沪科版 (2019)选择性必修 第三册5.2 原子模型的提出练习题

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．以下关于物理学史和物理学方法叙述正确的是（    ）

A．物理学定义瞬时速度的概念应用了极限思想的方法

B．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并通过实验进行了验证

C．康普顿效应说明光具有波动性

D．卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核内部有复杂的结构

2．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．光电效应实验 D．氢原子光谱实验

3．天然放射现象揭示了

A．原子不可再分

B．原子核还可再分

C．原子是核式结构的

D．原子核是由质子和中子组成的

4．关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是（ ）

A．该实验在真空环境中进行

B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动

C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的

D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光

5．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）

A．图甲：爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子的概念

B．图乙：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构

C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子

D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性

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。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

7．下列有关物理学史的说法正确的是（　　）

A．爱因斯坦首先把能量子的概念引入到了物理学，并成功的解释了光电效应现象

B．法拉第发现了电流的磁效应，并得出了法拉第电磁感应定律

C．汤姆生发现了电子，并提出了原子的核式结构模型

D．伽利略用独特的方法进行了“理想斜面实验”并提出了平均速度、瞬时速度和加速度的概念

8．关于粒子散射实验，下列说法错误的是（　　）

A．粒子离开原子核的过程中，动能增加

B．粒子在接近原子核的过程中，动能减少

C．绝大多数粒子经过金箔后，发生了大角度的偏转

D．对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小

9．以下叙述正确的是（　　）

A．卢瑟福的α粒子散射实验，证实了原子核还可以再分

B．牛顿通过扭秤实验比较精确地测量出了万有引力恒量

C．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果

D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果

10．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B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光

B．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几乎一样多

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．卢瑟福通过该实验得到了原子的“枣糕模型”

11．卢瑟福α粒子散射实验的结果证明了（ ）

A．质子的存在

B．原子核是由质子和中子组成的

C．电子只能在某些轨道上运动

D．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的核上

12．下列说法中正确的是（　　）

A．汤姆孙发现电子，并测定了电子的电荷量

B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”

C．核反应U→Th＋X中，X代表的是α粒子，该过程表示α衰变

D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等

13．粒子散射实验中，使粒子散射的原因是（　　）

A．粒子与原子核外电子碰撞 B．粒子与原子核发生接触碰撞

C．粒子发生明显衍射 D．粒子与原子核的库仑斥力的作用

14．有关物理学史的描述，下列说法中正确的是（　　）

A．年轻的爱因斯坦最早认识到能量子的意义

B．法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律

C．为了研究自由落体运动，伽利略建立了平均速度、加速度和力等概念

D．汤姆逊发现了电子，并提出了原子核式结构

15．关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（　　）

A．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进

B．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上

C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论

D．α粒子散射实验说明原子中正电荷是均匀分布的

二、填空题（共3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．α粒子散射实验：

（1）α粒子散射实验装置由______、______、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于______中。

（2）实验现象：

①______的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿______的方向前进；

②______α粒子发生了______偏转；偏转的角度甚至______，它们几乎被“撞了回来”。

（3）实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了______模型。

（4）核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。

18．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”。

三、综合题（共3题）

19．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。

20．去图书馆或上网查阅资料，了解人类探索原子结构的历史及有关经典实验，写出报告，与同学们交流。

21．卢瑟福是怎样提出原子核式结构模型的？

22．（1）原子结构模型示意图如图所示。该模型中，电子绕原子核做匀速圆周运动，就像地球的卫星一样。观察图片，思考：电子做匀速圆周运动所需的向心力是什么力提供的？

（2）上述问题中电子能否看作点电荷？

参考答案

1．A

2．A

3．B

4．D

5．D

6．D

7．D

8．C

9．D

10．C

11．D

12．C

13．D

14．A

15．D

16．（×）    （×）    （√）    （×）   

17．α粒子源    金箔    真空    绝大多数    原来    少数    大角度    大于90°    核式结构   

18．球体    正电荷    均匀分布   

19．

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。

20．

古希腊的哲学家德谟克利特通过对物体分割提出物质只能分割到极小的被称为“原子”的微粒组成；道尔顿在十九世纪初提出物质世界的最小单位为原子，原子是单一的、独立的、不可分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，提出实心球模型，发展了古希腊的原子学说。

1869年德国科学家希托夫发现阴极射线，汤姆生对阴极射线的研究，发现了电子，根据通常情况下原子是不带电的，原子能向外发射电子说明原子内部还有结构，汤姆生提出枣糕式结构模型，认为原子含有均匀带正电的球，电子在球上是均匀分布的，这种模型能够解释阴极射线以及金属在紫外光照射下发射电子的事买。

在汤姆生的指导下，他的学生卢瑟福在研究放射性吸收实验时发现了粒子，1910年卢瑟福用粒子轰击金箔时发现穿过金箔后几乎沿原来方向传播，这与汤姆生的原子结构理论相符，但多次研究，却发现射向金箔的粒子有极少数反弹了回来，这用汤姆生的结构模型无法解释，通过计算得到原子质量应该集中在一个很小的核中，从而提出原子的核式结构模型，这就是著名的粒子散射实验。

卢瑟福提出原子的核式结构模型后，人们对原子结构的稳定性及原子发光问题提出疑问，玻尔在核式结构模型的基础上，引进量子化观点，提出了电子的量子化轨道观点，引入了定态、能级、跃迁概念，解决了原子结构的稳定性问题。奥地利物理学家从统计理论的几率说提出电子云模型。

由于原子核的质量和带电量不成正比，通过对放射性的研究，人们发现原子核也会具有复杂的结构。1919年，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现质子，1932年，查德威克发现中子，证实了原子核由质子和中子组成。

人类对原子结构的认识是逐渐深入的，都是建立在实验研究的基础上的。汤姆生、卢瑟福、波尔都是诺贝尔奖获得者，他们勇于怀疑科学上的定论，不迷信权威，为科学的发展作出重大贡献，自然科学就是在不断探索中修正错误而前进的。

21．

1909年，英国物理学家卢瑟福为了检验汤姆生枣糕模型的正确性，指导他的助手盖革和马斯登设计了一个引人注目的实验——粒子散射实验。

实验表明，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子却发生了较大的偏转，有的粒子偏转角超过，极少数粒子甚至被反弹回来，粒子散射实验中的粒子大角度偏转出人意料，卢瑟福感到十分惊奇，他对实验结果进行计算分析，得出结论是：除非原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，粒子的大角度散射是不可能的，卢瑟福在这个实验的基础上，于1911年提出了他的原子核式结构模型。

22．（1）原子核对电子的静电力提供；（2）能看作点电荷