3-5第3章3.2原子模型的提出练习

1.原子结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验现象提出的( )
A ．光电效应实验
B ．α粒子散射实验
C ．测定射线比荷的实验
D ．杨氏双缝干涉实验
解析：选B.光电效应说明了光的粒子性，测定比荷的实验是研究阴极射线的确定电子的实验，杨氏双缝干涉实验说明了光的波动性，只有α粒子散射实验说明了原子的结构．
2.根据汤姆生原子模型预测α粒子散射实验结果是( )
A ．绝大多数α粒子穿过金属箔后都有显著偏转
B ．大多数α粒子穿过金属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
解析：选BD.汤姆生原子模型是枣糕模型，原子中的正电荷均匀地分布在整个原子中，带负电的电子像枣糕上的枣子一样镶嵌在原子中．这样的原子只能使α粒子发生小角度偏转或不偏转，不可能有显著偏转，更不可能沿原路返回．
3.(2011·高考上海卷)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( )
解析：选D.α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A 、B 、C 错误，D 正确．
4.卢瑟福α粒子散射实验的结果( )
A ．证明了质子的存在
B ．证明了原子核是由质子和中子组成的
C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
解析：选 C.α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子．
5.已知金原子的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离为10－14 m ，则α粒子离金核
最近时受到的库仑力有多大？使α粒子产生的加速度多大？已知α粒子带的电荷量q α＝
2e ，质量m α＝6.64×10－27 kg.
解析：分别根据库仑定律和牛顿第二定律可算出：α粒子离金核最近时受到的库仑力为：F
＝k q Au q αr 2＝k 79e ·2e r 2＝9×109×79×1.6×10－19×2×1.6×10－19（10－14）2 N ≈364 N ．金核的库仑斥力
使α粒子产生的加速度大小为：
a＝F
mα＝
364
6.64×10－27
m/s2≈5.48×1028 m/s2.
答案：364 N 5.48×1028 m/s2
一、选择题
1.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．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
解析：选ABC.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，故D错．2.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是()
A．原子的正电荷均匀分布在整个原子范围内
B．原子质量均匀分布在整个原子范围内
C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内
D．原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内
解析：选D.以α粒子散射实验为基础，原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，故D项正确．
3.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，是因为电子是均匀分布的
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
解析：选C.α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的1/7300，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故正确答案为C.
4.(2012·泉州高二检测)在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则() A．α粒子的动能几乎没有损失
B．α粒子将损失大部分动能
C．α粒子不会发生显著的偏转
D．α粒子将发生较大角度的偏转
解析：选AC.电子质量约为α粒子质量的1/7300，α粒子碰撞到电子，像子弹碰到灰尘一样，能量不会有太大损失，运动方向几乎不变．
5.α粒子被金原子核散射时，如图所示，a、b、c、d四条运动轨迹中不．可能存在的是()
A．a B．b
C．c D．d
解析：选BC.α粒子在靠近金的原子核时，所受库仑力为斥力，a、d的轨迹是可能存在的. 而从b、c的轨迹可以判断，b、c受的力是吸引力，与核式结构模型不符，所以b、c的轨迹是不可能的．
6.卢瑟福预想到原子核内除质子外还有中子，他的事实依据是()
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或更少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
解析：选C.如果原子核内只有质子，那么质量数和核电荷数应该相同，但事实是质量数与核电荷数不相同，说明原子核内还有不带电的物质，所以C正确．
7.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．原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个核上
B．原子内部很“空旷”，原子核很小
C．正电荷在原子中是均匀分布的
D．电子对α粒子的作用很强
解析：选AB.只有原子的正电荷全部集中在一个核上，并且几乎全部质量都集中在这个核上才会使α粒子在很强的库仑力作用下发生大角度偏转，A对；由于只有少数α粒子发生大角度偏转，绝大多数α粒子仍按原来方向前进，所以可以判断，原子核很小，只有少数α粒子才能正对着射入而被反弹回，也可以断定原子内部十分“空旷”，B对；如果正电荷在原子中均匀分布，α粒子射入原子后不会受到很大的库仑力而发生大角度偏转，C错；电子的质量很小，对α粒子的作用十分微弱，几乎不会改变α粒子的运动状态，D错．
8.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况() 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．所受金原子核的斥力最大
解析：选AD.α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增大；两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒；根据库仑定律，距离最近时斥力最大．
9.
在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示．图中P、Q两点为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线．两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下面说法正确的是()
A．一定在①区域B．可能在②区域
C．可能在③区域D．一定在④区域
解析：选A.α粒子运动时，受到原子核排斥力的作用，而做曲线运动的轨迹一定是在合外力方向与速度方向之间，将各区域内任何一点分别与P、Q两点相连并延长，可发现②、③、④区域都不可能，一定在①区域．
二、非选择题
10.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？
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V ＝43
πr 3，而金核的质量M ＝197×1.67×10－27 kg ≈3.29×10－25 kg ，故其密度为
ρ＝M /V
＝ 3.29×10－25
43
×3.14×（2×10－14）3 kg/m 3≈9.8×1015 kg/m 3. 答案：9.8×1015 kg/m 3
11.若氢原子的核外电子绕原子核做半径为r 的匀速圆周运动，则其角速度ω多大？电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I 为多大？(已知电子的质量为m ，电荷量为e ，静电力恒量用k 表示)
解析：电子绕原子核运动的向心力是库仑力，因为ke 2r 2＝m ω2r ，所以ω＝e r
k mr ；其运动周期为T ＝2πω
＝2πr e · mr k ，其等效电流I ＝e T ＝e 22πr k mr . 答案：e r k mr e 22πr k mr 12.在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小．现有一个α粒子以2.0×107 m/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＝k q 1q 2r
，α粒子质量为6.64×10－27 kg)． 解析：当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d ，则 12m v 2＝k q 1q 2d
， d ＝2kq 1q 2m v 2＝2×9.0×109×2×79×（1.6×10－
19）26.64×10－27×（2.0×107）2 m ＝2.7×10－14 m.
答案：2.7×10－14 m。