【成才之路】2016高中物理 第18章 第2节 原子的核式结构模型
同步练习 新人教版选修3-5
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)
1．卢瑟福利用镭源所放出的α粒子，作为炮弹去轰击金箔原子，测量散射α粒子的偏转情况。下列叙述中符合卢瑟福的α粒子散射实验事实的是( )
A．大多数α粒子在穿过金箔后发生明显的偏转 B．少数α粒子在穿过金箔后几乎没有偏转 C．大多数α粒子在撞到金箔时被弹回 D．极个别α粒子在撞到金箔时被弹回 答案：D
解析：根根据α粒子散射实验规律，易判定只有D符合实验事实。
2．在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是( ) A．正电荷在原子中是均匀分布的
B．原子的正电荷以及绝大部分质量都集中在一个很小的核上 C．原子中存在带负电的电子 D．原子核中有中子存在 答案：B
解析：α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，卢瑟福认为只有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区域，才有可能出现α粒子的大角度散射，选项B正确。
3．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型……如图所示，都采用了类比推理的方法，下列事实中，主要采用类比推理的是( )
A．人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型
B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯·杨通过双缝干涉实验证实光是一种波 答案：C
解析：质点的模型是一种理想化的物理模型，是为研究物体的运动而建立的；伽利略的摆的等时性是通过自然现象发现的；托马斯·杨是通过实验证明光是一种波，是建立在事实的基础上的。
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。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。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。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粒子运动到b时受到的库仑斥力较大 C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大 D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小 答案：BD
解析：汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子，A错；α粒子出现大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用B对；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后变小，C错D对。
二、非选择题
5．人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有：
按人们对原子结构认识的先后顺序排列是________。 答案：BCAD
解析：人们对原子结构的认识先后经历了汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。
6.如图所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100V。一个α粒子以2.5×10m/s的速率从等势面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
5
知mα＝6.64×10
－27
kg)
答案：2.3×10m/s
解析：α粒子从A点运动到B点，库仑力做的功
5
WAB＝qUMN＝－qUNM，
1212
由动能定理WAB＝mvB－mvA ，故vB＝
22
－19v2A－
2qUNMm ＝
2×2×1.6×10×100
2.5×10－m/s －27
6.64×10
2
10
5
≈2.3×10m/s
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．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 答案：D
解析：本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验基础上，才能找出错误选项。
2．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 答案：C
解析：该题考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献，只要了解α粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，不难得出正确答案。
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。
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
A．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的 A．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计 A．电子很小，α粒子碰撞不到电子 答案：C
解析：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，故答案为C。
4．(寿光市2013～2014学年高二下学期检测)用α粒子轰击金箔，α粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示，则α粒子的路径可能是( )
A．a B．b C．c
D．a、b、c都是不可能的 答案：AC
解析：α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用，离核越近，斥力越大，偏转越明显，当正好击中原子核时，由于α粒子质量较小而反弹。
5.如图所示，是α粒子散射实验中，α粒子穿过某一金属原子核附近的示意图，A、B、
C分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是( )
A．α粒子在A处的速度比在B处的大 B．α粒子在B处的速度最大
C．α粒子在A、C两处的速度大小相等 D．α粒子在B处的速度比在C处的速度要小 答案：ACD
解析：从A到B，电场力做负功，α粒子速度减小，从B到C，电场力做正功，α粒子速度增大，选项A对，B错；由于A、C处于同一等势面上，由动能定理A、C两处速度大小相等，C、D对。
二、非选择题
6.氢原子核外电子质量为m，绕核运动的半径为r，绕行方向如图所示，则电子在该轨道上运动的加速度大小为________，假设核外电子绕核运动可等效为一环形电流，则这一等效电流的值为________，若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则电子绕核运动的轨道半径将________。(填“增大”或“减小”)
ke2e2
答案：2
mr2πrk 减小 mr解析：根据库仑力提供电子绕核旋转的向心力。可知：
e2ke2k2＝ma ∴a＝2 rmre24π2设电子运动周期为T，则k2＝m2r
rTQee2
电子绕核的等效电流：I＝＝＝tT2πr
若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，电子的向心力增大，将做向心运动，所以电子绕核运动的轨道半径将减小。
17.假设α粒子以速率v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰，电子质量me＝mα，
7300金原子核质量mAu＝49mα。求：
(1)α粒子与电子碰撞后的速度变化； (2)α粒子与金原子核碰撞后的速度变化。 答案：(1)－2.7×10v0 (2)－1.96v0
解析：α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，动量和能量均守恒， 由动量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′， 111222
由能量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′，
222解得v1′＝
－4
k mrmα－mv0， mα＋m2mv0。 mα＋m速度变化Δv＝v1′－v0＝－
1
(1)与电子碰撞，将me＝mα代入得Δv1≈－2.7×10－4v0；
7300(2)与金原子核碰撞，将mAu＝49mα代入，得Δv2＝－1.96v0。
高中物理选修3-5原子的核式结构模型综合练习题测试题复习题
