2019-2020学年高中物理第十八章原子结构第12节电子的发现原子的核式结构模型课时分层训练含解析 人教版选修3-5

2019-2020学年高中物理第十八章原子结构第12节电子的发现原子的核式结构模型课时分层训练含解析 人教版选修3-5

第1节　电子的发现　原子的核式结构模型 ‎「基础达标练」‎ ‎1．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是(　　)‎ A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B．阴极射线本质是电子 C．阴极射线在电磁场中的偏转，表明阴极射线带正电 D．阴极射线的比荷比氢原子核小 解析：选B　阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是电子打在玻璃管壁上产生的，故A错误；阴极射线本质就是电子流，故B正确；阴极射线本质就是电子流，故阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带负电，故C错误；电子的电量与氢离子的电量相等，质量比氢原子核质量小，所以电子的比荷比氢原子核比荷大，故D错误．‎ ‎2．(多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是(　　)‎ A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力 C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径的数量级是10－‎‎10 m 解析：选AB　因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核做圆周运动时，原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10－‎15 m，原子直径的数量级是10－‎10 m，D错误．‎ ‎3．在卢瑟福提出原子核式结构的实验基础α粒子散射实验中，大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是(　　)‎ A．α粒子穿越金箔时距离原子核较近 B．α粒子穿越金箔时距离原子核较远 C．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力 D．α粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力 解析：选B　当α粒子与核十分接近时，会受到很大库仑斥力，会发生大角度的偏转，故A错误；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，故B正确，C、D错误．‎ ‎4．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是(　　)‎ 6‎ A．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性 B．只有少数的α粒子发生大角度偏转 C．根据该实验估算出原子核的半径约为10－‎‎10 m D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转 解析：选B　α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，在粒子散射实验现象中卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故A错误，B正确；本实验估算出原子核的半径的数量级为10－‎15m，故C错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误．‎ ‎5．(2019·银川兴庆区期中)关于原子结构理论和α粒子散射实验的关系，下列说法正确的是(　　)‎ A．卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕”模型是错误的 B．卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕”模型的错误后提出了原子的核式结构理论 C．卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性 D．卢瑟福依据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构理论 解析：选D　卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕”模型是否正确，A选项错误；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，认识到汤姆孙“枣糕”模型的错误后提出了原子的核式结构理论，B选项错误；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，C选项错误，D选项正确．‎ ‎6．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子(　　)‎ A．全部穿过或发生很小偏转 B．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过 C．全部发生很大偏转 D．绝大多数穿过，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 解析：‎ 6‎ 选D　当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故D正确，A、B、C错误．‎ ‎7．(多选)如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是(　　)‎ A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小 解析：选AC　偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确；由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确；由R＝知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，D错误．‎ ‎8．美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验．如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止．‎ ‎(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________．‎ A．油滴质量m　　　　 B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L ‎(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝________.(已知重力加速度为g)‎ ‎(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e＝________C.‎ 解析：(1)平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有mg＝qE＝，得q＝，所以需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U 6‎ ‎、两板间的距离d.‎ ‎(2)由(1)中分析知q＝ ‎(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e＝1.6×10－‎19 C.‎ 答案：(1)ABC　(2)　(3)1.6×10－19‎ ‎「能力提升练」‎ ‎9．如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是(　　)‎ A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线 B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转 C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性 D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱 解析：选C　没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直线运动，A选项错误；电子束在阴极管中从左到右运动，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下偏转，B选项错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，C选项正确；施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场强弱，D选项错误．‎ ‎10．(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)‎ A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点 B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 6‎ D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 解析：选AC　阴极射线是电子流，电子在电场中所受电场力与电场方向相反，选项C正确，选项B错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，选项D错误；当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确．‎ ‎11．(多选)如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场(　　)‎ A．增大电场强度E，减小磁感应强度B B．减小加速电压U，增大电场强度E C．适当地加大加速电压U D．适当地减小电场强度E 解析：选CD　正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力f＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE＝qvB，则应使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E，选项C、D正确．‎ ‎12．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中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，则该原子核所在的区域可能是(　　)‎ A．① B．②‎ C．③ D．④‎ 解析：选A　卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，α粒子做曲线运动，轨迹应在力与速度的夹角上，且弯向受力一侧，所以原子核可能在①区域，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎13．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 6‎ ‎/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求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Ep＝k，α粒子质量为6.64×10－‎27 kg.‎ 解析：当α粒子向原子核运动时，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 mv2＝k d＝＝ m＝2.7×10－‎14 m.‎ 答案：2.7×10－‎‎14 m ‎14．已知金的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离设为10－‎13 m，则α粒子离金核最近时受到的库仑斥力是多大？对α粒子产生的加速度是多大？(已知α粒子的电荷量qα＝2e，质量mα＝6.64×10－‎27 kg)‎ 解析：α粒子离核最近时受到的库仑斥力为 F＝k＝k ‎＝9×109× N ‎≈3.64 N 金核的库仑斥力对α粒子产生的加速度大小为 a＝＝ m/s2＝5.48×‎1026 m/s2.‎ 答案：3.64 N　5.48×‎1026 m/s2‎ 6‎