课时梯级训练(17) 原子的核式结构模型（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

课时梯级训练(17)　原子的核式结构模型 1．(多选)关于原子的核式结构学说，下述说法正确的是(　　) A．原子内部十分空旷，原子核体积很小 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．原子核半径的数量级是10－15 m D．原子半径的数量级约是10－15 m ABC　解析：卢瑟福的原子核式结构学说的内容是：在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，电子绕原子核做高速旋转，原子半径的数量级为10－10 m，而原子核半径的数量级为10－15 m，A、B、C正确，D错误。 2．卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是(　　) A．核外电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等 C．核的质量大于核内质子的质量 D．核电荷数在数值上约是质量数的一半 D　解析：卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子(即中子)存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数在数值上约为质量数的一半，D正确。 3．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　) A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小 D　解析：α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，A错误；α粒子在接近原子核的过程中，由于要克服电场力做功，故动能减少，电势能增加，B错误；当α粒子在离开原子核的过程中，由于电场力做正功，故动能增加，电势能减少，C错误；对α粒子散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小数量级，D正确。 4．通过如图所示的实验装置，卢瑟福建立了原子核式结构模型。实验时，若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3。则能观察到最少粒子数量的位置是(　　) A．1 B．2 C．3 D．一样多 A　解析：在卢瑟福α粒子散射实验中，绝大部分α粒子沿原路径通过，少数α粒子发生了大角度偏转，极少数发生了反弹，题图中显微镜放在位置1时，显示的是反弹现象，可知位置1处观察到的粒子数量最少，即能观察到最少粒子数量的位置是1，A正确。 5．如图是卢瑟福为解释α粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是(　　) A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小 B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略 C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷 D．若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会增多 B　解析：越接近原子核的α粒子受到的库仑斥力越大，发生散射时的偏转角越大，A错误；电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略，B正确；由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带同种电荷，C错误；若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会减少，D错误。 6．(多选)α粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置的亮斑少 B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．荧光屏在B位置的亮斑比在A位置的亮斑多 D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 AB　解析：根据α粒子散射实验现象，大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，可知荧光屏在B位置的亮斑比A位置少，荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，选项A正确，C错误；该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，B正确，D错误。 7．核散射是2019年经全国科学技术名词审定委员会审定公布的物理学名词。如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则(　　) A．α粒子在M点的速率比在Q点的大 B．在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低 C．三点中，α粒子在N点的电势能最大 D．α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功 C　解析：重原子核带正电，根据正点电荷的等势面的分布可知，α粒子在离原子核越远的点，其电势越低，所以在重核周围产生的电场中，Q点的电势比M点的低，B错误；重原子核与α粒子之间电场力为斥力，所以α粒子从Q运动到M过程中，电场力先做负功后做正功，所以α粒子的动能先减小后增大，电势能先增大后减小，所以N点电势能最大，C正确；α粒子从M点运动到Q点，有WMQ＝qUMQ＝q(φM－φQ)，由于Q点的电势比M点的低，即UMQ>0，则电场力对它做的总功为正功，所以α粒子动能增大，则α粒子在M点的速率比在Q点的小，A、D错误。 8．如图所示是英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验装置示意图。 (1)下列关于α粒子散射实验的准备，下述说法正确的是________。 A．α粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成 B．金箔可用铝箔替代 C．荧光屏360°旋转的目的是观察α粒子各个角度的散射情况 D．α粒子源是一个可以将静止α粒子加速的电场 (2)关于α粒子散射实验结论，下述说法正确的是________。 A．实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分 B．实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷 C．实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量 D．实验表明原子核是由质子和中子组成的 (3)有关α粒子散射实验的下图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是下图中的________。 答案：(1)AC　(2)BC　(3)B 解析：(1)α粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成，避免α粒子和空气中的原子碰撞影响实验结果，A正确；如果不用金箔改用铝箔也会发生散射现象，只是铝的延展性不如金好，不可以做到很薄，所以实验结果会受到影响，B错误；荧光屏360°旋转的目的是观察α粒子各个角度的散射情况，C正确；α粒子源是用以提供所需的α粒子，不能加速，D错误。 (2)α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的核是一个极小的核，并带有原子的全部正电，A错误，B、C正确；卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，不是这个实验得出，D错误。 (3)在α粒子的散射实验现象中，粒子所受原子核的作用力为斥力，指向轨迹弯曲的内侧，大多数粒子都穿过金属箔，偏转很小，少数粒子发生角度很大的偏转，B正确。 9．按卢瑟福的原子模型，氢原子的核外电子质量为m，电荷量为－e，做轨道半径为r的匀速圆周运动。求： (1)电子运动的速率和动能； (2)电子绕核转动的频率。 答案：(1)　　(2) 解析：(1)氢原子核对核外电子的库仑引力远大于它们之间的万有引力，万有引力不计。所以电子绕核转动的向心力是库仑引力 k＝m 所以v＝ 所以Ek＝mv2＝。 (2)根据T＝ 且f＝ 所以f＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$