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物理选择性必修三4.3 原子的核式结构模型同步练习（优生加练）
一、选择题
1．小物通过视频号“胜哥课程”知道了原子结构特点，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福的α粒子散射实验肯定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”
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α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子
D．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律
【答案】D
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】A．卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，确定了原子的核式结构模型，A不符合题意；
BD．卢瑟福核式结构模型不能很好地解释原子的稳定性，玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律，B不符合题意，D符合题意；
C．卢瑟福的α粒子散射实验不能表明原子内部存在带负电的电子，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】白炽灯发出的连续的光谱，即光的频率是连续的，太阳发出的是线状的光谱，即频率是不连续的，而是分立的；结合能为组合原子核的质子和中子组成起来时释放的能量，比结合能为组合原子核的质子和中子组成起来时平均每个粒子释放的能量，释放的能量越大，原子核的能量就越小，原子核越稳定。
2．下列事例中能说明原子具有核式结构的是（　　）
A．光电效应现象的发现
B．汤姆逊研究阴极射线时发现了电子
C．卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转
D．康普顿效应
【答案】C
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】AD．光电效应现象和康普顿效应的发现都说明光的粒子性，AD不符合题意；
B．汤姆逊研究阴极射线时发现了电子，说明原子还可以再分，B不符合题意；
C．卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转，从而说明了原子具有核式结构，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】卢瑟福的a粒子散射实验说明原子具有核式结构。
3．关于近代物理，下列说法正确的是（　　）
A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小
B．光的波长越长，其粒子性越显著；波长越短，其波动性越显著
C．当入射光照射某金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与人射光子的频率成正比
D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射因此肉眼看不到黑体
【答案】A
【知识点】原子的核式结构；α粒子的散射
【解析】【解答】A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小，A符合题意；
B．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著，B不符合题意；
C．当入射光照射某金属发生光电效应时，根据
光电子的最大初动能与入射光子的频率成线性关系，不是成正比，C不符合题意；
D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，但黑体辐射光，肉眼能看到黑体，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】光的波长越长，波动性越明显，波长越短，粒子性越明显；光电效应方程说明入射光的频率越高光电子初动能越大，但不成正比关系；黑体只吸收电磁波而不反射电磁波，但是可以发出电磁波，比如太阳。
4．1909年，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．原子中除了质子外还存在中子
B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的
C．原子的结构类似于太阳系的球形结构
D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷都集中在很小的区域内
【答案】D
【知识点】原子的核式结构；α粒子的散射
【解析】【解答】ABD、α粒子散射实验说明原子内存在一个集中了几乎全部的质量和全部正电荷的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以α粒子散射实验不能证明原子中除了质子外还存在中子，故AB错误，D正确；
C、卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构，和太阳系类似，称为行星模型，但并非球形结构，故C错误。
故答案为：D。
【分析】掌握α粒子散射实验的现象及其物理意义。
5．小物通过视频号“胜哥课程”观看了α粒子散射的动画视频。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（　　）
A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的α粒子将会增多
【答案】B
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】A．越接近原子核的α粒子受到的库仑斥力越大，发生散射时的偏转角越大，A不符合题意；
B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略，B符合题意；
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带同种电荷，C不符合题意；
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的α粒子将会减少，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】越接近原子核的α粒子受到的库仑斥力越大，发生散射时的偏转角越大，电子质量比α粒子质量小得多，电子对α粒子速度的影响可以忽略。
6．如图，在 粒子散射实验中，图中实线表示 粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定， 为某条轨迹上的三个点，其中 两点距金原子核的距离相等（　　）
A．卢瑟福根据 粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数 粒子击中金箔后几乎沿原方向返回
C．从 经过 运动到 的过程中 粒子的电势能先减小后增大
D． 粒子经过 两点时动能相等
【答案】D
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】A.卢瑟福通过对 粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，A不符合题意；
B.根据 粒子散射现象可知，大多数 粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，B不符合题意；
C. 粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知 粒子从 经过 运动到 的过程中电场力先做负功后做正功，所以 粒子的电势能先增大后减小，C不符合题意；
