新教材同步系列2024春高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性3原子的核式結(jié)構(gòu)模型課后提升訓(xùn)練新人教版選擇性必修第三冊

第四章3A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．關(guān)于電子的發(fā)覺，下列敘述中不正確的是()A．電子的發(fā)覺，說明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)覺，說明原子具有確定的結(jié)構(gòu)C．電子是第一種被人類發(fā)覺的微觀粒子D．電子的發(fā)覺，比較好地說明白物體的帶電現(xiàn)象【答案】A【解析】發(fā)覺電子之前，人們認(rèn)為原子是不行再分的最小粒子，電子的發(fā)覺，說明原子有確定的結(jié)構(gòu)，B正確；電子是人類發(fā)覺的第一種微觀粒子，C正確；物體帶電的過程，就是電子的得失和轉(zhuǎn)移的過程，D正確．2．(多選)對α粒子散射試驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有()A．試驗(yàn)器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的顯微鏡B．金箔的厚度對試驗(yàn)無影響C．假如不用金箔改用鋁箔，仍會發(fā)生散射現(xiàn)象D．試驗(yàn)裝置必需放在真空中【答案】ACD【解析】若金箔的厚度過大，α粒子穿過金箔時(shí)必定受較大的阻礙而影響試驗(yàn)效果，B錯誤．若改用鋁箔，鋁核的質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，散射現(xiàn)象仍能發(fā)生，C正確．若放置在空氣中，空氣中的塵埃對α粒子的運(yùn)動會產(chǎn)生影響，D正確．3．(2024年三明月考)盧瑟福通過α粒子散射試驗(yàn)得出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，試驗(yàn)裝置如圖所示，帶電粒子打到光屏上就會產(chǎn)生光斑，為驗(yàn)證α粒子散射試驗(yàn)結(jié)論，現(xiàn)在1、2、3、4四處放置帶有熒光屏的顯微鏡，則這四處位置在一段時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃耀次數(shù)符合試驗(yàn)事實(shí)的是()A．160535111 B．12421305723203C．2106551205 D．12321110733203【答案】A【解析】α離子散射試驗(yàn)現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子干脆穿過，少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)甚至原路返回，A符合事實(shí)，B、C、D不符合事實(shí)．4．盧瑟福預(yù)言：在原子核內(nèi)，除了質(zhì)子外，還可能有質(zhì)量與質(zhì)子相等的中性粒子(即中子)存在．他的主要依據(jù)是()A．核電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相等B．核電荷數(shù)與核外電子數(shù)相等C．核的質(zhì)量大于核內(nèi)質(zhì)子的質(zhì)量D．核電荷數(shù)在數(shù)值上約是質(zhì)量數(shù)的一半【答案】D【解析】盧瑟福的主要依據(jù)是通過試驗(yàn)發(fā)覺原子核的核電荷數(shù)在數(shù)值上約為質(zhì)量數(shù)的一半，D正確．5．(2024年全國卷)α粒子散射試驗(yàn)被評為世界十大經(jīng)典物理試驗(yàn)之一，此試驗(yàn)開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)探討的先河，關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說法正確的是()A．該試驗(yàn)的數(shù)據(jù)支持了原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”B．α粒子散射試驗(yàn)，證明白原子核是可以再分的C．該試驗(yàn)選用金的緣由之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔D．該試驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)體主動大的核，它占有原子體積的極大部分【答案】C【解析】該試驗(yàn)說明白湯姆孫的“西瓜模型”是錯誤的，A錯誤；盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)，證明白原子是可以再分的，B錯誤；該試驗(yàn)選用金的緣由之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔，C正確；從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推想使α粒子受到排斥力的核體主動小，它占有原子體積的微小部分，D錯誤．6．如圖為盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)，①、②兩條線表示試驗(yàn)中α粒子運(yùn)動的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動軌跡為()A．軌跡a B．軌跡bC．軌跡c D．