4.2 原子的核式结构模型 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第2节 原子的核式结构模型 同步练习 一、选择题: 1．根据汤姆孙原子结构模型预测α粒子散射实验结果是(　　) A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转 B．绝大多数α粒子穿过金箔后都有小角度偏转 C．极少数α粒子偏转角很大，有的甚至沿原路返回 D．不可能有α粒子偏转角很大，更不可能沿原路返回 2.如图所示为卢瑟福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，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是(　　) A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子核后产生反弹 3．在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的(　　) A．万有引力 B．库仑力 C．磁场力 D．弹力 4．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　) A　　　B　　　　C　　　　　D 5．关于原子结构，下列说法正确的是(　　) A．原子中原子核很小，核外很“空旷” B．原子核的直径的数量级是10－10 m C．原子的全部电荷都集中在原子核内 D．原子的全部的质量都集中在原子核内 6．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等(　　) A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中α粒子的电势能先减小后增大 D．α粒子经过a、c两点时动能相等 7．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在(　　) A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核 8．(多选)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．下列关于该实验的描述正确的是(　　) A．α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成 B．该实验揭示了原子有复杂的核式结构 C．实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转 D．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 9．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　) A．该实验在真空环境中进行 B．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的 C．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光 D．不用荧光屏也可用显微镜直接观察α粒子散射情况 10.(多选)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．其中一个α粒子在从a运动到b，再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近．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粒子运动到b时受到的库仑斥力较大 C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大 D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小 2． 计算题： 11．卢瑟福的原子核式结构模型认为，核外电子绕核运动．设想氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动，氢原子中电子离核最近的轨道半径为r1，已知电子电荷量为e，静电力恒量为k，用经典物理学的知识， (1)计算电子在半径为r1的轨道运动时的动能． (2)设轨道2的半径r2＝4r1，计算电子在轨道2运动时的动能． (3)比较电子在轨道1与轨道2的动能，Ek1________ (选填“＞”“＜”或“＝”) Ek2，电势能Ep1________ (选填“＞”“＜”或“＝”) Ep2． 12.一种测定电子比荷的实验装置如图所示．真空玻璃管内、阴极发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一束细电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域．若两极板间无电压，电子将打在荧光屏上的O点；若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O，已知极板的长度l＝5.00 cm，C、D间的距离d＝1.50 cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L＝12.50 cm，U＝200 V，B＝6.3×10－4 T，P点到O点的距离y＝3.0 cm，试求电子的比荷． 参考答案： 1.D　[电子的质量很小，比α粒子的质量小得多，α粒子碰到金箔原子内的电子，运动方向不会发生明显变化，汤姆孙原子结构模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此，当α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力基本上相互平衡，α粒子基本不偏转．] 2.C　[α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的α粒子多，B处观察到的α粒子少，所以选项A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到金原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．] 3.B　[原子核内有质子，质子与α粒子都带正电，库仑斥力使少数α粒子发生大角度偏转，选项B正确．] 4.C　[α粒子与原子核均带正电荷，所以α粒子受到原子核的作用力为斥力，据此可排除选项A、D；α粒子不可能先受到吸引力，再受到排斥力，选项B错误．] 5.A　[大多数α粒子不发生偏转，说明核外很“空旷”，A正确；原子核的直径的数量级为10－15 m，B错误；由卢瑟福核式结构模型知，C、D错误．] 6.D　[卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故选项A错误；根据α粒子散射现象可知，大多数α粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故选项B错误；α粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以α粒子的电势能先增大后减小，故选项C错误；由于a、c两点距金原子核的距离相等，根据能量守恒可知α粒子在a、c两点动能相等，故选项D正确．] 7.D　[α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：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核旋转．故A、B、C错误，D正确．] 8.AB　[α粒子轰击金箔的实验需在真空条件下完成，故A正确；α粒子的散射实验揭示了原子具有复杂的核式结构，卢瑟福提出了原子核式结构模型，同时否定了汤姆孙原子模型，故B正确，D错误；实验结果表明绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，故C错误．] 9.AB　[本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项．对于C项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，C错误，A、B正确；α粒子必须借助于荧光屏观察，D错误．] 10.BD　[汤姆孙对阴极射线的探究使他发现了电子，A错；α粒子出现较大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用，B对；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后减小，C错，D对．] 11.[解析]　(1)根据库仑力提供向心力有k＝m， 故Ek＝mv2＝k． (2)由(1)知当r2＝4r1时有Ek′＝k＝k． (3)由(2)知由轨道1运动至轨道2，电子动能减小，故Ek1＞Ek2，由轨道1至轨道2过程中，电子克服库仑力引力做功，电势能增大，故Ep1＜Ep2． [答案]　(1)k　(2)k　(3)＞　＜ 12.[解析]　以M点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴． (1)同时加电场、磁场时，qE＝Bqvx，因此vx＝＝. (2)只加电场时到达极板右边缘时，电子在竖直方向飞行的距离为 y1＝ayt2＝()2＝， 电子在竖直方向的速度为vy＝ayt＝＝， 电子飞出极板到达P点时， 在竖直方向经过的距离y2＝vyt′＝×＝， 因此y＝y1＋y2， 解得＝1.61×1011 C/kg. [答案]　1.61×1011 C/kg 学科网（北京）股份有限公司 $