D .由于 、 两点距金原子核的距离相等，所以 、 两点电势相等，根据 可知 粒子在 、 两点电势能相等，根据能量守恒可知 粒子在 、 两点动能相等，D符合题意。
故答案为：D
【分析】卢瑟福根据a粒子的散射实验提出了原子的核式结构；大多数粒子沿原来反向穿过，少数粒子返回；从a到b过程电场力做负功电势能不断增加，从b到c过程电场力做正功电势能减小。
7．如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，“胜哥”把它们分别跟静电起电机的两极相连，锯条接电源负极，金属片接正极。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又出现烟雾缭绕。下列说法正确的是（　　）
A．室内的空气湿度越大，实验效果越好
B．起电机摇动时，塑料瓶内存在的是匀强电场
C．起电机摇动前，烟尘颗粒带上电荷才能做成功
D．带电的烟雾颗粒向着金属片运动时，电势能减少
【答案】D
【知识点】静电的防止与利用；电荷守恒定律；电场强度；电势能；α粒子的散射
【解析】【解答】 A . 空气湿度过大会导致电荷泄漏，则起电机产生的静电不容易在铁锯条和金属片上积累，降低实验效果，故A错误；
B . 起电机摇动时，锯条尖端曲率半径极小微米级，根据尖端效应电荷会密集分布在尖端处，导致局部电荷密度极高，表面电场强度可达 106V/m量级，尖端电场公式，r为尖端半径，锯条尖端聚集的电荷最密集，金属片， 面积较大且表面平坦，曲率半径远大于锯条尖端，电荷均匀分布，整体电荷密度较低，电场强度可能仅为量级， 金属片仅被动接收电子，无主动放电，电荷密度由接收电子速率和表面漏电速率平衡决定，通常显著低于负极， 塑料瓶内存在的是非匀强电场，故B错误；
C . 锯条和金属片间的电场让空气电离，电离出的自由电子电子质量小惯性小，运动速度快，迁移率远高于正离子，电离产生的自由电子在电场中加速运动，与中性烟尘颗粒碰撞时会发生以下两种情况：电子被烟尘颗粒捕获，使颗粒带负电，高速电子因热运动随机扩散到颗粒表面并附着，在强电场中，烟尘颗粒表面会感应出电荷极化，极化后颗粒靠近负极的一侧带等效正电荷，会主动吸引环境中的自由电子，当自由电子接近颗粒时，首先被正极侧捕获，最终使整个颗粒带净负电，所以不需要先带电的，故C错误；
D . 带电烟雾颗粒受电场力作用向金属片（正极）运动时，电场力做正功， 带电烟雾颗粒的电势能减少，故D正确；
故选D。
【分析】（1）解题关键是理解静电除尘原理，即带电颗粒在电场中受力运动；电场分布取决于电极形状，非匀强电场； 电荷在锯条与金属片间守恒但是需要非静电力做功维持稳恒电流 ；
（2）易错点在于误认为空气湿度大有利于实验，实际会减弱静电效应；混淆匀强电场与非匀强电场的区别；忽略烟尘颗粒可通过感应或吸附带电，而非必须预先带电。
8．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　）
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数α粒子几乎沿原方向返回
C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小
D．α粒子经过a、b两点时动能相等
【答案】C
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】该题借助α粒子散射实验考查了带电粒子在电场中运动时动能、势能等物理量的变化情况，根据电场有关知识即可解答。A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故A错误；
B．根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误；
C．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C正确；
D．由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。
故选C。
【分析】α粒子的散射实验说明了原子具有核式结构；α粒子在原子核形成的电场中运动时，电荷间的电场力做功，根据电场力做功情况，即可判断α粒子动能、电势能的变化情况。
9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（　　）
A．图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图（乙）：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
C．图（丙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图（丁）：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
【答案】C
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】解：A、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确．
B、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，故B正确．
C、卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C不正确．
D、根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D正确．
本题选择不正确的，故选：C．
【分析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念；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；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性．
10．下列说法正确的是（　　）
A．甲图为静电除尘装置，利用的是电流磁效应
B．乙图中用铜丝网包裹话筒线，利用的是静电屏蔽原理
C．丙图为粒子散射实验，卢瑟福通过该实验发现了质子
D．丁图为光电效应现象，说明了光具有粒子性
【答案】B
【知识点】电场强度的叠加；康普顿效应；α粒子的散射
【解析】【解答】本题考查静电除尘，静电屏蔽，粒子散射实验等知识点，解题关键掌握基础内容，注意平时积累。A．甲图为静电除尘装置的示意图，含尘气体经过高压静电场时被电分离，故A错误；
B．乙图中话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理，故B正确；
C．丙图为粒子散射实验，卢瑟福通过该实验提出了原子的核式结构，故C错误；
D．丁图为康普顿效应现象，说明了光具有粒子性，故D错误；
故选B。
【分析】根据静电除尘，静电屏蔽，粒子散射实验以及康普顿效应现象的原理逐一分析每个选项。
11． 下列关于四幅插图的说法正确的是（　　）
A．甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体
B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．丙图为粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
【答案】B
【知识点】热力学第一定律及其应用；晶体和非晶体；浸润和不浸润；α粒子的散射
【解析】【解答】A、方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现，其内部分子排列是有规则的，故A错误；
B、由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，故B正确；
C、丙图为α粒子散射实验现象，实验现象中只有少量的α粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占的比例是最少的，故C错误；
