4.3 原子的核式结构模型 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

4.3 原子的核式结构模型 同步练习 一、单选题 1．关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是（　　） A．原子是一个质量分布均匀的球体 B．原子的质量几乎全部集中在原子核内 C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内 D．原子核半径的数量级是 2．关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是（　　） A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的强相互作用力 C．原子的全部负电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径约是 3．卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（ ） A．原子的核式结构模型． B．原子核内有中子存在． C．电子是原子的组成部分． D．原子核是由质子和中子组成的． 4．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。下列说法正确的是：（　　） A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子 B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较小 C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小后变大 D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大后变小 5．下列哪位物理学家（科学家）没有获得过诺贝尔物理学奖（　　） A．普朗克 B．密立根 C．卢瑟福 D．康普顿 6．关于近代物理，下列说法正确的是（　　） A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小 B．光的波长越长，其粒子性越显著；波长越短，其波动性越显著 C．当入射光照射某金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射因此肉眼看不到黑体 7．关于卢瑟福粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是（    ） A．原子的质量几乎全部集中在原子核内 B．绝大多数粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C．使粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对粒子的库仑斥力 D．使粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对粒子的万有引力 8．α粒子散射实验中，当α粒子距原子核最近时，其（　　） A．动能最小 B．电势能最小 C．所受原子核的斥力最小 D．与金原子组成的系统的能量最小 9．在α粒子散射实验中，α粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的，其中有极少数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反向弹回．假定一个速度为v的高速α粒子(He)与金原子核(Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的)，则 A．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B．α粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 C．α粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部 D．当它们的距离最小时，α粒子与金原子核的动量大小之比为4︰197 10．汤姆孙发现电子是原子的组成部分，并提出了原子的“葡萄干蛋糕”模型．按照这个模型推理，“α粒子轰击金箔”的实验结果应该是（ ） A． B． C． D． 二、多选题 11．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，极少数发生较大偏转，甚至被弹回 B．当α粒子接近电子时，是电子引力使其发生明显偏转 C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占原子体积的极小部分 D．实验表明原子中心的核集中了原子的全部正电荷及全部质量 12．卢瑟福对α粒子散射实验的解释是（　　） A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对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 13．如图所示为卢瑟福和他的同事们做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四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是（　　）    A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 C．卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象肯定了汤姆孙的“枣糕模型” D．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 14．如图所示为粒子散射实验的示意图：放射源发出射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中①②③为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或依据实验结果做出的推理错误的是（　　）    A．在位置②接收到的粒子最多 B．在位置①接收到粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内 C．位置②接收到的粒子一定比位置①接收到的粒子所受金原子核斥力的冲量更大 D．若正电荷均匀分布在原子内，则①②③三个位置接收到粒子的比例应相差不多 15．