高中物理人教版5第十八章原子结构1电子的发现 第十八章第1节第2节分层演练巩固落实

[随堂达标]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)(2023·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e＝17733(49)×10－19CB．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.电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确．测出比荷的值eq\f(e,m)和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．3．α粒子散射实验中，使α粒子大角度偏转的原因是()A．α粒子与原子核外电子碰撞B．α粒子与原子核发生接触碰撞C．α粒子发生明显衍射D．α粒子与原子核的库仑斥力作用解析：选D.α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，α粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使α粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使α粒子散射的原因是库仑斥力．选项D对．4．(2023·河北宣城三中检测)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．关于α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.α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．(选做题)汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图所示．电子流平行于极板射入，极板P、P′间同时存在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角θ＝eq\f(1,15)rad.已知极板长L＝×10－2m，电场强度大小为E＝×104V/m，磁感应强度大小为B＝×10－4T．求电子比荷．解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eE＝evB只存在磁场时，有evB＝meq\f(v2,r)，由几何关系r＝eq\f(L,sinθ)偏转角很小时，r≈eq\f(L,θ)联立上述各式并代入数据得电子的比荷eq\f(e,m)＝eq\f(Eθ,B2L)＝×1011C/kg.答案：×1011C/kg[课时作业][学生用书P88(独立成册)]一、单项选择题1．(2023·通州高二检测)有一位科学家，他通过α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：B2．(2023·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．(2023·福建师大附中高二检测)如图所示是α粒子被重核散射时的运动轨迹，其中不可能存在的轨迹是()A．a B．bC．c D．d解析：选C.α粒子距离原子核越近，受到的库仑斥力越大，轨迹弯曲越厉害，故C是错误的．4．在α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．α粒子受到金原子核的斥力作用B．α粒子的动能不断减小C．α粒子的电势能不断增大D．α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果解析：选A.α粒子受到金原子核的斥力而发生散射，故A正确、D错误；在α粒子靠近金原子核的过程中，动能逐渐小，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．5．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．α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α粒子散射实验，发现少部分α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．6．关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是()A．原子是一个质量分布均匀的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D．原子核半径的数量级是10－10m解析：选B.根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B正确．二、多项选择题7．(2023·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＝qE＝qeq\f(U,d)，得q＝eq\f(mgd,U)，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，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．8．关于电子的发现，下列叙述中正确的是()A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发现，说明原子具有一定的结构C．电子是第一种被人类发现的微观粒子D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象解析：选BCD.发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．9．在α粒子的散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列哪种情况()A．动能最小B．电势能最小C．α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.α粒子接近原子核时库仑斥力做负功，α粒子的动能减小；α粒子远离原子核时库仑斥力做正功，α粒子的动能又增大，故当α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，α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；α粒子最接近金原子核时，α粒子与金原子核间的距离最小，由库仑定律知α粒子所受金原子核的库仑斥力最大，D对．10．在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则()A．α粒子的动能和动量几乎没有损失B．α粒子将损失大部分动能和动量C．α粒子不会发生显著的偏转D．α粒子将发生较大角度的偏转解析：选AC.电子的质量远小于α粒子的质量，两者发生碰撞时，对α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α粒子散射实验中，根据α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α粒子以×107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该α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ε＝keq\f(q1q2,r)，α粒子质量为×10－27kg)解析：当α粒子靠近原子核运动时，α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α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eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d)，故d＝2keq\f(q1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79×（×10－19）2,×10－27×（×107）2)m＝×10－14m.答案：×10－14m12．已知电子质量为×10－31kg，带电荷量为－×10－19C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为×10－10m，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eq\f(mv2,r)＝keq\f(e2,r2)，得v＝eeq\r(\f(k,rm))＝×10－19×eq\r(\f(9×109,×10－10××10－31))m/s≈×106m/s；其动能Ek＝eq\f(1,2)mv2