D、丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，故D错误。
故答案为：B。
【分析】熟练掌握晶体与非晶体判定的方法，方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现。熟练掌握浸润与不浸润现象，不浸润材料的防水效果越好。熟练掌握α粒子散射实验现象及结论。绝热容器既不吸热也不放热，气体体积不变，则气体不对外做功，再据热力学第一定律判断内能变化情况。
12． 如图所示，是粒子散射实验的示意图，①②③④四条轨迹分别对应4个粒子与原子核相互作用时的运动路径。已知粒子的入射速度都相等，散射后的速度大小等于初速度大小，则4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
【答案】D
【知识点】动量定理；α粒子的散射
【解析】【解答】散射角度越大，粒子的动量变化大，由动量定理可知，粒子受到原子核的冲量越大，所以4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是④，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】由动量定理分析受到原子核冲量最大的粒子。
13．1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞
B．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的
C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核
D．α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最大
【答案】A
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于α粒子受到金箔原子核的斥力作用较大，A错误，符合题意；
B．原子内部大部分是中空的，所以绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，B正确，不符合题意；
C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核，C正确，不符合题意；
D．α粒子散射实验中，当α粒子接近原子核时，电场力对α粒子做负功，电势能增大，当α粒子最接近原子核时，电势能最大，D正确，不符合题意。
故选A。
【分析】电场力对α粒子做负功，电势能增大，做负功最多时，电势能最大。
14． 如图所示，在阴极射线管两端加上高电压，管中将产生电子流，方向由左向右，形成阴极射线。如果在该阴极射线管的正上方放置一根通有自左向右方向电流的通电直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线偏转形成的轨迹图为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；阴极射线与阴极射线管
【解析】【解答】在阴极射线管上方放置通电导线后，根据右手螺旋定则可知，阴极射线处于垂直纸面向内的磁场中，根据左手定则可判断，电子从阴极射出后，受到洛伦兹力方向向下，电子束向下偏转。
故答案为：A。
【分析】根据右手螺旋定则判断磁场方向，根据左手定则可判断洛伦兹力方向即可。
二、多项选择题
15．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
B． 是核聚变反应
C．结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．1个 经过 、 衰变形成 的过程中，共有6个中子转变为质子
【答案】A,D
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】A．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，A符合题意；
B．核聚变是两个轻核相聚碰撞，结合成质量较大的原子核的过程，故可知
是核裂变反应，B不符合题意；
C．比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定，C不符合题意；
D.1个 经过 、 衰变形成 的过程中，根据质量数和电荷数守恒知，
发生了8次α衰变，
发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为中子同时释放电子，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据核裂变与核聚变方程的特点以及比结合能越大，原子核越稳定分析求解。
16．“胜哥”模拟卢瑟福用α粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数α粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个α粒子从较远处（规定电势为零）分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个α粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及α粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同
B．两个α粒子经过a点时加速度一定不同
C．乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能
D．电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小
【答案】A,C
【知识点】动量定理；电势能与电场力做功的关系；α粒子的散射
【解析】【解答】A、以场源电荷为圆心的同心圆为等势面，因此可知b、c两点的电势相同；由电势能定义式Ep=φq，则甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，结合电场力做功等电势能的变化量可知，甲、乙两个α粒子从较远处（规定电势为零）运动到b、c两点的过程中电场力做的功相等，故A正确；
B、根据点电荷的场强公式，可知离场源电荷距离相等的点场强大小相等，两个α粒子经过a点时所受电场力F=qE相同，由牛顿第二定律可知，两粒子在该点加速度相同，故B错误；
C、距离正点电荷越近，电势越高，离正点电荷越远，电势越低，可知，a点电势高于c点电势，即：φa＞φc，可知正电荷在电势越高的地方电势能越大，因此，乙粒子在a点的电势能大于c点的电势能，故C正确；
D、甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，只有电场力做功，粒子的动能和电势能之和不变，所以甲、乙粒子在b、c两点的动能相等，则两粒子在b、c两点的速度相等，即vb=vc，甲、乙两粒子的初速度相等，但速度是矢量，b、c两点处速度大小相同，但方向不同，而根据矢量运算可知，甲粒子速度的变化量与乙粒子速度的变化量的大小方向均不同，由I=mΔv可知甲粒子从较远处到b点过程中电场力冲量的大小不等于乙粒子从较远处到c点过程中电场力冲量的大小，故D错误。
故选：AC。
【分析】根据正点电荷附近电势的特点可得a、b两点电势高低，根据电势能定义可得电势能高低，结合电势能的变化分析电场力做功；根据牛顿第二定律分析；根据只有电场力做功，带电粒子动能和电势能关系可知两粒子在b、c两点的动能关系，则可得速度关系，根据动量定理分析冲量的大小。
17．如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有光电子射出，在加速电场作用下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，将动能转移给其他电子，从而激发出更多电子，最后阳极A收集到的电子数比最初从阴极发射的光电子数增加了很多倍。下列说法正确的有