根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的粒子散射图，图中实线表示粒子的运动轨迹。则关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．图中大角度偏转的粒子的电势能先增大后减小 B．绝大多数粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，是因为粒子未受到金原子核的作用力 C．因为原子核占据原子的空间很小，所以只有极少数粒子发生大角度偏转 D．根据粒子散射实验可以估算原子大小 三、填空题 16．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个 ， 弥漫性地 在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 17．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子 模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其运动轨迹如图所示，则从Q到M过程中α粒子的电势能的变化情况为 ，加速度大小的变化情况为 。 四、解答题 18．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)． 19．如果α粒子以速度v与电子发生弹性碰撞（假定电子原来是静止的），则碰撞后α粒子的速度变化了多少？并由此说明原子中的电子不能使α粒子发生明显偏转的原因。 20．观察图片回答下列问题： (1)我们知道原子是电中性的，电子带负电且质量非常小，据此猜想原子的组成和结构是什么样的？ (2)如图甲是J.J.汤姆孙提出的原子的“枣糕模型”——正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中。α粒子是放射性物质发射出来的高速粒子，带两个单位正电荷，它的质量是氢原子的4倍、电子的7300倍，如果用一束平行的α粒子轰击大量图甲中的原子，则α粒子的运动轨迹是什么样的？ (3)卢瑟福及其助手曾用如图乙所示的装置做探究原子结构的实验，α粒子穿过金箔打在荧光屏上会有微弱的闪光产生。实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原方向前进，但有少数的α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说，它们几乎被“撞了回来”。据此分析图甲模型是否正确？ (4)图丙是卢瑟福根据实验结果提出的原子模型——原子中带正电部分（原子核）的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。分析此模型是否与实验吻合？ (5)通过不同元素的α粒子散射实验数据，发现原子核的电荷数（电荷量与电子电荷的比值）等于该元素的原子序数，原子核的半径的数量级为10−15 m，从中你有什么认识？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《4.3 原子的核式结构模型 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A A D C A A A D B 题号 11 12 13 14 15 答案 AC BCD AD ACD AC 1．B 【详解】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的质量都集中在原子核上；电子绕原子核做高速旋转。 故选B。 2．A 【详解】AC．原子的质量几乎都集中在原子核，但核外电子（带负电）所占空间很大，原子核很小，故A正确，C错误； B．原子核对核外电子的库仑力提供电子运动的向心力，故B错误； D．原子核的直径数量级约为，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】卢瑟福的粒子散射实验中，用粒子轰击金箔，发现粒子穿过金箔后，基本仍沿原来的方向前进，但有少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转，偏转角度甚至大于90°．而汤姆孙的“枣糕模型”是不能解释粒子发生大角度偏转的，也就是说“枣糕模型”是不正确的，卢瑟福通过分析认为：若要使粒子发生大角度偏转，占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围，这样才能使粒子受到足够大的斥力，发生大角度的偏转．所以1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。 故选A． 4．D 【详解】A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构，汤姆孙发现了电子，故A错误； BCD．α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，加速度越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，加速度越来越小，斥力做正功，故D正确，BC错误。 故选D。 5．C 【详解】A.普朗克获得了1918年诺贝尔物理学奖．故A错误． B.密立根获得了1923年诺贝尔物理学奖．故B错误． C.卢瑟福没有获得过诺贝尔物理学奖，故C正确． D.康普顿获得了1927年诺贝尔物理学奖．故D错误． 6．A 【详解】A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小，A正确； B．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著，B错误； C．当入射光照射某金属发生光电效应时，根据 光电子的最大初动能与入射光子的频率成线性关系，不是成正比，C错误； D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，但黑体辐射光，肉眼能看到黑体，D错误。 故选A。 7．A 【详解】卢瑟福粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对粒子的库仑斥力，A正确。 故选A。 8．A 【详解】当α粒子靠近原子核过程中，电场力做负功，电势能增大，动能减小，故α粒子距原子核最近时动能最小，电势能最大，斥力最大，系统能量不变，故A正确，BCD错误。 故选A。 9．D 【分析】电场力做负功，电势能增加；α粒子散射实验表明原子的内部有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎的全部质量都集中在原子核里；α粒子在靠近金原子核的过程中满足动量守恒. 