4.2 原子的核式结构模型基础巩固 2021—2022 学年高中物理鲁科版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 13 题） 1．卢瑟福进行的 α 粒子散射实验现象表明 A．在原子的中心有一个很小的核 B．原子核具有复杂结构 C．原子核集中了原子所有的质量 D．核外电子在绕核旋转 2．在 α 粒子散射实验中，使少数 α 粒子产生大角度偏转的作用力是原子核对 α 粒子的 ( 　　 ) A．万有引力 B．库仑力 C．磁场力 D．核力 3．关于  粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．实验中，绝大多数  粒子穿过金箔后的运动方向发生了较大的改变 B．使  粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子对它的静电引力 C．实验表明原子中心有一个很小的核，其带有原子的全部负电荷 D．通过  粒子散射实验，得出了原子的核式结构模型 4．从 α 粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②；原子核的半径是 10-15 m，③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④金原子是一个球体其中正确的是（　　） A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．①②③④ 5．关于卢瑟福的  粒子散射实验，下列叙述中与得到的实验结果相符的是（ ） A．所有  粒子穿过金箔后偏转角度都很小 B．大多数  粒子发生较大角度的偏转 C．向各个方向运动的  粒子数目基本相等 D．极少数  粒子产生超过 90°的大角度偏转 6．在物理学的发展史中，重要实验对物理学的发展有着关键性作用，下列关于物理学家、物理实验及其 作用的描述中正确的是 A．汤姆孙通过 α 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B．科学家发现的光电效应现象证明光具有波粒二象性 C．卢瑟福对阴极射线的研究发现了电子，进一步实验证明电子是原子的组成部分 D．密立根通过“油滴实验”测出了电子的电荷量 7．下述说法中正确的是（　　） A．卢瑟福通过对阴极射线的研究发现了电子 B．α 粒子散射实验中使 α 粒子发生较大角度偏转的是与电子碰撞的结果 C．大量原子从 n=4 的激发态向低能态跃迁时，可以产生的光谱线数是 6 条 D．氢原子从基态跃迁到激发态时，动能变大，势能变小，总能量变小 8．下列说法不正确的是(　　) A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子 B．电子的发现证明了原子是可分的 C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位 置 D．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内 9．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下 列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（ A． B． C． D． ） 10．在 α 粒子散射实验中，没有考虑 α 粒子跟电子的碰撞，其原因是（　　） A． α 粒子不跟电子发生相互作用 B． α 粒子跟电子相碰时，损失的能量极少，可忽略 C．电子的体积很小， α 粒子不会跟电子相碰 D．由于电子是均匀分布的， α 粒子所受电子作用的合力为零 11．卢瑟福的  粒子散射实验结果表明了（　　） A．原子核是可分的 B．汤姆孙的“枣糕”模型是错误的 C．原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成 D．原子中的正电荷并非均匀分布 12．下列能揭示原子具有核式结构的实验是(　　) A．光电效应实验 B．电子的发现 C．氢原子光谱的发现 D．α 粒子散射实验 13．在 α 粒子散射实验中，某一 α 粒子经过某一原子核附近时的运动轨迹如图中实线所示。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五个区域。不考虑其他 原子核对该 α 粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是（　　） A．可能在①区域 B．一定在②区域 C．可能在③、④区域 D．一定在⑤区域 二、填空题（共 4 题） 14．1911 年，英国物理学家卢瑟福用_____________轰击金原子，通过这个实验他提出了原子的核式结构 模型。目前我们认为原子核是由两种基本粒子组成的，分别是带正电的___________和不带电的_________ __。 15．1991 年卢瑟福依据 α 粒子散射实验中 α 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 1MeV 的 α 粒子轰击金箔，则其速度约为_____m/s。