2021年高考物理模拟题精练6

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）

第二部分原子物理

专题6.7a粒子散射实验与原子结构

选择题

1.（2020湖北黄冈模拟3）如图是世界物理学史上两个著名实验的装置图，下列有关实验的叙述正确的是

A.图甲是a粒子散射实验装置，卢瑟福指导他的学生们进行a粒子散射实验研究时，发现了质子和中子

B.图甲是a粒子散射实验装置，汤姆孙根据a粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”结构

C.图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应规律，超过极限频率的入射光频率越大，则光电子的最

大初动能越大

D.图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应规律，超过极限频率的入射光光照强度一定，则光的频

率越大，所产生的饱和光电流就越大

【参考答案】C

【命题意图】本题以世界物理学史上两个著名实验的装置图切入，考查对a粒子散射实验和光电效应实验

的理解及其相关知识点。

【解题思路】图甲是a粒子散射实验装置，卢瑟福指导他的学生们进行a粒子散射实验研究，根据实验结

果，提出了原子“核式结构”模型，选项AB错误；图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应规律，超

过极限频率的入射光频率越大，则光电子的最大初动能越大，选项C正确；超过极限频率的入射光光照强

度一定，则越大，所产生的饱和光电流与光的频率无关，选项D错误。

【关键点拨】a粒子散射实验说明原子具有核式结构；根据光电效应方程可得出光电子的最大初动能取决于

入射光的频率。本题考查a粒子散射实验以及光电效应现象，关键掌握这些知识点的基本概念和基本规律。

.2.（2020成都调研）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）

丙：氢原子能级示意图丁：汤姆孙气体放电管示意图

A.图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子

B.图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能

C.图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的

D.图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构

【参考答案】C

【名师解析】

图甲：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，得出了原子和核式结构理论，选项A错误；图乙：用中子轰

击铀核使其发生裂变，链式反应会释放出巨大的核能，选项2错误：图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分

立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项c正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有

复杂结构，选项。错误；故选C.

3.（2019成都摸底）下列说法正确的是

A.卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型

B.大量处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射2种频率的光子

C.a粒子的穿透本领比夕射线强

D.光照射金属时，只要光的频率大于金属的截止频率，无论光的强弱如何，都能发生光电效应

【参考答案】AD

【命题意图】本题考查a粒子散射实验、玻尔理论和能级、射线性质和特性、光电效应及其相关知识点。

【解题思路】卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项A正确；根据玻尔理论，大量

处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射2+1=3种频率的光子，选项B错误；a粒子是氧核，

电离本领强，而穿透本领最弱，一张薄纸就可挡住，即a粒子的穿透本领比£射线弱，选项C错误；根据

光电效应产生条件可知，光照射金属时，只要光的频率大于金属的截止频率，无论光的强弱如何，都能发

生光电效应，选项D正确。

4.下列几幅图的有关说法中正确的是（）

A.原子中的电子绕核运转B.a粒子散射实验

验电器锌板紫外光灯

C.光电效应实验D.放射线在磁场中儡转E.链式反应示意图

A.原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的

B.发现少数a粒子发生了较大偏转，因为原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内

C.光电效应实验和康普顿效应实验说明了光具有粒子性

D.射线甲由a粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷

E.链式反应属于重核的裂变

【参考答案］ACE

【名师解析】

由图和根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，故A正确；少数a粒子发生

了较大偏转，说明原子的儿乎全部质量和所有正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转,

故B错误；光电效应实验和康普顿效应实验均说明了光具有粒子性，故C正确；根据左手定则可得，向左

偏转的粒子带正电，所以射线丙由a粒子组成，该粒子带两个单位正电荷，而射线甲是。粒子，故D错误;

一个中子轰击后，出现三个中子，此链式反应属于重核的裂变，故E正确。

5.（2015・安徽理综）图示是a粒子（氯原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、。是轨迹上的

四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的a粒子在各点处的加速度方向正确的

是

Q

p

?粒子>―N

“MO重金属原子核

A.M点B.N点C.P点、D.Q点

【参考答案】C

【名师解析】a粒子与重金属原子核带同种电荷，由于库仑力作用，a粒子在运动过程中发生偏转，

由牛顿第二定律可知，a粒子的加速度方向为其所受库仑力方向，指向轨迹弯曲方向的内侧，故图中2点所

示加速度方向正确，选项C正确。

6.（2016•郑州联考）下列与a粒子相关的说法中正确的是

A.天然放射现象中产生的a射线速度与光速度相当，穿透能力很强

B.2赁U（铀238）核放出一个a粒子后就变为%Th（社234）

C.高速a粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为担e+与N―>1O+in

D.丹麦物理学家玻尔进行了a粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型

【参考答案】B

【名师解析】a射线是速度为0.1c的氨核流，穿透能力最弱，A错误。由核反应过程中质量数、核

电荷数守恒可知B项正确。C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误。D项中的物理学家不是玻尔而是