A．光电倍增管适用于所有频率的光
B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强可能影响阳极收集到的电子数
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，蓝光和紫光照射逸出的光电子的动能可能相等
【答案】B,C,D
【知识点】能量子与量子化现象；光电效应；光子及其动量；阴极射线与阴极射线管
【解析】【解答】A．光电倍增管工作时，入射光照射在阴极K上发生光电效应，即要求入射光的频率不低于阴极K的截止频率，所以光电倍增管并不适用于所有频率的光，故A错误；
B．保持入射光不变，增大各级间电压，撞击各极的电子动能增大，从而可能激发出更多的电子，使阳极收集到的电子数增多，故B正确；
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强，阴极K单位时间内发射的光电子数增多，可能使第一倍增极被激发出的电子增多，从而最终影响阳极收集到的电子数，故C正确；
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，根据光电效应方程可知，由于蓝光和紫光频率不同，所以逸出的光电子的最大初动能一定不等，但动能可能相等，故D正确。
故选BCD。
【分析】只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，保持入射光不变，增大各级间电压，则打到倍增极的光电子的动能变大，增大入射光的频率，阴极飞发射出的光电子的最大初动能变大，增大入射光光强，则单位时间逸出光电子的数目会增加。解决本题的关键是掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能的关系，注意理解遏止电压的含义，掌握光电效应方程，知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。
18．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大
C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大
D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
【答案】B,D
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子，A错；α粒子出现大角度偏转的原因是靠近原子核时受到较大的库仑斥力作用B对；α粒子从a到c受到的库仑力先增大后减小，加速度先变大后变小，电势能先增大后变小，C错D对。
【分析】当电量一定时库仑力与距离平方成反比，沿电场线方向电势降低。
三、非选择题
19．原子、原子核、电子、中子、质子中，对外显示正电的是　 　，质量最小的是　 　，空间尺度最大的是　 　。
【答案】原子核、质子；电子；原子
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】在原子、原子核、电子、中子、质子中，原子由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，带负电的有电子，不带电的有中子和原子，带正电的有质子和原子核。
在原子、原子核、电子、中子、质子中，质量最小的是电子，其次是质子和中子。
在原子、原子核、电子、中子、质子中，空间尺度最大的是原子，其次是原子核。
【分析】原子由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，带负电的有电子，不带电的有中子和原子，带正电的有质子和原子核。在原子、原子核、电子、中子、质子中，质量最小的是电子，空间尺度最大的是原子。
20．根据粒子散射实验。某粒子在从运动到再运动到的过程中，（可重复选）
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先增大再减小
D. 先减小再增大
E. 不变
（1）粒子的动能　 　
（2）粒子的电势能　 　
（3）粒子的加速度　 　
【答案】（1）D
（2）C
（3）C
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；α粒子的散射
【解析】【解答】（1）α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a运动b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，可知粒子在从运动到再运动到的过程中，动能先减小再增大，故选D；
（2）粒子在从运动到再运动到的过程中，电势能先增大再减小，故选C；
（3）根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故选C。
【分析】一、粒子散射实验模型
带正电的 α 粒子射向金属原子核（带正电）。
原子核静止，视为点电荷，α 粒子受库仑斥力。
从 a → b → c 的过程中，距离先减小后增大（b 点为最近点）。
二、动能变化分析
力与运动方向：库仑力方向沿连线向外（斥力）。
从 a 到 b：粒子向核靠近，库仑力方向与速度方向夹角 > 90°（力与位移夹角为钝角）→ 电场力做负功 → 动能减小。
从 b 到 c：粒子远离核，库仑力方向与速度方向夹角 < 90°（锐角）→ 电场力做正功 → 动能增大。
三、电势能变化分析
1、电势能公式（两正电荷）
由于是斥力势能，电势能随 减小而增大（势能为正，且 ）。
2、与做功关系
电场力做负功 → 电势能增加。电场力做正功 → 电势能减少。
因此：a → b 电势能增加，b → c 电势能减少。
四、加速度变化分析
加速度由合力决定：仅受库仑力：，
先减小后增大 → 先增大后减小。
（1）α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a运动b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，可知粒子在从运动到再运动到的过程中，动能先减小再增大，故选D；
（2）粒子在从运动到再运动到的过程中，电势能先增大再减小，故选C；
（3）根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故选C。
21．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带电荷量为多少？
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
（4）是镭的一种同位素，让 Ra和 Ra以相同速度垂直射入磁应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
【答案】（1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数之差，即N=A﹣Z=226﹣88=138．
（2）镭核所带电荷量
Q=Ze=88×1.6×10﹣19C=1.41×10﹣17C．
（3）若镭原子呈中性，它核外有88个电子
（4）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有
Bqv= ．r= ，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故 ．
【知识点】原子的核式结构
【解析】【解答】中子数+质子数=质量数，质子数=原子序数=核外电子数． 【分析】根据原子中质子数和中子数以及质量数存在关系
22．英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔的实验装置示意图如图所示。
（1）下列关于该实验的描述正确的是____。
A．粒子轰击金箔的实验可以在有空气的条件下完成
B．该实验揭示了原子具有核式结构
