课时精练(10) 电子的发现与汤姆孙原子模型 原子的核式结构模型对应学生用书P130-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(十)　电子的发现与汤姆孙原子模型　原子的核式结构模型 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．(多选)(2023·山东泰安质检)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 BD　[电子的发现说明原子是可分的，原子有较复杂的结构，故A错误，B正确；α粒子散射实验说明了原子的核式结构，不能说明原子核的组成情况。故C错误，D正确。] 2．电视显像管应用了电子束磁偏转的原理。如图所示，图中阴影区域没有磁场时，从电子枪发出的电子打在荧光屏正中心的O点。为使电子在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，阴影区域所加磁场的方向是(　　) A．垂直于纸面向外 B．垂直于纸面向内 C．竖直向上 D．竖直向下 A　[电子在磁场中受到洛伦兹力的作用，根据左手定则可以得知，电子开始上偏，故磁场的方向垂直于纸面向外。故B、C、D错误，A正确。] 3．根据α粒子散射实验提出的模型是(　　) A．核式结构模型 B．“枣糕”模型 C．道尔顿模型 D．玻尔模型 A　[卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子内部有个较小的核，原子核集中了几乎所有的质量和全部正电荷，从而提出了核式结构模型。故A正确，B、C、D错误。] 4．关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系，下列说法正确的是(　　) A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的原子结构模型是错误的 B．卢瑟福认识到汤姆孙的原子结构模型的错误后设计了α粒子散射实验 C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构模型的正确性 D．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构模型 D　[卢瑟福做了α粒子散射实验，发现无法利用汤姆孙的原子结构模型解释α粒子散射实验中α粒子的大角度散射现象，他依据实验现象，最终提出了原子的核式结构模型。故选项D正确。] 5．(2021·陕西咸阳实验中学月考)下列关于阴极射线的说法正确的是(　　) A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B．不同材料所产生的阴极射线的比荷相同 C．阴极射线在电磁场中的偏转，表明阴极射线带正电 D．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小 B　[阴极射线是在真空管内由阴极放出的电子流，不是电子打在玻璃管壁上产生的，故A错误；不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，故B正确；阴极射线本质就是电子流，阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带负电，故C错误；电子的电荷量与氢原子核的电荷量大小相等，质量比氢原子核质量小，所以电子的比荷比氢原子核的比荷大，故D错误。] 6．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。下列关于电子的说法正确的是(　　) A．任何原子中均有电子 B．不同的物质中具有不同的电子 C．电子质量比质子质量大 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元 AD　[汤姆孙对不同材料发出的阴极射线进行研究，均得到一种相同的粒子——电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量；由此可知A、D正确，B、C错误。] 7．在α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子碰撞的影响，这是因为(　　) A．α粒子和电子根本无相互作用 B．电子是均匀分布的，α粒子受电子作用的合力为零 C．α粒子在和电子碰撞中动量的改变量极小，可忽略不计 D．电子体积很小，α粒子碰撞不到电子 C　[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，只有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，A、B、D错误。] [能力提升] 8.(2023·江西南昌一模)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五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下面说法正确的是(　　) A．α粒子受到斥力 B．该原子核的位置可能在①区域 C．根据α粒子散射实验可以估算原子大小 D．α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动 A　[卢瑟福通过对α粒子散射实验的探究，提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，故A正确；结合α粒子受力的特点与轨迹的特点可知原子核可能在③区域，故B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核大小，故C错误；α粒子受到原子核的库仑力为斥力，所以α粒子不可能做匀速圆周运动，故D错误。] 9．(多选)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(　　) 汤姆孙的气体放电管的示意图 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P1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，则阴极射线打到右端的P2点 ACD　[实验证明，阴极射线是电子，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的说法错误；加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，根据左手定则，可知选项D正确；当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，可知选项A正确。] 10．(多选)如图为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是(　　) A．相同时间内图中的A位置观察到的闪光次数比B位置要多得多 B．在图中的B位置进行观察，屏上有零星的闪光点 C．有多数α粒子被金箔挡住而反弹回来 D．通过该实验发现了原子核的结构 AB　[金箔原子内部很空旷，大多数α粒子基本不偏转，所以放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故A正确；原子内部带正电的体积小，较少射线发生偏转，极少数发生较大偏转，所以放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，故B正确，C错误；卢瑟福α粒子散射实验，发现了原子的核式结构，并不是原子核的结构，故D错误。] 11．氢原子中电子的运动可以看作是绕固定的氢原子核做匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m。如果电子在距离氢原子核为无限远的位置时的电势能为零，则电子在半径为r的轨道上做匀速圆周运动时，原子的能量为E＝Ek＋Ep＝－，其中k为静电力常量。求氢原子中电子在距氢原子核为r处的电势能。 解析：　电子绕原子核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，由牛顿第二定律可得k＝m，电子的动能Ek＝mv2，以上两式联立得Ek＝。根据原子的能量E＝Ek＋Ep＝－，可得氢原子中电子在距核为r处的电势能为Ep＝E－Ek＝－。 答案：　－ 12．(2023·北京西城区一模)实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数α粒子发生了大角度偏转(超过90°)。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设： ①将α粒子视为质点，金原子视为球体，金原子核视为球心的小点； ②金箔中的金原子紧密排列，金箔可以看成很多单原子层并排而成； ③各层原子核前后不互相遮蔽； ④大角度偏转是α粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。 如果金箔厚度为L，金原子直径为D，大角度偏转的α粒子数占总α粒子数的比例为p，且p≪1。 (1)请估算金原子核的直径d。 (2)上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径d的估算产生影响。已知金箔的厚度约为1×10－7 m，金原子直径约为1×10－10 m，金原子核直径约为1×10－14 m。请对“各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性作出评价。 解析：　(1)金箔厚度为L，金原子直径为D，由假设可知，金原子层数为N＝，极少数α粒子发生大角度偏转，可以认为这部分α粒子在穿过金原子时距离金原子核很近，如果认为各层原子核前后不互相遮蔽，原子核所占平面面积占整个原子的，则有N＝p，解得d＝。 (2)由p＝N代入数据，可得p＝1×10－5，满足p≪1。 因此“各层原子核前后不互相遮蔽”的假设合理。 答案：　(1)　(2)见解析 学生用书第67页 学科网（北京）股份有限公司 $$