高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册第5章 原子世界探秘5.2 原子模型的提出综合训练题

5.2原子模型的提出基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．物理学自牛顿的三大定律以来，经历了几百年的发展，人类在物理理论上取得了空前的成就。关于物理学史，下列说法正确的是（　　）

A．牛顿第一定律是从实验中直接得出的结论

B．德布罗意最先提出了物质波，认为所有物质都有波动性和粒子性

C．如果能发生光电效应，一旦增大人射光强度，光电子的最大初动能必定增加

D．α粒子散射实验发现，α粒子发生较大角度偏转，说明了原子几乎是一个整体

2．在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其主要原因是（　　）

A．原子中有带负电的电子，电子会对粒子有引力的作用

B．正电荷在原子中是均匀分布的

C．原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上

D．原子是可再分的

3．α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时的两种径迹如图所示。虚线为原子核的等势面，α粒子以相同的速率经过电场中的A处后，沿不同的径迹1和2运动，由径迹不能断定的是（　　）

A．原子核带正电

B．整个原子空间都弥漫着带正电的物质

C．粒子在径迹1中的动能先减小后增大

D．经过B、C两点，两粒子的速率相等

4．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

A． B． C． D．

5．卢瑟福的粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况（          ）

A．原子内存在电子

B．原子的大小为m

C．原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

D．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上

6．α粒子散射实验首次表明了（　　）

A．α粒子带正电

B．电子是原子核的组成部分.

C．原子是一个正、负电荷均匀分布的球

D．原子中带正电的部分体积很小

7．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．对以下几位物理学家所做科学贡献的表述中，与事实不相符的是

A．汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子

B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了质子

C．普朗克把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统思想

D．爱因斯坦创立“光子说”并建立了 “光电效应方程”，运用这些理论圆满解释了光电效应的实验规律

8．如图所示为α粒子散射实验装置的示意图，显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是（　　）

A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的“枣糕”式放射源金箔荧光屏

B．相同时间内，在A位置观察到屏上的闪光次数多于B位置

C．少数α粒子发生大角度偏转是由于它们跟电子发生了碰撞

D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10-15m

9．关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是（　　）

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

10．卢瑟福进行的α粒子散射实验现象表明

A．在原子的中心有一个很小的核

B．原子核具有复杂结构

C．原子核集中了原子所有的质量

D．核外电子在绕核旋转

11．有关对原子的说法正确的是（   ）

A．汤姆孙通过研究阴极射线得出电子是构成原子的微粒，且测出了电子的电量

B．密立根是通过对电子在电场中做匀速直线运动的研究，测出了电子的电量

C．汤姆孙提出的原子模型不能解释原子呈电中性

D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型

12．如图所示,+Q表示金原子核,α粒子射向金核时被散射,其偏转轨道可能是图中的

A．b B．c C．d D．e

13．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

A．原子核对α粒子的万有引力

B．原子核对α粒子的磁场力

C．核外电子对α粒子的库仑引力

D．原子核对α粒子的库仑斥力

14．物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中正确的是（       ）

A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而证明了原子核可再分

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型

C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应

D．玻尔首先把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念

15．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

二、填空题（共4题）

16．判断下列说法的正误：

（1）汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转证明了阴极射线带正电；______

（2）电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值；______

（3）卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动；______

（4）原子核的电荷数等于核中的中子数。______

17．关于卢瑟福的核式结构，判断下列说法的正误。

（1）汤姆孙的枣糕模型认为原子是一个球体，正电荷填充在整个球体内。(    )

（2）α粒子散射实验证实了汤姆孙的葡萄干蛋糕原子模型。(    )

（3）卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动。(    )

（4）原子核的电荷数等于核中的中子数。(    )

（5）对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。(    )

18．卢瑟福通过______实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型．如果用带箭头的四条线a、b、c、d来表示α粒子在下图所示的平面示意图中运动的可能轨迹．请在图中补充完成b和c两条α粒子运动的大致轨迹．

19．（1）如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，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，观察到的现象描述正确的是__________

A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多

B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比在A位置时稍多些

C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光

D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

（2）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时_______ 

A．锌板带正电，指针带负电

B．锌板带正电，指针带正电

C．锌板带负电，指针带正电

D．锌板带负电，指针带负电

（3）某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，如光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是________

A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出

B．逸出的电子数减少

C．逸出的电子数和最大初动能都减小

D．逸出的电子最大初动能不变．

三、综合题（共4题）

20．J．J．汤姆孙发现了电子，从而证明原子内部有带负电的电子，但原子是中性的，所以必定还有带正电的部分，这些正电荷具有什么性质？它们是怎样分布的？正、负电荷之间如何相互作用？原子内究竟有多少电子？电子的数目如何决定？怎样才能保持原子的稳定状态？面对这些问题，物理学家们根据自己的实践和见解，从不同的角度提出了各种不同的模型，经过实践的检验，有的成功，有的失败。

请你查阅文献，选取一些有代表性的例子来说明原子模型的历史演变过程。

21．原子的直径约为，氢原子核的直径约为，若把氢原子放大，使核的直径为，则电子离核的距离为多大？

22．如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：

（1）什么是α粒子？

（2）实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？

（3）实验现象如何？

（4）少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？

23．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。

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．A

5．C

6．D

7．B

8．D

9．D

10．A

11．D

12．B

13．D

14．B

15．A

16．     （×）     （×）     （√）     （×）

17．     正确     错误     正确     错误     正确

18．α粒子散射

19．     AD     B     BD

20．

早在几千年前，人们就有物质是由离散单元组成且能任意分割的概念，这些想法只是基于抽象的，哲学上的推理而非实验观察。关于原子模型的历史演变经历数个发展阶段。1808年由道尔顿提出了道尔顿模型：原子是一个坚硬的小球。随后1879年汤姆生提出汤姆生模型：认为原子是球体，带正电的物质均匀地分布于球体内，带负电的电子一颗一颗地镶嵌在球内各处的一个个同心环上，第一个环上可放5个电子，第二个环上可放10个，……原子中正负电荷总量相等。1911年卢瑟福提出了卢瑟福模型：认为原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。原子核带正电，电子带负电。

1913年波尔提出了波尔模型：电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量，20世纪20年代以来形成了电子云模型：电子围绕电原子核运动形成一个带负电荷的云团，但不能精确测定电子的确切位置。

21．16.7m

22．

（1）α粒子（He）是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核．质量是电子质量的7300倍．

（2）①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子．

②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光．

实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向．带有显微镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目．

（3）α粒子散射实验的实验现象：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，偏转的角度甚至大于90°.

（4）α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射．

23．，

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。