C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转
D．该实验证实了汤姆逊原子模型的正确性
（2）下述关于粒子散射实验的说法正确的是____。
A．实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分
B．实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部电子
C．实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量
D．实验表明原子核是由质子和中子组成的
（3）有关粒子散射实验的图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的粒子的运动轨迹的是下列选项中的____。
A． B．
C． D．
【答案】（1）B
（2）C
（3）B
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】（1）A. 粒子轰击金箔的实验应在真空中完成，A不符合题意；
B. 该实验揭示了原子质量集中在中心位置，即原子具有核式结构，B符合题意；
C. 实验结果表明有少数粒子穿过金箔后发生大角度偏转，C不符合题意；
D. 该实验证实了汤姆逊原子模型的错误性，D不符合题意。
故答案为：B
（2）A. 实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的极小部分，A不符合题意；
B. 实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷，B不符合题意；
C. 实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量，C符合题意；
D. 实验不能表明原子核的组成成分，D不符合题意。
故答案为：C
（3）ABCD. 当粒子经过金原子核时，会受到排斥力的作用偏离原来轨迹，远离金原子核的粒子受到排斥力更小，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】（1）（2）根据散射实验的现象可得出实验结论的正确性。
23．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少 电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少 （已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示）
【答案】解：电子绕核运动的向心力是库仑力，因为 =mω2r
所以ω=
其运动周期为T=
其等效电流I=
【知识点】电流的概念；原子的核式结构
【解析】【分析】电子做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，再根据环形电流的定义式计算。
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物理选择性必修三4.3 原子的核式结构模型同步练习（优生加练）
一、选择题
1．小物通过视频号“胜哥课程”知道了原子结构特点，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福的α粒子散射实验肯定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”
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α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子
D．玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律
2．下列事例中能说明原子具有核式结构的是（　　）
A．光电效应现象的发现
B．汤姆逊研究阴极射线时发现了电子
C．卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转
D．康普顿效应
3．关于近代物理，下列说法正确的是（　　）
A．根据α粒子散射实验数据可以估算原子核的半径大小
B．光的波长越长，其粒子性越显著；波长越短，其波动性越显著
C．当入射光照射某金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与人射光子的频率成正比
D．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射因此肉眼看不到黑体
4．1909年，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．原子中除了质子外还存在中子
B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的
C．原子的结构类似于太阳系的球形结构
D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷都集中在很小的区域内
5．小物通过视频号“胜哥课程”观看了α粒子散射的动画视频。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（　　）
A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的α粒子将会增多
6．如图，在 粒子散射实验中，图中实线表示 粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定， 为某条轨迹上的三个点，其中 两点距金原子核的距离相等（　　）
A．卢瑟福根据 粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数 粒子击中金箔后几乎沿原方向返回
C．从 经过 运动到 的过程中 粒子的电势能先减小后增大
D． 粒子经过 两点时动能相等
7．如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，“胜哥”把它们分别跟静电起电机的两极相连，锯条接电源负极，金属片接正极。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又出现烟雾缭绕。下列说法正确的是（　　）
A．室内的空气湿度越大，实验效果越好
B．起电机摇动时，塑料瓶内存在的是匀强电场
C．起电机摇动前，烟尘颗粒带上电荷才能做成功
D．带电的烟雾颗粒向着金属片运动时，电势能减少
8．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　）
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数α粒子几乎沿原方向返回
C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小
D．α粒子经过a、b两点时动能相等
9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（　　）
A．图（甲）：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图（乙）：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
C．图（丙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图（丁）：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
10．下列说法正确的是（　　）
A．甲图为静电除尘装置，利用的是电流磁效应
B．乙图中用铜丝网包裹话筒线，利用的是静电屏蔽原理
C．丙图为粒子散射实验，卢瑟福通过该实验发现了质子
D．丁图为光电效应现象，说明了光具有粒子性
