2015-2016学年人教版选修3-5 原子的核式结构模型 作业

课时训练12原子的核式结构模型

一、非标准

1.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

答案:A

解析:α粒子散射实验的结果是大部分α粒子沿原来方向运动,少部分发生大角度偏转,极少数偏转超过90°甚至达到180°,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上,据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型。

2.在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是()

A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的引力作用

B.α粒子一直受到原子核的斥力作用

C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用

D.α粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小

答案:B

解析:α粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对α粒子的库仑斥力作用,靠近过程库仑斥力做负功,电子动能减少,电势能增加;远离过程库仑斥力做正功,电子动能增加,电势能减少。所以散射过程中电子一直受到库仑斥力作用,电子的速度先减小后增大,即正确选项为B。

3.(2013·福建理综)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是()

答案:C

解析:α粒子运动时受到原子核的排斥力作用,离原子核距离远的α粒子受到的排斥力小,运动方向改变的角度也小,离原子核距离近的α粒子受到的排斥力大,运动方向改变的角度就大,C 项正确。

4.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的等势面,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.动能先增大,后减小

B.电势能先减小,后增大

C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零

D.加速度先变小,后变大

答案:C

解析:α粒子从A点经B点到达等势点C的过程中电场力先做负功,后做正功,α粒子的电势能先增加,后减少,回到同一等势线上时,电场力做的总功为零,故C项正确。

5.(多选)关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是()

A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回,接近180°

B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子;当α粒子接近电子时,是电子的吸引

力使之发生明显偏转

C.实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分

D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量

答案:AC

解析:A项是对该实验现象的正确描述,正确;B项中,使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力,而不是电子对它的吸引力,故B错;C项是对实验结论之一的正确表述;原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量,因核外还有电子,故D错。故正确选项为A、C。

6.(多选)在α粒子散射实验中,当在α粒子最接近原子核时,关于描述α粒子的有关物理量符合下列哪些情况()

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.α粒子所受金原子核的斥力最大

答案:AD

解析:α粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小,库仑力做负功,故α粒子动能减少,电势能增加;系统的能量守恒,由库仑定律可知,随着距离的减小,库仑斥力逐渐增大。

7.假定质子和中子的质量都是1.67×10-27kg,而原子核半径大约是10-15m,请你估算若将剥离了电子的原子核一个挨一个地叠放在一起,求这种材料的密度。

答案:4×1017kg/m3

解析:ρ= kg/m3≈4×1017kg/m3。

8.如图所示,M、N为原子核外的两个等势面,已知U NM=100V。一个α粒子以2.5×105m/s的速度从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点,求α粒子在B点时速度的大小。(已知mα=6.64×10-27kg)

答案:α粒子在由A到B的过程中,满足-2eU NM=mαv2-mα,由此得v=≈2.3×105 m/s。

9.已知电子质量为9.1×10-31kg,带电荷量为-1.6×10-19C,当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10-10m时,求电子绕核运动的速率、频率、动能和等效的电流。

答案:2.186×106m/s6.57×1015Hz2.17×10-18J1.07×10-3A

解析:电子绕原子核做匀速圆周运动,电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力。由向心力公式可求出速率,继而再求出频率、动能、周期、等效电流。根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力,可知k=m

v=e=1.6×10-19× m/s

=2.186×106m/s,而v=2πfr0

即f= Hz≈6.57×1015Hz

E k=mv2=·

= J=2.17×10-18J

设电子运动周期为T,则:

T= s≈1.5×10-16s

电子绕核的等效电流: I= A=1.07×10-3A。