【導學練】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：4.1-2 課后素養(yǎng)落實9 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫原子模型 原子的核式結構模型習題

課后素養(yǎng)落實(九)(建議用時：40分鐘)題組一電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線管中加高電壓的作用是()A．使管內的氣體電離B．使陰極發(fā)出陰極射線C．使管內障礙物的電勢升高D．使管內產生強電場，電場力做功使電子加速D[在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射出的電子流，B錯誤；陰極發(fā)射出的電子流通過高電壓加速后，獲得較高的能量，與玻璃壁發(fā)生撞擊而產生熒光，故A、C錯誤，D正確。]2．電子的發(fā)現(xiàn)是人類對物質結構認識上的一次飛躍，開創(chuàng)了探索物質微觀結構的新時代。下列關于電子的說法正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子具有核式結構B．電子不具有波動性C．電子穿過晶體時會產生衍射圖樣，這證明了電子具有粒子性D．湯姆孫發(fā)現(xiàn)不同物質發(fā)出的陰極射線的粒子比荷相同，這種粒子即電子D[電子的發(fā)現(xiàn)打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，即原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也有內部結構，但沒有使人們認識到原子具有核式結構，選項A錯誤；電子穿過晶體時會產生衍射圖樣，這證明了電子具有波動性，選項B、C錯誤；湯姆孫發(fā)現(xiàn)不同物質發(fā)出的陰極射線的粒子比荷相同，這種粒子即電子，選項D正確。]3．如圖所示是陰極射線管示意圖。接通電源后，陰極射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向B[若加磁場，由左手定則可知，所加磁場方向沿y軸正方向，選項B正確，A錯誤；若加電場，因電子向下偏轉，則電場方向沿z軸正方向，選項C、D錯誤。]4．如圖所示，讓一束均勻的陰極射線以速率v垂直進入正交的電、磁場中，選擇合適的磁感應強度B和電場強度E，帶電粒子將不發(fā)生偏轉，然后撤去電場，粒子將做勻速圓周運動，測得其半徑為R，求陰極射線中帶電粒子的比荷。[解析]因為帶電粒子在復合場中時不偏轉，所以qE＝qvB，即v＝eq\f(E,B)，撤去電場后，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，則qvB＝meq\f(v2,R)。由此可得eq\f(q,m)＝eq\f(E,B2R)。[答案]eq\f(E,B2R)題組二α粒子散射實驗5．盧瑟福α粒子散射實驗的結果()A．證實了質子的存在B．證實了原子核是由質子和中子組成的C．說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里D．說明了原子的正電荷均勻分布在整個原子中C[α粒子散射實驗說明原子內存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質量的核。數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內有質子并預測核內存在中子。]6．如圖所示為α粒子散射實驗裝置，粒子打到熒光屏上會引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中a、b、c、d四處位置。則這四處位置在相等時間內統(tǒng)計的閃爍次數(shù)符合實驗事實的是()A．1305、25、7、1B．202、405、605、203C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、203A[根據(jù)盧瑟福的α粒子散射實驗結果可知，絕大多數(shù)α粒子沒有發(fā)生偏轉，少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉，極少數(shù)α粒子偏轉的角度甚至大于90°，因此在a、b、c、d四處位置統(tǒng)計的閃爍次數(shù)應依次減少，且在d位置應非常少，B、C、D項與分析不符，A項與分析相符，A正確。]7．關于盧瑟福的α粒子散射實驗，下列說法正確的是()A．大多數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉B．α粒子發(fā)生偏轉的原因是與電子發(fā)生碰撞C．穿過金箔過程中，遠離金原子核的α粒子電勢能減小D．