2023春新教材高中物理第4章原子结构和波粒二象性3原子的核式结构模型课后提升训练新人教版选择性

第四章3A组·基础达标1．关于电子的发现，下列叙述中不正确的是()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【答案】A【解析】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．2．(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有()A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的显微镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象D．实验装置必须放在真空中【答案】ACD【解析】若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错误．若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C正确．若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，故D正确．3．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粒子散射实验B．电子的发现C．光电效应现象的发现D．天然放射性现象的发现【答案】A【解析】卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确，B、C、D错误．4．(多选)卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是()A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D．卢瑟福通过α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的【答案】AB【解析】α粒子散射实验现象与汤姆生的枣糕模型相矛盾，卢瑟福的原子核式结构模型合理解释了该实验现象，并通过实验数据估算出了原子核的半径的数量级为10－15m，A、B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子是由原子核和核外电子组成的，但不能说明原子核内存在质子，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，但不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误．5．如图所示为卢瑟福α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α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B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光B．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几乎一样多C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．卢瑟福通过该实验得到了原子的“枣糕模型”结论【答案】C【解析】在B位置进行观察时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，而在A位置进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，A、B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，C正确；卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型，D错误．6．如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为()A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d【答案】A【解析】α粒子散射实验表明正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，沿题图中③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，A正确．7．关于α粒子散射实验，下列说法不正确的是()A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光【答案】D【解析】本题考查α粒子散射实验装置及其作用，荧光屏不只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光，所以D错误．8．密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为eq\f(mg,U)C．增大场强，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍【答案】C【解析】带电油滴在两板间静止时，受竖直向下的重力和竖直向上的电场力，则油滴应带负电，A错误；qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B错误；当E变大时，qE变大，原来悬浮的油滴所受合力向上，油滴向上运动，C正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D错误．9．如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是()A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向外D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小【答案】A【解析】偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确．由阴极射线的电性及左手定则可知B、C错误；由R＝eq\f(mv,qB)可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误．B组·能力提升10．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对α粒子的作用，则关于该原子核的位置，正确的是()A．一定在①区域 B．可能在②区域C．可能在③区域 D．一定在④区域【答案】A【解析】卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，若在③④区域粒子轨迹将向上偏转，由轨迹的弯曲方向知道排斥力向下，原子核一定在①区域，A正确．11．α粒子的质量大约是电子质量的7300倍，如果α粒子以速度v跟电子发生弹性正碰(假设电子原来是静止的)，则碰撞后α粒子的速度变化了多少？解：设电子质量为m，碰后α粒子速度为v1，电子速度为v2，由弹性正碰中动量和能量守恒有eq\f(1,2)×7300mv2＝eq\f(1,2)×7300mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，7300mv＝7300mv1＋mv2，解得v1＝eq\f(7300m－m,7300m＋m)v＝eq\f(7299,7301)v.因此碰撞后α粒子速度减小了v－v1＝eq\f(2,7301)v.12．带电粒子的电荷量与质量的比值(eq\f(q,m))称为荷质比．汤姆孙当年用来测定电子荷质比的实验装置如图所示．真空玻璃管内的阴极K发出的电子经过加速电压加速后，形成细细的一束电子流．当极板C、D间不加偏转电压时，电子束将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子束将打在荧光屏上的P点，P点与O点的竖直距离为h；若再在C、D极板间加一方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，电子束又重新打在了O点．已知极板C、D的长度均为L1，C、D间的距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L2.不计电子重力影响．(1)求电子打在荧光屏O点时速度的大小；(2)推导出电子荷质比的表达式(结果用题中给定的已知量的字母表示)；(3)若L1＝5.00cm，d＝1.50cm，L2＝10.00cm，偏转电压U＝200V，磁感应强度B＝6.3×10－4T，h＝3.0cm.估算电子荷质比的数量级．解：(1)加上磁场后，电子做匀速直线运动evB＝eE，其中U＝Ed，联立解得v＝eq\f(U,Bd).(2)极板间只加电场时，电子在电场中做类平抛运动．水平方向上做匀速直线运动L1＝vt1，在竖直方向上做匀加速直线运动，加速度a＝eq\f(eU,md)，偏转距离y1＝eq\f(1,2)ateq