卢瑟福，所以D错误。

7.（多选）关于原子结构，下列说法正确的是（）

A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律

B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性

C.卢瑟福的a粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子

D.卢瑟福的a粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”

【参考答案】AD

【名师解析】玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释

原子的稳定性;卢瑟福的a粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”,

故A、D正确，B、C错误。

8.（多选）如图为卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中

A,B,C,。四个位置时，关于观察到的现象，下列说法正确的是（）

A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多

B.相同时间内放在8位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍微少些

C.放在C,。位置时屏上观察不到闪光

D.放在。位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

【参考答案】AD

【名师解析】卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验时，得到以下结论：大部分a粒子都能直接穿过金

箔，个别的发生偏转，极少数发生大角度的偏转，故A、D正确，B、C错误。

9.（2018•广东佛山二模）下列四幅图的有关说法中正确的是（）

验电器金属板紫光灯

甲

nE

/e鞫V

8O

»5■-

4二-

-

3-

3.4

2--

1---------------------13.60

丙

A.图甲中的a粒子散射实验说明了原子核是由质子与中子组成

B.图乙中若改用绿光照射，验电器金属箔一定不会张开

C.图丙一群氢原子处于〃=4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子

D.图丁原子核C、8结合成A时会有质量亏损，要释放能量

【参考答案】C

【名师解析】a粒子散射实验说明「原子具有核式结构，故A项错误.紫外线照射金属板时能产生光

电效应，换用绿光照射金属板可能会产生光电效应，验电器金属箔可能会张开，故B项错误.一群氢原子

处于〃=4的激发态，最多能辐射不同频率的光子种数为C；=6,故C项正确.原子核C、B结合成A时，

核子平均质量增大，质量增大，要吸收能量，故D项错误.

二.计算题

1.(2020北京西城高三一模)二十世纪初，卢瑟福进行a粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的

认识。

(1)如图1所示，有两个a粒子均以速度v射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中

心。请在图1中分别画出两个a粒子此后的运动轨迹示意图。

(2)如图2所示，一个a粒子以速度v射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子

受到周边其他金原子的作用，可将a粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大

的粒子发生弹性碰撞。请推导说明a粒子与金原子核作用后速度的大小和方向。

(3)实验发现，绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数a粒子发生了

大角度偏转(超过90。)。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便,

可作如下假设：①将a粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体；②金箔中的金原子紧密

排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成；③各层原子核前后不互相遮蔽；④大角度偏转是

a粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L,金原子直径为D,大角度偏转

的a粒子数占总a粒子的比例为p,且P<<L

a.请估算金原子核的直径d。

b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径d的估算产生影响。已知金箔的厚度约

10-7m,金原子直径约金原子核直径约10-14爪。请对“可认为各层原子核前后不

互相遮蔽''这一假设的合理性做出评价。

a粒子二uafiT

•金原子核n-----•金原子核

图I图2

【名师解析】：

a.金箔厚度为L,金原子直径为D,由假设可知，金原子层数为：N=方。

Nd=

a粒子发生大角度偏转可以认为碰上了金原子核，根据统计规律和概率，则有：亍

2

DnP

可以估算出：d=L

2

Dnp

b.如果可认为各层原子核前后不互相遮蔽，则有：d=L,

代入数据，可得：p=0.1,不满足pVVl

因此“可认为各层原子核前后不互相遮蔽''的假设不合理。

2

DnP

答：a.金原子核的直径是L。

b.“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设不合理，原因是不满足p<<l。

【点评】考查分子直径大小求解方法，掌握构建解题模型是解题的关键，理解卢瑟福根据该实验现象提出

「原子的核式结构模型内容。

2.（10分）

（2020年6月北京西城模拟）类比是逻辑推理中极富创造性的一种方法，科学史上很多重大发现、

发明往往发端于类比，例如科学家受行星绕太阳做匀速圆周运动的启发，在构建原子模型时猜想电子

绕原子核也做匀速圆周运动。

（1）一质量为〃，的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为心将地球视为质量均匀分布的

球体，已知地球质量为万有引力常量为G,求卫星的速度大小v和动能用。

（2）在玻尔的氢原子理论中，电子绕原子核做匀速圆周运动的轨道半径是量子化的。电子的轨道半径

和动量必须满足量子化条件〃切厂=砂，式中h是普朗克常量，r是轨道半径，v是电子在该轨

2元

道上的速度大小，〃是轨道量子数，可以取1、2、3……等正整数。

已知电子的质量为加，电荷量为-e