課時(shí)跟蹤檢測（十五） 原子的核式結(jié)構(gòu)模型

課時(shí)跟蹤檢測（十五）原子的核式結(jié)構(gòu)模型Aeq\a\vs4\al()組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．(多選)關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn)，下列說法正確的是 ()A．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C．在電子被人類發(fā)現(xiàn)前，人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒D．電子帶負(fù)電，使人們意識(shí)到原子內(nèi)應(yīng)該還有帶正電的部分解析：選BCD發(fā)現(xiàn)電子時(shí)，人們對原子的結(jié)構(gòu)仍然不清楚，但人們意識(shí)到電子應(yīng)該是原子的組成部分，故A錯(cuò)誤，B正確；在電子被人類發(fā)現(xiàn)前，人們認(rèn)為原子是組成物質(zhì)的最小微粒，C正確；原子對外顯電中性，而電子帶負(fù)電，使人們意識(shí)到，原子中應(yīng)該還有其他帶正電的部分，D正確。2．(多選)下列說法正確的是 ()A．湯姆孫精確地測出了電子電荷量e＝1.602176634×10－19CB．電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)”測出的C．湯姆孫油滴實(shí)驗(yàn)更重要的發(fā)現(xiàn)是電荷量是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍D．通過實(shí)驗(yàn)測得電子的比荷及其電荷量e的值，就可以確定電子的質(zhì)量解析：選BD電子的電荷量是密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)”測出的，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；測出比荷的值eq\f(e,m)和電子電荷量e的值，可以確定電子的質(zhì)量，故選項(xiàng)D正確。3．如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是 ()A．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實(shí)驗(yàn)估算出原子核的直徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：選Bα粒子散射實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是：絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，被反彈回來)，根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，故A錯(cuò)誤，B正確；原子核的直徑數(shù)量級(jí)為10－15m～10－14m，故C錯(cuò)誤；發(fā)生α粒子偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，主要是由于α粒子和金原子的原子核發(fā)生碰撞的結(jié)果，α粒子與電子碰撞時(shí)不會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。4．(多選)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，下列解釋正確的是 ()A．相對于原子的體積，集中幾乎所有質(zhì)量的原子核體積很小B．多數(shù)α粒子通過金箔時(shí)，離原子核較遠(yuǎn)，受到周圍原子核的庫侖斥力作用可忽略C．少數(shù)的α粒子通過金箔時(shí)與電子發(fā)生碰撞，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了較大的改變D．少數(shù)的α粒子通過金箔時(shí)，離原子核較近，受到原子核較大的沖量作用解析：選ABD由于原子的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子核的體積，原子內(nèi)多為“空曠地帶”，當(dāng)α粒子穿越金箔時(shí)，多數(shù)α粒子離原子核較遠(yuǎn)，α粒子受到的庫侖力可忽略，A、B正確；電子的質(zhì)量較小，對α粒子的運(yùn)動(dòng)方向幾乎不產(chǎn)生影響，C錯(cuò)誤；當(dāng)少數(shù)α粒子距原子核較近時(shí)，庫侖斥力較大，α粒子受到原子核較大的沖量作用，就會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，D正確。5.(多選)如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)中α粒子穿過某一金原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個(gè)等勢面上，則以下說法中正確的是()A．α粒子在A處的速度比B處的速度小B．α粒子在B處的動(dòng)能最大，電勢能最小C．α粒子在A、C兩處的速度大小相等D．α粒子在B處的速度比在C處的速度要小解析：選CDα粒子由A經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到C，由于受到庫侖力的作用，α粒子先減速后加速，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，D正確；庫侖斥力對α粒子先做負(fù)功后做正功，使動(dòng)能先減小后增大，電勢能先增大后減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；A、C處于同一個(gè)等勢面上，從A到C庫侖力不做功，動(dòng)能不變，速度大小不變，C項(xiàng)正確。6.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖中實(shí)線所示。圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是經(jīng)過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域，不考慮其他原子核對α粒子的作用，則該原子核所在的區(qū)域可能是 ()A．① B．②C．③ D．④解析：選A盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以原子核可能在①區(qū)域，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖，圖中實(shí)線表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 ()A．圖中大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子的電勢能先減小后增大B．圖中的α粒子反彈是因?yàn)棣亮Ｗ优c金原子核發(fā)生了碰撞C．絕大多數(shù)α粒子沿原方向繼續(xù)前進(jìn)說明了帶正電的原子核占據(jù)原子的空間很小D．絕大多數(shù)α粒子沿原方向繼續(xù)前進(jìn)說明α粒子未受到金原子核的作用力解析：選C題圖中大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子所受的庫侖斥力先做負(fù)功，后做正功，則其電勢能先增大后減小，故A錯(cuò)誤；題圖中的α粒子反彈是因?yàn)棣亮Ｗ优c金原子核之間的庫侖斥力作用，并沒有發(fā)生碰撞，故B錯(cuò)誤；從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測使α粒子受到排斥力的核體積極小，所以帶正電的原子核只占整個(gè)原子的很小空間，故C正確，D錯(cuò)誤。8．(多選)如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是 ()A．若在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D．