高中物理 第3章 原子世界探秘 3_2 原子模型的提出学业分层测评 沪科版选修3-5

3.2 原子模型的提出 (建议用时：45分钟)学业达标1.对 粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有()A.实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B.金箔的厚度对实验无影响C.如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象D.实验装置放在空气中和真空中都可以E.实验装置必须放在真空中【解析】若金箔的厚度过大，粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错.若改用铝箔，铝核的质量仍远大于粒子的质量，散射现象仍能发生，C对.若放置在空气中，空气中的尘埃对粒子的运动会产生影响，故D错，E对.【答案】ACE2.当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.粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B.粒子一直受到原子核的斥力作用C.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.粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大E.粒子在靠近原子核的过程中，粒子和原子核组成的系统能量不变【解析】粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变.故DE正确.【答案】BDE3.关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是()A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内D.原子核半径的数量级是1010 mE.原子核半径的数量级是1015 m【解析】根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、C、E正确.【答案】BCE4.关于粒子散射实验，下列说法中正确的是()A.绝大多数粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转B.粒子在接近原子核的过程中，动能减少C.粒子离开原子核的过程中，电势能减少D.对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小E.对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出粒子的大小【解析】由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的粒子很少，所以绝大多数粒子几乎不偏转，A错误；由粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，D正确，E错误；粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，B、C正确.【答案】BCD5.如图323所示为粒子散射实验中粒子穿过某一金原子核附近时的示意图，A、B、C三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是()图323A.粒子在A处的速度比在B处的速度小B.粒子在B处的速度最大C.粒子在A、C处的速度大小相等D.粒子在B处速度比在C处速度小E.粒子在A、C两处的电势能相等【解析】由能量守恒定律可知，对于A、B、C三点，A、C位于原子核形成的同一等势面上，电势能相同，故动能也相同，则A、C两点速率相同，C、E正确；由A到B，粒子克服库仑力做功，动能减小，电势能增大，故B点速度最小，D正确，A、B错误.【答案】CDE6.1911年，卢瑟福依据粒子散射实验中粒子发生了_(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的粒子轰击金箔，其速度约为_m/s.(质子和中子的质量均为1.671027 kg,1 MeV1106 eV)【解析】设粒子的速度为v，Ekmv2，则v m/s6.9106 m/s.【答案】大6.91067.如图324所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM100 V.一个粒子以2.5105 m/s从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求粒子在B点时速度的大小(已知m6.641027 kg). 图324【导学号：67080027】【解析】粒子在由A到B的过程中，满足2eUNMmv2mv由此得v2.3105 m/s.【答案】2.3105 m/s8.速度为107 m/s的粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若粒子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原粒子动能的多少？【解析】当两者速度相同时相距最近，由动量守恒，得mv0(mm铝)v解得vv0所以.【答案】能力提升9.在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图325中实线所示.图中P、Q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为四个区域.不考虑其他原子核对该粒子的作用，那么该原子核的位置在_区域.图325【解析】粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的粒子产生斥力，故原子核不会在区域；如原子核在、区域，粒子会向区域偏；如原子核在区域，可能会出现题图所示的轨迹.【答案】10.关于原子结构，汤姆生提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型如图326甲、乙所示，都采用了_方法.甲：枣糕模型 乙：行星模型图326【答案】类比推理11.在粒子散射实验中，根据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.现有一个粒子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求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Epk，r为距点电荷的距离.粒子质量为6.641027 kg). 【导学号：67080028】【解析】当粒子靠近原子核运动时，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mv2k.dm2.71014m.【答案】2.71014m12.已知电子质量为9.11031 kg，带电荷量为1.61019 C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.531010 m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流.【解析】由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供.根据k，得ve1.61019 m/s2.19106 m/s；其动能Ekmv29.11031(2.19106)2 J2.181018 J；运动周期T s1.521016 s；电子绕核运动形成的等效电流I A1.05103 A.【答案】2.19106 m/s2.181018 J1.521016 s1.05103 A