2019年高中物理第十八章原子结构第1节_第2节原子的核式结构模型电子的发现随堂演练巩固提升新人教版选修3_5.pdf

第 1 节第 2 节 原子的核式结构模型 电子的发现第 1 节第 2 节 原子的核式结构模型 电子的发现 随堂检测 1关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( ) A阴极射线本质是氢原子 B阴极射线本质是电磁波 C阴极射线本质是电子 D阴极射线本质是 X 射线 解析：选 C阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是 在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的 2(多选)(2017·杭州高二检测)下列说法中正确的是( ) A汤姆孙精确地测出了电子电荷量e1.602 177 33(49)×1019 C B电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的 C汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整 数倍 D通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量 解析 ： 选 BD电子的电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C 错误，B 正确；测出电子比荷 和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故 D 正确 e m 3.如图所示为卢瑟福 粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转 动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察 粒子在各个角度的散射情况下列说法中正确的 是( ) A在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金箔原子后产生的反弹 解析：选 C 粒子散射实验现象：绝大多数 粒子沿原方向前进，少数 粒子有大 角度散射所以A处观察到的 粒子多，B处观察到的 粒子少，所以选项 A、B 错误 ； 粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项 D 错误，C 正确 4(多选)下列对原子结构的认识中，正确的是( ) A原子中绝大部分是空的，原子核很小 B电子在核外运动，库仑力提供向心力 C原子的全部正电荷都集中在原子核里 D原子核的直径大约是 1010 m 解析：选 ABC卢瑟福 粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，提 出了原子的核式结构学说，并估算出了原子核直径的数量级为 1015m，原子直径的数量级 为 1010 m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部十分“空旷” 核外带负电的电 子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以 A、B、C 正确，D 错误 5一个半径为 1.84×104 cm 的带负电的油滴，在电场强度等于 2×105 V/m 的竖直向 下的匀强电场中，如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问 ： 这个油滴带有几个电子？已 知油的密度为 0.851×103 kg/m3.(g取 10 m/s2) 解析：油滴的体积V r3 ×3.14×(1.84×104×102)3 m32.608×1017 m3，油 4 3 4 3 滴的质量mV0.851×103×2.608×1017 kg2.219×1014 kg.设油滴中有N个电子， 因 油 滴 所 受 电 场 力 与 重 力 平 衡 ， 所 以 有mgEqE·N·e， 即N mg Ee 7 个所以这个油滴带有约 7 个电子 2.219 × 1014× 10 2 × 105× 1.6 × 1019 答案：7 个 课时作业 一、单项选择题 1(2017·通州高二检测)有一位科学家，他通过 粒子散射实验，提出了原子的核式 结构模型，这位提出原子核式结构模型的科学家被誉为原子物理学之父，他是( ) A汤姆孙 B卢瑟福 C盖革 D马斯顿 答案：B 2(2017·浙江师大附中高二检测)如图是电子射线管示意图接通电源后，电子射线 由阴极沿x轴方向射出， 在荧光屏上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向) 偏转，在下列措施中可采用的是( ) A加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C加一电场，电场方向沿z轴负方向 D加一电场，电场方向沿y轴正方向 解析：选 B若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受 力情况可知其方向应沿z轴正方向，故只有 B 项是正确的应明确管内是电子流，然后根据 洛伦兹力和电场力方向的判定方法进行判定 3 粒子散射实验中，使 粒子大角度偏转的原因是( ) A 粒子与原子核外电子碰撞 B 粒子与原子核发生接触碰撞 C 粒子发生明显衍射 D 粒子与原子核的库仑斥力作用 解析 ： 选 D 粒子与原子核外电子的作用是很微弱的由于原子核的质量和电荷量很 大， 粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使 粒子发生大角度偏转甚至反向弹 回，使 粒子散射的原因是库仑斥力选项 D 对 4 (2017·河北宣城三中检测)卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验， 获得了重要 发现关于 粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( ) A说明了质子的存在 B说明了原子核是由质子和中子组成的 C说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D说明了正电荷在原子核内均匀分布 解析 ： 选 C 粒子散射实验说明了在原子中心有一个核，它集中了原子全部的正电荷 和几乎全部的质量故应选 C 5在卢瑟福 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的 是其中两个 粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( ) 解析：选 C 粒子与原子核相互排斥，A、D 错；运动轨迹与原子核越近，力越大， 运动方向变化越明显，B 错，C 对 6在 粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，下列说法中正确的是( ) A 粒子受到金原子核的斥力作用 B 粒子的动能不断减小 C 粒子的电势能不断增大 D 粒子发生散射，是与电子碰撞的结果 解析：选 A 粒子受到金原子核的斥力而发生散射，故 A 正确，D 错误；在 粒子 靠近金原子核的过程中，动能逐渐减小，电势能逐渐增大，远离过程中，动能逐渐增大，电 势能逐渐减小，故 B、C 错误 7卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( ) A 粒子的散射实验 B对阴极射线的研究 C天然放射性现象的发现 D质子的发现 解析：选 A卢瑟福通过 粒子散射实验，发现少部分 粒子出现了大角度偏转，从 而提出了原子的核式结构模型， 认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的 电子组成的 二、多项选择题 8(2017·浙江台州检测)如图是密立根油滴实验的示意图油滴从喷雾器嘴喷出，落 到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列 说法正确的是( ) A油滴带负电 B油滴质量可通过天平来测量 C只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量 D该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍 解析：选 AD由图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴 带负电， 故A正确 ； 油滴的质量很小， 不能通过天平测量， 故B错误 ； 根据油滴受力平衡得 ：mg qEq，得q，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴的电量， U d mgd U 故 C 错误；根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍， 故 D 正确 9在 粒子的散射实验中，当 粒子最接近金原子核时， 粒子符合下列哪种情况 ( ) A动能最小 B电势能最小 C 粒子与金原子核组成的系统的能量最小 D所受金原子核的斥力最大 解析：选 AD 粒子接近原子核时库仑斥力做负功， 粒子的动能减小； 粒子远离 原子核时库仑斥力做正功， 粒子的动能又增大， 故当 粒子最接近原子核时动能最小， A 对 ； 系统只有电场力做功，电势能与动能之和守恒， 粒子动能最小时，电势能应最大，B 错；系统的能量是守恒的，C 错； 粒子最接近金原子核时， 粒子与金原子核间的距离 最小，由库仑定律知 粒子所受金原子核的库仑斥力最大，D 对 10在 粒子散射实验中，如果一个 粒子跟金箔中的电子相撞，则( ) A 粒子的动能和动量几乎没有损失 B 粒子将损失大部分动能和动量 C 粒子不会发生显著的偏转 D 粒子将发生较大角度的偏转 解析：选 AC电子的质量远小于 粒子的质量，两者发生碰撞时，对 粒子的动能 和动量几乎没有影响，选项 A、C 正确 三、非选择题 11 在 粒子散射实验中， 根据 粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离 可以估算原子核的大小现有一个 粒子以 2.0×107 m/s 的速度去轰击金箔，若金原子的 核电荷数为 79， 求该 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， 粒子质量为 6.64×1027 kg)kq 1q2 r 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 1 2 mv2k， 故d2k m2.7×10 q1q2 d q1q2 mv2 2 × 9.0 × 109× 2 × 79 × (1.6 × 1019)2 6.64 × 1027× (2.0 × 107)2 14 m. 答案：2.7×1014 m 12已知电子质量为 9.1×1031 kg，带电荷量为1.6×1019 C，若氢原子核外电子绕 核旋转时的轨道半径为 0.53×1010 m，求电子绕核运动的线速度、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，所需的向心力由核内电子的库 仑引力来提供 根据k，得ve mv2 r e2 r2 k rm 1.6×1019× m/s 9 × 109 0.53 × 1010× 9.1 × 1031 2.19×106 m/s； 其动能Ekmv2 ×9.1×1031×(2.19×106)2 J2.18×1018 J； 1 2 1 2 运动周期 T s1.52×1016 s； 2r v 2 × 3.14 × 0.53 × 1010 2.19 × 106 电子绕核运动形成的等效电流 I A1.05×103 A q t e T 1.6 × 1019 1.52 × 1016 答案：2.19×106 m/s 2.18×1018 J 1.52×1016 s 1.05×103 A