从a到c的整个过程中电场力对α粒子做正功，故vava>vb，选项C正确．
答案：C
11．实验测得α粒子与金原子核发生对心碰撞时所能达到的离金原子核中心的最小距离约为2×10－14 m，已知金的摩尔质量为197×10－3kg·mol－1，阿伏加德罗常数为6×1023mol－1，由此数据估算金原子的原子核密度．(保留一位有效数字)
解析：根据卢瑟福的核式结构模型，题设数据2×10－14 m可以认为是金原子核的半径r，则金原子核的体积为V＝πr3，
金的摩尔质量为M＝197×10－3 kg·mol－1，
则一个金原子的质量为m0＝＝3.3×10－25 kg，因金原子核几乎集中了金原子的全部质量，故可认为金原子核的质量等于金原子的质量，即m核＝m0，则
ρ＝＝ kg/m3
≈1×1016 kg/m3.
答案：1×1016 kg/m3
[C组　学霸冲刺]
12．在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小．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ε＝k，α粒子质量为6.64×10－27 kg)．
解析：当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2＝k，
d＝
＝ m
≈2.7×10－14 m.
答案：2.7×10－14 m