若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)解析：選AC陰極射線是電子流，電子在電場中所受電場力與電場方向相反，可知選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；加上垂直紙面向里的磁場時(shí)，電子在磁場中受洛倫茲力，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場和磁場時(shí)，由于電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確。9.電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測得的。他測定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負(fù)電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場中，小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場強(qiáng)度是1.92×105N/C，油滴半徑是1.64×10－6cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量，這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？(取π＝3.14，g＝9.8m/s2，e＝1.6×10－19C)解析：小油滴質(zhì)量為m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3由題意得mg＝Eq聯(lián)立解得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4×3.14×1.64×10－63×9.8,3×1.92×105)C≈8.02×10－19C小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5倍。答案：8.02×10－19C5倍Beq\a\vs4\al()組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.如圖所示的陰極射線管的玻璃管內(nèi)已經(jīng)抽成真空，當(dāng)左右兩個(gè)電極連接到高壓電源時(shí)，陰極會(huì)發(fā)射電子，電子在電場的加速下飛向陽極，擋板上有一個(gè)扁平的狹縫，電子飛過擋板后形成一個(gè)扁平的電子束，長條形的熒光板在陽極端稍稍傾向軸線，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡，現(xiàn)在用該裝置研究磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用的實(shí)驗(yàn)，下列對該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是 ()A．沒有施加磁場時(shí)，電子束的徑跡是一條拋物線B．若圖中左側(cè)是陰極射線管的陰極，加上圖示的磁場，電子束會(huì)向上偏轉(zhuǎn)C．施加磁場后，根據(jù)電子束在磁場中運(yùn)動(dòng)徑跡和磁場方向，可由相關(guān)知識(shí)判斷出陰極射線管兩個(gè)電極的極性D．施加磁場后，結(jié)合陰極射線管的兩個(gè)電極的極性和電子束在磁場中運(yùn)動(dòng)的徑跡，可以判斷出磁場的方向，但無法判斷出磁場的強(qiáng)弱解析：選C沒有施加磁場時(shí)，電子束受到電場力作用，做加速直線運(yùn)動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子束在陰極射線管中從左到右運(yùn)動(dòng)，加上圖示的磁場后，根據(jù)左手定則可知，電子在洛倫茲力的作用下軌跡向下偏轉(zhuǎn)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電子束在磁場中的運(yùn)動(dòng)徑跡和左手定則即可判斷陰極射線管兩個(gè)電極的極性，C選項(xiàng)正確；施加磁場后，結(jié)合陰極射線管的兩個(gè)電極的極性和電子束在磁場中運(yùn)動(dòng)的徑跡，可以判斷出磁場的方向，根據(jù)軌跡彎曲程度可以判斷出磁場強(qiáng)弱，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。11．(多選)如圖所示是陰極射線顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖。顯像管中有一個(gè)陰極，工作時(shí)它能發(fā)射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光。安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，可以使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列說法中正確的是 ()A．如果偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，則陰極射線應(yīng)該打在熒光屏正中的O點(diǎn)B．如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上A點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里C．如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上B點(diǎn)，則偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里D．如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)，則偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該先由小到大，再由大到小解析：選AC偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，陰極射線沿直線運(yùn)動(dòng)，打在O點(diǎn)，A正確；由陰極射線的電性及左手定則可知B錯(cuò)誤，C正確；由R＝eq\f(mv,qB)可知，B越小，R越大，故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)先由大變小，再由小變大，故D錯(cuò)誤。12．英國科學(xué)家湯姆孫以及他所帶領(lǐng)的一批學(xué)者對原子結(jié)構(gòu)的研究奠定了近代物理學(xué)的基石，其中他對陰極射線粒子比荷測定的實(shí)驗(yàn)最為著名，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。某學(xué)校的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室重做該實(shí)驗(yàn)，裝置如圖乙所示，在玻璃管內(nèi)的陰極K發(fā)射的射線被加速后，沿直線到達(dá)畫有正方形方格的熒光屏上。在上下正對的平行金屬極板上加上電壓，在板間形成電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場，射線向上偏轉(zhuǎn)；再給玻璃管前后的勵(lì)磁線圈加上適當(dāng)?shù)碾妷?，在線圈之間形成磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，使射線沿直線運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。之后再去掉平行板間的電壓，射線向下偏轉(zhuǎn)，打在屏上A點(diǎn)，如圖丙所示。(不計(jì)射線的重力，勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場范圍限定在刻度“1”和“7”所在的豎直直線之間，且射線由刻度“1”所在位置進(jìn)入該區(qū)域)。(1)求該射線進(jìn)入場區(qū)時(shí)的初速度v；(2)已知正方形方格邊長為d，求該射線粒子的比荷eq\f(q,m)；(3)求帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間？解析：(1)射線被加速后在電場力和洛倫茲力的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得qE＝qvB，解得射線被加速后的速度為v＝eq\f(E,B)。

(2)去掉金屬板間電壓后，粒子不再受到電場力，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過A點(diǎn)，設(shè)軌跡圓心為O，半徑為r，如圖所示。則有(4d)2＝r2－(r－2d)2，