人教版高中物理选修3-5同步练测：第十八章第二节原子的核式结构模型(含答案).docx

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第二节原子的核式结构模型
建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选
项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项
正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.对于原子中正负电荷如何分布的问题，科学家们
提出了许多模型.其中较有影响的“西瓜模型”
或“枣糕模型”能够解释一些实验现象，这个模
型是下列哪位科学家提出的（）
A.密立根
B.汤姆孙
C.玻尔
D.卢瑟福
2.下列说法中正确的是（）
A.使电子束射到金属膜上，发现较高速度的电子
很容易穿透原子，是因为原子之间有空隙
B.原子是一个实心球体
C.高速电子很容易穿透原子，说明原子不是一个
实心球体
D.电子束射到金属膜上，大部分被反向弹回
3.如图1为卢瑟福和他的助手们做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，观察到的现象下
列描述正确的是（）
图1
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
数只比在A位置时稍少些
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
4.卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是：在用α
粒子轰击金箔的实验中发现α粒子（）
A.全部穿过或发生很小的偏转
B.绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极
少数被弹回
C.绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有
少数穿过
D.全部发生很大的偏转
5.在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发
生大角度偏转，其原因是（）
A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很
小的核上
B.正电荷在原子中是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内
6.当α粒子被重核散射时，如图2所示的运动轨迹
哪些是不可能存在的（）
图2
7.在α粒子散射实验中，当α粒子穿过金箔时，下
列理解正确的是（）
A.与金原子核相距较远的α粒子，可能发生大角
度偏转
B.与金原子核相距较近的α粒子，可能发生大角
度偏转
C.α粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最
小
D.α粒子与金原子核距离最近时，系统的势能最
大
8.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3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
图3
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.电场力先做负功，后做正功，总功等于零
B.加速度先变小，后变大
C.a、c两点的动能不相等
D.动能与电势能的和不变
9. (上海模拟)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.电子是原子核的组成部分
D.原子核是由质子和中子组成的
10.（创新题）如图4所示的四个图中，O点表示某
原子核的位置，曲线ab和cd表示经过该原子核附
近的α粒子的运动轨迹，正确的图是（
）
图4
二、填空题（本题共2小题，每空3分，共18分.请
将正确的答案填到横线上）
11.(上海物理) 1911年卢瑟福依据α粒子散射实验
中α粒子发生了（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型.若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔，其速度约为 m/s.（质子和中子的质量均为 1.67×10-27 kg，1 MeV=106 eV）
12.在19世纪末发现了电子，从而认识到
原子存在复杂结构，后来在α粒子散射实验的基础上提出了原子的模型，由α粒子散射实验数据估算原子直径为 m，原子核直径为 m.（后两空只填数量级）
三、计算题（本题共3小题，共42分.解答时应写出
必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（14分）根据卢瑟福的原子模型：氢原子中央是
一个带正电的核，核外有一个电子绕核做匀速圆周运动.已知轨道半径为r,氢核和电子所带电荷量均为e,电子质量为m.若把电子绕核旋转看作是一种电流,则其电流I为多大？
14.（14分）卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金
箔的实验，获得了重要的发现：在α粒子散射实验中，现有一个α粒子以2.0×107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该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ε=kq1q2
r
，α粒子
质量为6.64×10-27 kg）.15.（14分）氢原子核外电子的电荷量为e,它绕核运
动的最小轨道半径为r0，试求出电子绕核做圆周运动时的动能，以及电子所在轨道处的电场强度的大小.若已知电子质量为m，则电子绕核运动的向心加速度为多大？
第二节原子的核式结构模型答题纸
得分：
一、选择题
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13.
14.
15.
第二节原子的核式结构模型参考答案
一、选择题
1.B
2.C
3.AD 解析：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，在A位置处观察到屏上的闪光
次数最多，A正确；少数发生较大的偏转，在B位置观察到屏上的闪光次数比A位置应少很多，而不是稍少一些，B错误；极少数偏转角超过90°，有的偏转角几乎达到180°，在C、D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确.
4.B 解析：本题考查对实验现象的正确描述，由卢瑟福α粒子散射实验现象，不难判断B正确.
5.A 解析：原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，才使在α粒子散射实验中，只有少数的α
粒子离核很近，受到较大的库仑斥力，发生大角度的偏转，所以选项A正确.
6.BC 解析：α粒子在穿过金箔时轨迹发生大角度偏转的主要原因是金原子核对α粒子的静电作用.由于电子
质量太小，对α粒子的运动影响甚微，α粒子和金原子核均带正电，故应相互排斥，轨迹A、D是符合实验情况的轨迹.α粒子与原子核（金核）通过库仑力发生作用，二者表现为斥力，而B、C路径表示为引力，故B、C不可能.判断α粒子的轨迹时，要根据散射的原理判断.
7. BD 解析：对α粒子散射现象，卢瑟福的核式结构学说做出了圆满的解释，并推算了原子核直径的数量级
为10-15m，只相当于原子直径的十万分之一.α粒子穿过金箔时，只有少数α粒子可能离核较近，金原子核对α粒子的库仑力较大，使α粒子发生角度偏转，故A错，B对，α粒子与金原子核之间的作用力是库仑力，在α粒子向金原子核靠近时，要克服库仑力做功，α粒子的动能减小，α粒子远离金原子核时，库仑力对粒子做功，α粒子的动能增加，电势能减小.α粒子与金原子核组成的系统总能量不变.它们距离最近时，系统的势能最大，故C错D对.
8.AD 解析：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错.
9. A 解析：卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子
的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外的空间运动.由此可知，A正确.
10.D
二、填空题
11.大 6.9×106解析：设α粒子的速度为v，E k=1
2mv2，v=√2E k
m
=√2×1×106×1.6×10−19
4×1.67×10−27
m/s≈6.9×106
m/s.
12.汤姆孙卢瑟福核式结构 10-1010-15
三、计算题
13. e 2
2πr √k
mr
解析：氢原子核与核外电子间的库仑力提供电子绕核运动的向心力，即：
ke2 r2=mv2
r
，
v=√ke2
mr
.
电子绕核一周的时间为：
T=2πr
v =2πr√mr
ke2
.
将电子绕核运动等效为一环形电流，则
I=e
T =e2
2πr
√k
mr
.
14.2.7×10-14 m 解析：α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离d为1
2mv2=k q1q2
d
d=2kq1q2
mv2
=2×9.0×109×2×79×(1.6×10−19)2
6.64×10−27×(2.0×107)2
m ≈2.7×10-14 m
15. E k=ke2
2r0E=k e
r02
a=ke
2
mr02
解析：建立经典原子模型，电子绕原子核做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供
由牛顿第二定律：k e 2
r02=mv2
r0
得：E k=1
2
mv2=ke2
2r0
.
由点电荷的场强公式，得：E=k e
r02
.
由牛顿第二定律知k e 2
r02=ma，所以有a=ke2
mr02
.。