第四章 第三节 原子的核式结构模型-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

[基础达标练] 1．借助阴极射线管，我们看到的是(　　) A．每个电子的运动轨迹 B．所有电子整体的运动轨迹 C．真实的电子 D．错误的假象 解析：B　[借助阴极射线管，我们看到的是电子束的运动轨迹，即所有电子整体的运动轨迹，选项B正确．] 2．(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：AD　[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；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对．] 3．卢瑟福在解释α粒子散射实验的现象时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，这是因为(　　) A．α粒子与电子之间有相互排斥，但斥力很小，可忽略 B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零 C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子 D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略 解析：D　[电子的质量很小，α粒子与电子相碰，运动方向不会发生明显的改变，所以α粒子和电子的碰撞可以忽略，A、B、C错误，D正确．] 4．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量的情况，下列说法正确的是(　　) A．动能最大 B．势能最小 C．势能最大 D．α粒子与金原子核组成的系统能量最小 解析：C　[α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，A、B错误，C正确；α粒子与金原子核组成的系统能量守恒，D错误．] 5．(多选)α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近的示意图如图所示，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　) A．α粒子在A处的速度比B处的速度小 B．α粒子在B处的动能最大，电势能最小 C．α粒子在A、C两处的速度大小相等 D．α粒子在B处的速度比在C处的速度要小 解析：CD　[α粒子由A经B运动到C，由于受到库仑力的作用，α粒子先减速后加速，A错误，D正确；库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B错误；A、C处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，速度大小不变，C正确．] 6．α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹如图所示，M、N、P、Q是轨迹上的四个点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(　　) A．M点　　　　　　 B．N点 C．P点 D．Q点 解析：C　[α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，距离较近时互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同，带电粒子的加速度方向沿相应点与重金属原子核所处位置的连线且指向曲线的凹侧，故只有选项C正确．] 7．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．α粒子散射图如图所示．图中实线表示α粒子的运动轨迹，则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　) A．图中发生大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大 B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了碰撞 C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小 D．根据α粒子散射实验可以估算原子的大小 解析：C　[题图中发生大角度偏转的α粒子所受的库仑力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故A错误；α粒子反弹是因为受金原子核的库仑斥力作用，并未发生碰撞，故B错误；绝大多数α粒子沿原方向前进，说明带正电的原子核占据的空间很小，C正确；当α粒子最靠近原子核时，可以估算原子核的大小，无法估算原子的大小，D错误．] 8．(多选)阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图如图所示．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法正确的是(　　) A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小 解析：AC　[偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确；由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确；由r＝知，B越小，r越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，D错误．] [能力提升练] 9．如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速作用下飞向阳极．挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹．现在用该装置做研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是(　　) A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线 B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转 C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动的径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性 D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱 解析：C　[没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直线运动，A选项错误；电子束在阴极射线管中从左到右运动，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下偏转，B选项错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，C选项正确；施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场的强弱，D选项错误．] 10．美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验．两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止． (1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有　________　. A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L (2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝　________　.(已知重力加速度为g) (3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值大约为e＝　________　C. 解析：(1)(2)平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有mg＝qE＝，得q＝，所以需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d. (3)元电荷的值大约为e＝1.6×10－19 C. 答案：(1)ABC　(2)　(3)1.6×10－19 11．已知金的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离设为10－13 m，则α粒子离金核最近时受到的库仑力是多大？α粒子的加速度是多大？(结果保留3位有效数字．已知α粒子的电荷量qα＝2e，质量mα＝6.64×10－27 kg) 解析：α粒子离核最近时受到的库仑力为 F＝k＝k ＝9×109× N≈3.64 N α粒子的加速度大小为 a＝＝ m/s2≈5.46×1026 m/s2. 答案：3.64 N　5.46×1026 m/s2 [创新应用练] 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Ep＝k，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，α粒子质量为6.64×10－27 kg)． 解析：当α粒子向原子核运动时，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 得d＝ ＝m ＝2.7×10－14 m. 答案：2.7×10－14 m 13．如图所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上．在A板的中央P点放置一个电子发射源，可以向各个方向释放电子，射出电子的初速度为v，电子打在B板上的区域面积为S.不计电子的重力，试求电子的比荷． 解析：打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动， 在垂直于电场方向做匀速运动，即r＝vt 在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即 d＝at2 电子在平行电场方向上的加速度a＝＝ 电子打在B板上的区域面积S＝πr2 由以上几式得＝. 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $