物理选修3选修3-5第十八章 原子结构2 原子的核式结构模型精练

2013版高中物理 18.2 原子的核式结构模型分层达标训练 新人教版选修3-5

【课堂训练】

1.(2012·宝鸡高二检测)卢瑟福通过对α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

2.α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为(    )

A.α粒子与电子根本无相互作用

B.α粒子受电子作用的合力为零，电子是均匀分布的

C.α粒子和电子碰撞损失的能量极少，可忽略不计

D.电子很小，α粒子碰撞不到电子

3.(2011·天津高考)下列能揭示原子具有核式结构的实验是(    )

A.光电效应实验

B.伦琴射线的发现

C.α粒子散射实验

D.氢原子光谱的发现

4.(2012·泉州高二检测)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的原子核和两个α粒子的径迹，其中可能正确的是(    )

5.关于α粒子散射实验,下列叙述正确的是(    )

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粒子在离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加

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

【课后巩固】

1.(2011·上海高考)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是(    )

2.关于α粒子散射实验的装置,下列说法正确的是(    )

A.全部设备都放在真空中

B.荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个大角度圆周上转动

C.若将金箔改为银箔,效果不受影响

D.金箔的厚度不会影响实验结果

3.以下说法中正确的是(    )

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

4.卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是(    )

A.α粒子的散射实验

B.对阴极射线的研究

C.天然放射性现象的发现

D.质子的发现

5.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪些情况(    )

A.动能最小

B.势能最小

C.α粒子与金原子核组成的系统能量最小

D.所受原子核斥力最大

6.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场等势面，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是(    )

A.电场力在a→b过程中做负功，b→c过程中做正功，但总功等于零

B.加速度先变大，后变小

C.a、c两点的动能不相等

D.其动能与电势能的和不变

7.速度为107 m/s的α粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若α粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原α粒子动能的多少倍？

8.α粒子与金核197Au发生正碰时，如果α粒子能接近金核的最小距离为2×

10-14 m，试估算金核的密度为多少？

答案解析

【课堂训练】

1.【解析】选A。卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型，故A正确。

2.【解析】选C。在α粒子散射实验中，电子与α粒子存在相互作用，A错；电子质量只有α粒子的，电子与α粒子碰撞后，电子对α粒子的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可忽略不计，C正确，B、D错误。

3.【解析】选C。光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误；伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误；卢瑟福的α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确。

4.【解析】选A。在α粒子散射实验中，α粒子十分接近原子核穿过时，受到很大的库仑力作用，偏转角度很大，可知只有A项正确。

5.【解析】选D。由于原子核很小，α粒子接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍沿直线方向前进。只有极少数发生大角度的偏转，从α粒子的散射实验的数据可以估算出原子核的大小为10-15 m～10-14 m。由此可知A错，D正确；用极端法，α粒子向金核射去，如图所示。可知α粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少,所以选项B、C都错。

【课后巩固】

1.【解析】选D。用α粒子轰击金箔时，和金的原子核正碰的α粒子，受到的作用力最大而返回，所以A、C选项错；靠近原子核的α粒子受到的作用力比较远的α粒子受到的作用力大，偏转的角度大，所以B选项错,D选项正确。

2.【解析】选A、B。因为空气对α粒子阻挡作用很明显，α粒子在空气中的射程只有几厘米。所以，实验必须在真空中进行,故A对；因为要观察各个角度的α粒子的散射情况。所以，荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个大角度圆周上转动,B正确；厚度对α粒子散射影响很大，银的延展性较差,C、D错误。

3.【解析】选B、D。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、B对；α粒子散射实验证明了原子的核式结构，不能说明原子核的情况，所以C错、D对。

4.【解析】选A。卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型：原子核聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运动。故正确答案为A。

5.【解析】选A、D。α粒子接近金原子核时，α粒子与原子核之间产生的库仑力做负功，动能减小，势能增大，总能量不变，故A、D正确，B、C错误。

6.【解题指南】解答本题应把握以下三点:

(1)库仑力与点电荷之间的距离的平方成反比。

(2)α粒子和原子核间电场力的方向。

(3)在α粒子的整个运动过程中只有电场力做功，所以只有动能和电势能间的转化。

【解析】选A、B、D。α粒子与原子核的力为库仑斥力，从a→b库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从b→c库仑力做正功，动能增加，且a→b与b→c库仑力所做的总功为0，则a、c两点的动能相等，因此A正确，C错。因为只有电场力做功，故动能与电势能之和不变。故D正确。α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从a→c加速度先增大后减小，B正确。

7.【解析】在α粒子和铝原子核发生对心碰撞后，当二者速度相同时相距最近，在α粒子靠近过程中，由动量守恒得mαv0=(mα+m铝)v共,所以

=

答案：

8.【解析】粗略地，可把金核看做一个球体，把α粒子接近它的最小距离作为它的半径r，

则金核的体积表示为

而金核的质量

M=197×1.67×10-27 kg≈3.29×10-25 kg，

故其密度为

≈9.8×1015 kg/m3。

答案：9.8×1015 kg/m3

【总结提升】物理估算题的三条注意事项

(1)根据物理规律建立合理的模型；

(2)熟悉常用的近似公式和物理常量；

(3)突出主要矛盾忽略次要矛盾，建立近似的计算公式或方程，得出正确的数量级。