軌跡d【答案】A【解析】α粒子散射試驗(yàn)表明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，離原子核越近，受到的庫侖斥力越強(qiáng)，則偏轉(zhuǎn)程度越強(qiáng)，沿題圖中③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動軌跡為a，A正確．7．關(guān)于α粒子散射試驗(yàn)，下列說法不正確的是()A．該試驗(yàn)在真空環(huán)境中進(jìn)行B．帶有熒光屏的顯微鏡可以在水平面內(nèi)的不同方向上移動C．熒光屏上的閃光是散射的α粒子打在熒光屏上形成的D．熒光屏只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光【答案】D【解析】本題考查α粒子散射試驗(yàn)裝置及其作用，熒光屏不只有正對α粒子源發(fā)出的射線方向上才有閃光，所以D錯誤．8．密立根油滴試驗(yàn)裝置如圖所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接，板間電壓為U，形成豎直向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場．用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴．通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．懸浮油滴帶正電B．懸浮油滴的電荷量為eq\f(mg,U)C．增大場強(qiáng)，懸浮油滴將向上運(yùn)動D．油滴的電荷量不愿定是電子電荷量的整數(shù)倍【答案】C【解析】帶電油滴在兩板間靜止時(shí)，受豎直向下的重力和豎直向上的電場力，則油滴應(yīng)帶負(fù)電，A錯誤；qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B錯誤；當(dāng)E變大時(shí)，qE變大，原來懸浮的油滴所受合力向上，油滴向上運(yùn)動，C正確；任何帶電物體的電荷量都是電子電荷量的整數(shù)倍，D錯誤．B組·實(shí)力提升9．在盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核旁邊時(shí)的軌跡如圖所示．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，則關(guān)于該原子核的位置，正確的是()A．確定在①區(qū)域 B．可能在②區(qū)域C．可能在③區(qū)域 D．確定在④區(qū)域【答案】A【解析】盧瑟福通過α粒子散射試驗(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，若在③④區(qū)域粒子軌跡將向上偏轉(zhuǎn)，由軌跡的彎曲方向知道排斥力向下，原子核確定在①區(qū)域，A正確．10．α粒子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的7300倍，假如α粒子以速度v跟電子發(fā)生彈性正碰(假設(shè)電子原來是靜止的)，則碰撞后α粒子的速度變更了多少？【答案】解：設(shè)電子質(zhì)量為m，碰后α粒子速度為v1，電子速度為v2，由彈性正碰中動量和能量守恒有eq\f(1,2)×7300mv2＝eq\f(1,2)×7300mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，7300mv＝7300mv1＋mv2，解得v1＝eq\f(7300m－m,7300m＋m)v＝eq\f(7299,7301)v．因此碰撞后α粒子速度減小了v－v1＝eq\f(2,7301)v．11．帶電粒子的電荷量與質(zhì)量的比值(eq\f(q,m))稱為荷質(zhì)比．湯姆孫當(dāng)年用來測定電子荷質(zhì)比的試驗(yàn)裝置如圖所示．真空玻璃管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子經(jīng)過加速電壓加速后，形成細(xì)細(xì)的一束電子流．當(dāng)極板C、D間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束將打在熒光屏上的O點(diǎn)；若在C、D間加上電壓U，則電子束將打在熒光屏上的P點(diǎn)，P點(diǎn)與O點(diǎn)的豎直距離為h；若再在C、D極板間加一方向垂直于紙面對里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，電子束又重新打在了O點(diǎn)．已知極板C、D的長度均為L1，C、D間的距離為d，極板右端到熒光屏的距離為L2．不計(jì)電子重力影響．(1)求電子打在熒光屏O點(diǎn)時(shí)速度的大小；(2)推導(dǎo)出電子荷質(zhì)比的表達(dá)式(結(jié)果用題中給定的已知量的字母表示)；(3)若L1＝5.00cm，d＝1.50cm，L2＝10.00cm，偏轉(zhuǎn)電壓U＝200V，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝6.3×10－4T，h＝3.0cm．估算電子荷質(zhì)比的數(shù)量級．解：(1)加上磁場后，電子做勻速直線運(yùn)動evB＝eE，其中U＝Ed，聯(lián)立解得v＝eq\f(U,Bd)．(2)極板間只加電場時(shí)，電子在電場中做類平拋運(yùn)動．水平方向上做勻速直線運(yùn)動L1＝vt1，在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動，加速度a＝eq\f(eU,md)，偏轉(zhuǎn)距離y1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，離開極板區(qū)域時(shí)豎直方向的