11． 下列关于四幅插图的说法正确的是（　　）
A．甲图为方解石的双折射现象，说明方解石是非晶体
B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好
C．丙图为粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的
D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低
12． 如图所示，是粒子散射实验的示意图，①②③④四条轨迹分别对应4个粒子与原子核相互作用时的运动路径。已知粒子的入射速度都相等，散射后的速度大小等于初速度大小，则4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
13．1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞
B．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的
C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核
D．α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最大
14． 如图所示，在阴极射线管两端加上高电压，管中将产生电子流，方向由左向右，形成阴极射线。如果在该阴极射线管的正上方放置一根通有自左向右方向电流的通电直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线偏转形成的轨迹图为（　　）
A． B．
C． D．
二、多项选择题
15．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
B． 是核聚变反应
C．结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．1个 经过 、 衰变形成 的过程中，共有6个中子转变为质子
16．“胜哥”模拟卢瑟福用α粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数α粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个α粒子从较远处（规定电势为零）分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个α粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及α粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同
B．两个α粒子经过a点时加速度一定不同
C．乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能
D．电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小
17．如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有光电子射出，在加速电场作用下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，将动能转移给其他电子，从而激发出更多电子，最后阳极A收集到的电子数比最初从阴极发射的光电子数增加了很多倍。下列说法正确的有 （ ）
A．光电倍增管适用于所有频率的光
B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强可能影响阳极收集到的电子数
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，蓝光和紫光照射逸出的光电子的动能可能相等
18．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大
C．α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大
D．α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小
三、非选择题
19．原子、原子核、电子、中子、质子中，对外显示正电的是　 　，质量最小的是　 　，空间尺度最大的是　 　。
20．根据粒子散射实验。某粒子在从运动到再运动到的过程中，（可重复选）
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先增大再减小
D. 先减小再增大
E. 不变
（1）粒子的动能　 　
（2）粒子的电势能　 　
（3）粒子的加速度　 　
21．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带电荷量为多少？
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
（4）是镭的一种同位素，让 Ra和 Ra以相同速度垂直射入磁应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
22．英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔的实验装置示意图如图所示。
（1）下列关于该实验的描述正确的是____。
A．粒子轰击金箔的实验可以在有空气的条件下完成
B．该实验揭示了原子具有核式结构
C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转
D．该实验证实了汤姆逊原子模型的正确性
（2）下述关于粒子散射实验的说法正确的是____。
A．实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分
B．实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部电子
C．实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量
D．实验表明原子核是由质子和中子组成的
（3）有关粒子散射实验的图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的粒子的运动轨迹的是下列选项中的____。
A． B．
C． D．
23．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少 电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少 （已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示）
答案
1．D
2．C
3．A
4．D
5．B
6．D
7．D
8．C
9．C
10．B
11．B
12．D
13．A
14．A
15．A,D
16．A,C
17．B,C,D
18．B,D
19．原子核、质子；电子；原子
20．（1）D
（2）C
（3）C
21．（1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数之差，即N=A﹣Z=226﹣88=138．
（2）镭核所带电荷量
Q=Ze=88×1.6×10﹣19C=1.41×10﹣17C．
（3）若镭原子呈中性，它核外有88个电子
（4）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有
Bqv= ．r= ，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故 ．
22．（1）B
（2）C
（3）B
23．解：电子绕核运动的向心力是库仑力，因为 =mω2r
所以ω=
其运动周期为T=
其等效电流I=
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