α粒子散射實驗證明了湯姆孫的原子結構模型是正確的C[因為原子核所占空間較小，所以極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉，故A錯誤；α粒子發(fā)生偏轉的原因是原子核對它有斥力的作用，故B錯誤；遠離金原子核的α粒子受到庫侖力，庫侖力做正功，它的電勢能減小，故C正確；α粒子散射實驗證明了湯姆孫的原子結構模型(“葡萄干面包”模型)是錯誤的，如果按照“葡萄干面包”模型，不可能出現(xiàn)α粒子散射實驗的結果，故D錯誤。]題組三原子的核式結構模型與原子核的組成8．下列對原子結構的認識中，錯誤的是()A．原子中絕大部分是空的，原子核很小B．電子在核外繞核旋轉，庫侖力為向心力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里D．原子核的直徑大約為10－10mD[盧瑟福α粒子散射實驗的結果否定了關于原子結構的湯姆孫模型，盧瑟福提出了關于原子的核式結構學說，并估算出原子核半徑的數(shù)量級為10－15m，而原子半徑的數(shù)量級為10－10m，是原子核直徑的十萬倍之多，所以原子內部是十分“空曠”的，核外帶負電的電子由于受到帶正電的原子核的庫侖引力而繞核旋轉。故選D。]9．假設α粒子以速率v0與靜止的電子或金原子核發(fā)生彈性正碰，電子質量me＝eq\f(1,7300)mα，金原子核質量mAu＝49mα。求：(1)α粒子與電子碰撞后的速度變化量大?。?2)α粒子與金原子核碰撞后的速度變化量大小。[解析]α粒子與靜止的粒子發(fā)生彈性碰撞，動量和能量均守恒，由動量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′，由能量守恒eq\f(1,2)mαveq\o\al(\s\up11(2),\s\do4(0))＝eq\f(1,2)mαv1′2＋eq\f(1,2)mv2′2，解得v1′＝eq\f(mα－m,mα＋m)v0，速度變化Δv＝|v1′－v0|＝eq\f(2m,mα＋m)v0。(1)與電子碰撞，將me＝eq\f(1,7300)mα代入得，Δv1≈2.7×10－4v0。(2)與金原子核碰撞，將mAu＝49mα代入得，Δv2＝1.96v0。[答案](1)2.7×10－4v0(2)1.96v010．(多選)在α粒子散射實驗中，我們并沒有考慮α粒子跟電子的碰撞，這是因為()A．電子體積非常小，以至于α粒子碰不到它B．α粒子跟電子碰撞時，損失的能量很小可以忽略C．α粒子跟各個電子碰撞的效果相互抵消D．電子在核外均勻分布，所以α粒子受電子作用的合外力為零BD[α粒子與電子相碰就如同飛行的子彈與灰塵相碰，α粒子幾乎不損失能量，B正確，A錯誤；電子在核外均勻分布，對α粒子的庫侖引力的合力幾乎為零，不會改變α粒子的運動軌跡，D正確；α粒子跟各個電子碰撞的效果不會相互抵消，C錯誤。]11．(多選)如圖所示是陰極射線顯像管及其偏轉線圈的示意圖。顯像管中有一個陰極，工作時它能發(fā)射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光。安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場，可以使陰極射線發(fā)生偏轉。下列說法中正確的是()A．如果偏轉線圈中沒有電流，則陰極射線應該打在熒光屏正中的O點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，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里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，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里D．如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點向A點移動，則偏轉磁場強度應該先由小到大，再由大到小AC[偏轉線圈中沒有電流，陰極射線沿直線運動，打在O點，A正確；由陰極射線的電性及左手定則可知B錯誤，C正確；由R＝eq\f(mv,qB)可知，B越小，R越大，故磁感應強度應先由大變小，再由小變大，D錯誤。]12．在α粒子散射實驗中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時能達到的最小距離可以估算原子核的大小?，F(xiàn)有一個α粒子以2.0×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79。求α粒子與金原子核間的最近距離。(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為Ep＝keq\f(q1q2,r)，r為距點電荷的距離；α粒子質量為6.64×10－27kg)[解析]當α粒子靠近原子核運動時，α粒子的動能轉化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