（质子和中子的质量均 为 1.67×10－27kg，1MeV=1×106eV） 16．(1)如图是卢瑟福的 α 粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的 α 粒子 从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正 确的是______； A．绝大多数的 α 粒子会发生大角度偏转 B． α 粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的 C．绝大多数的 α 粒子仍沿原来的方向前进 D．极少数 α 粒子发生大角度偏转，甚至几乎原路返回 (2)该实验是卢瑟福建立______模型的重要依据，否认了汤姆孙的______模型。 17．1909 年英国科学家卢瑟福进行了著名的 α 粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数 α 粒子 穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数 α 粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 90°，有的甚至几乎达到 180°，像是被金箔弹了回来。 (1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结 构”指的是________； (2)1μm 金箔包含了 3000 层金原子，绝大多数 α 粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的 （______） A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的 (3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过 α 粒子散射实验，你认为原子结构为图中的（______） A．不可再分的实心球体 B．正负电荷均匀分布 C．核位于原子中心，大部分质量集中在核上 三、综合题（共 4 题） 18．按照原子的核式结构模型的比例，假如原子核有绿豆那么大，那么整个原子有多大？ 19．按卢瑟福的原子模型，氢原子的核外电子质量为 m，电荷量为 e ，做轨道半径为 r 的匀速圆周运动。 求： (1)电子运动的速率和动能； (2)电子绕核转动的频率。 20．  粒子的质量约为电子质量的 7300 倍，如果  粒子以速度 v 与电子发生弹性正碰（假定电子原来是静 止的），求碰撞后  粒子的速度变化了多少，并由此说明为什么原子中的电子不能使  粒子发生明显偏转。 21．可以证明，一个半径为 R 的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电 荷量相等的点电荷产生的电场相同。而均匀带电薄球壳在内部任意点产生的电场强度为零，由以上信息结 合叠加原理解决下列问题。已知静电力常量为 k。 (1)写出电场强度大小的定义式，并结合库仑定律求真空中点电荷 Q 产生电场中，距离该电荷 r 处场强大小； (2)一半径为 R、带正电荷 Q 且均匀分布的实心球体，以球心 O 为原点建立坐标轴 Ox，如图甲所示。求 Ox 轴上电场强度大小 E 与坐标 x 的关系并在答题纸上定性作出函数图象； (3)根据汤姆生的原子模型，我们可以把原子看成是一个半径为 R=10－10m 的电中性的球体，正电荷均匀分 布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里。在粒子散射实验中，某粒子沿着原子边缘以速 度 v 射向金原子，如图乙所示。不考虑电子对粒子的作用。为简单计，认为该粒子接近金原子时（即 rR，图中两条平行虚线范围内）才受金原子中正电荷的静电作用，作用力为恒力，大小为 F= k Qq R2 （Q 和 q 分别为金原子正电荷电量和粒子电量）、方向始终与入射方向垂直，作用时间的数量级为 2R v ，粒子 的偏转角度。（k=9.0×109Nm2/C2，金原子序数 79，α 粒子动能约 Ek=5MeV=810－13J，电子电量 e=1.6×10－ 19 C，保留 1 位有效数字） 参考答案 1．A 2．B 3．D 4．A 5．D 6．D 7．C 8．D 9．D 10．B 11．B 12．D 13．B 14．α 粒子 质子 中子 15．大 6.9×106 16．CD 核式结构 17．原子核 B 枣糕（葡萄干蛋糕、西瓜） C 18．直径为 400m e ke 2 ke2 19．(1) mr ， 2r ；(2) 2πr k mr 20． 设电子的质量为 me ，  粒子的质量为 m ，碰撞后  粒子的速度为 子发生弹性正碰，所以 1 1 1 m v 2  m v2  me ve2 2 2 2 m v  m v  me ve 考虑到 v ，电子的速度为 ve 。由于  粒子与电 m  7300me 解得 v �v 可见，原子中的电子不能使  粒子发生明显偏转。 ， 21．(1) E F q ；(2) E kQ r2 ；(3)   5  4.55 �10 4