【详解】α粒子在靠近金原子核的过程中，库仑力做负功，电势能逐渐增加，选项A错误；α粒子散射实验是原子的核式结构理论的基础，并不能说明原子核是由质子和中子组成的，选项B错误；α粒子散射实验说明带正电的物质分布在原子内部很小的区域内，即原子的内部有一个很小的原子核，选项C错误；α粒子在靠近金原子核的过程中，系统动量守恒，当它们的距离最小时，两者的速度相等，则α粒子与金原子核的动量大小之比等于质量之比，即为4:197，选项D正确；故选D. 10．B 【详解】试题分析：根据电荷间的相互作用力，结合电荷的分布，可知，两边的射线偏转较大，而中间基本不变，从而即可求解． 解：提出了原子的“葡萄干蛋糕”模型：正电荷均匀分布在原子中，电子像葡萄干分布其中，当用“α粒子轰击金箔”中间的射线受力平衡，则不会偏转，而两边的射线，因受力不平衡，导致偏转较大，故B正确，ACD错误； 故选B． 点评：考查汤姆孙“葡萄干蛋糕”模型的内容，依据电荷间的库仑斥力，注意与α粒子散射实验现象区别开来． 11．AC 【详解】A．多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，极少数发生较大偏转，甚至被弹回，A正确； B．当α粒子接近原子核时，是原子核的斥力使其发生明显偏转的，B错误； C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占原子体积的极小部分，C正确； D．实验表明原子中心的核集中了原子的全部正电荷及几乎全部质量，D错误。 故选AC。 12．BCD 【详解】AB．原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错误，B正确； CD．原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远，因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D正确。 故选BCD。 13．AD 【详解】AB．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，所以荧光屏和显微镜放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，放在C、D位置时，屏上仍可以观察到闪光，只是次数较放在A和B位置时少，故A错误，B正确； CD．卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子的核式结构模型，故C错误，D正确。 故选AD。 14．ACD 【详解】A．原子的内部是很空阔的，原子核非常小，所以绝大多数α粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置③接收到的α粒子最多，所以A错误，符合题意； B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内，所以B正确，不符合题意； C．位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更小，因为在位置①α粒子速度反向运动，则动量的变化量更大，所以冲量更大，则C错误，符合题意； D．若正电荷均匀分布在原子内，则α粒子与原子正面撞击，粒子最后反弹，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差较多，所以D错误，符合题意。 故选ACD。 15．AC 【详解】A．图中大角度偏转的α粒子的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，故A正确； B．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，故B错误； C．因为原子核占据原子的空间很小，所以只有极少数α粒子才能受到原子核的较大的斥力作用发生大角度偏转，选项C正确； D．依据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，而不是原子的大小，故D错误； 故选AC。 16． 球体 正电荷 均匀分布 【解析】略 17． 核式结构 先增大后减小 先增大后减小 【详解】[1]卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型； [2][3]α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，加速度越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，加速度越来越小，斥力做正功，所以从Q到M过程中α粒子的电势能先增大后减小，加速度先增大后减小。 18．2.7×10－14 m 【详解】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， 点睛：本题实际上是估算原子核半径的一种方法，建立物理模型是解题的关键，搞清能量守恒关系，即动能逐渐转化为电势能，从而进行解答． 19．，见解析 【详解】α粒子的质量大约是电子质量的7300倍，根据动量守恒定律及机械能守恒定律有 联立解得 ， 其中 可求得 则α粒子速度改变量为 可知速度改变量非常小，电子不会使α粒子发生明显偏转。 20．(1)见解析 (2)α粒子的运动轨迹是直线 (3)图甲模型是错误的 (4)此模型与实验吻合 (5)见解析 【详解】（1）我们知道原子是电中性的，电子带负电，据此猜想原子一定由负电的电子和带正电的物质组成的。电子的质量非常小，带正电的物质几乎等于原子的质量。带正电的物质应该充满原子的整个空间，电子镶嵌在其中。 （2）α粒子的运动轨迹是直线。 α粒子的质量是电子质量的7300倍，α粒子与电子碰撞时电子不会改变α粒子的运动轨迹； α粒子的质量是氢原子的4倍，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，带正电的部分也不会改变α粒子的运动轨迹。所以α粒子的运动轨迹是直线。 （3）图甲模型是错误的。因为图甲模型不会把α粒子“撞了回来”。 （4）此模型与实验吻合。因为只有把氢原子的全部质量集中在一个体积很小的核内，才能把α粒子“撞了回来”。 （5）原子核的电荷数（电荷量与电子电荷的比值）等于该元素的原子序数，表明带正电的部分都集中在原子核内。原子核的半径的数量级为10−15 m，表明原子核非常小，原子几乎是空的。 原子是由原子核和核外电子组成的，原子核集中了所有正电荷和几乎全部质量，原子核很小，原子几乎是空的。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $