2020-2021学年新教材物理人教版选择性必修三课时素养评价4.3原子的核式结构模型.pdf

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1、 课时素养评价 十二 原子的核式结构模型 (25 分钟60 分)一、选择题(本题共 6 小题,每题 6 分,共 36 分)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。阴极射线是由于电子动能变大,原子核束缚不住电子,电子逃逸出来,形成的粒子流。所以答案选 C。2.通过如图的实验装置,卢瑟福建立了原子核式结构模型。实验时,若将荧光屏和显微镜分别放在位置 1、2、3。则能观察到粒子数量最多的是位置()A.1 B.2 C.3 D.一样多【解析】选 C。卢瑟福通过这个实验,得出了原子核

2、式结构模型。放在3 位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数较少。放在 2 位置时,屏上仍能观察一些闪光,但次数极少。放在 1 位置时,屏上可以观察到闪光,只不过很少很少。故 C 正确,A、B、D 错误。故选 C。3.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,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 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.粒子经过 a、c 两点时动能相等 D.从 a 经过 b 运动到 c 的过程中 粒子的电势能先减小后增大【解析】选 C。卢瑟福根据粒子

3、散射实验提出了原子的核式结构理论,选项 A 错误;大多数粒子击中金箔后几乎不改变方向而沿原方向前进,选项 B 错误;因 a、c 两点距离金原子核的距离相等,可知电势能相等,则粒子经过 a、c 两点时动能相等,选项 C 正确;从 a 经过 b 运动到c的过程中,电场力先做负功,后做正功,可知粒子的电势能先增大后减小,选项 D 错误。4.卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是()【解析】选 D。粒子轰击金箔后偏转,越靠近金原子核,偏转的角度越大,所以 A、B、C 错误,D 正确。5.下列对 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

4、光屏的放大镜 B.金箔的厚度对实验无影响 C.如果不用金箔改用铝箔,就不会发生散射现象 D.实验装置放在空气中和真空中都可以【解析】选 A。由对粒子散射实验装置的描述可知 A 项正确;实验所用的金箔的厚度极小,如果金箔的厚度过大,粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果,B 项错;如果改用铝箔,由于铝核的质量仍远大于粒子的质量,散射现象仍然发生,C 项错;空气的流动及空气中有许多漂浮的分子,会对粒子的运动产生影响,实验装置是放在真空中进行的,D 项错。6.(多选)根据卢瑟福的原子的核式结构理论,下列对原子结构的认识中,正确的是()A.原子中绝大部分是空的,原子核很小 B.电子在核外运

5、动,库仑力提供向心力 C.原子的全部正电荷都集中在原子核里 D.原子核的直径大约为 10-10 m【解析】选 A、B、C。卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型,提出了关于原子的核式结构学说,并估算出原子核半径的数量级为 10-15 m,原子半径的数量级为 10-10 m,原子半径是原子核半径的十万倍,所以原子内部是十分“空旷”的,核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转,所以 A、B、C 正确,D 错误。二、非选择题(本题共 2 小题,共 24 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12 分)若氢原子的核外电子绕核做半径为 r 的匀速圆

6、周运动,则其角速度是多少?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)?【解析】电子绕核运动的向心力是库仑力,因为=m2r,所以=;其运动周期为 T=,其等效电流 I=。答案:8.(12 分)如图所示,电子以初速度 v0从 O 点进入长为 l、板间距离为 d、电势差为 U 的平行板电容器中,出电场时打在屏上 P 点,经测量 OP 距离为 Y0,求电子的比荷。【解析】由于电子在电场中做类平抛运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,满足 Y0=at2=()2=,则=。答案:【补偿训练】电子所带电荷量最早是由美

7、国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为 d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。(1)调节两金属板间的电势差u,当u=U0时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动,则该油滴所带电荷量 q 为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量 Q。【解析】(1)由平衡条件知 m1g

8、=q,解得 q=。(2)若 Q 为正电荷,根据牛顿第二定律有 m2g+=m2a,且 d=at2,由以上两式解得 Q=(-g)。若 Q 为负电荷,根据牛顿第二定律有 m2g-=m2a,又 d=at2,由以上两式解得 Q=(g-)。答案:(1)(2)(-g)或(g-)(15 分钟40 分)9.(7 分)(多选)在 粒子散射实验中,如果两个具有相同能量的 粒子,从不同大小的角度散射出来,则散射角度大的 粒子()A.更接近原子核 B.更远离原子核 C.受到一个以上的原子核作用 D.受到原子核较大的冲量作用【解析】选 A、D。由于原子的体积远远大于原子核的体积,当粒子穿越某一个原子的空间时,其他原子核距

9、粒子相对较远,而且其他原子核对粒子的作用力也可以近似相互抵消,所以散射角度大的这个 粒子并不是由于受到多个原子核作用造成的,C 错;由库仑定律可知,粒子受到的斥力与距离的平方成反比,粒子距原子核越近,斥力越大,运动状态改变越大,即散射角度越大,A对,B错;当粒子受到原子核较大的冲量作用时,动量的变化量就大,即速度的变化量就大,则散射角度就大,D 对。10.(7 分)在 粒子散射实验中,粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力作用而发生的,其中有极少数粒子发生了大角度偏转,甚至被反向弹回。假定一个速度为 v 的高速 粒子He)与金原子核Au)发生弹性正碰(碰撞前金原子核可认为是静止的),则()A

10、.粒子在靠近金原子核的过程中电势能逐渐减小 B.粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 C.粒子散射实验说明带正电的物质均匀分布在原子内部 D.当它们的距离最小时,粒子与金原子核的动量大小之比为 4197【解析】选 D。粒子在靠近金原子核的过程中,库仑力做负功,电势能逐渐增加,选项A错误;粒子散射实验是原子的核式结构理论的基础,并不能说明原子核是由质子和中子组成的,选项 B 错误;粒子散射实验说明带正电的物质分布在原子内部很小的区域内,即原子的内部有一个很小的原子核,选项C错误;粒子在靠近金原子核的过程中,系统动量守恒,当它们的距离最小时,两者的速度相等,则粒子与金原子核的动量大小之比等于

11、质量之比,即为 4197,选项 D 正确。11.(7分)在卢瑟福的粒子散射实验中,某一粒子经过某一原子核附近时的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四个区域。不考虑其他原子核对该粒子的作用,那么关于该原子核的位置,下列说法中正确的是()A.可能在区域 B.可能在区域 C.可能在区域 D.可能在区域【解析】选 A。粒子带正电,原子核也带正电,对靠近它的粒子产生斥力,故原子核不会在区域;如原子核在、区域,粒子会向区域偏;如原子核在区域,可能会出现题图所示的轨迹,故应选 A。12.(19 分)英国科学家汤姆孙以及他所带领的一

12、批学者对原子结构的研究奠定了近代物理学的基石,其中他对阴极射线粒子比荷测定实验最为著名,装置如图 1 所示。某班的学生在实验室重做该实验,装置如图 2 所示,在玻璃管内的阴极 K 发射的射线被加速后,沿直线到达画有正方形方格的荧光屏上。在上下正对的平行金属极板上加上电压,在板间形成电场强度为 E 的匀强电场,射线向上偏转;再给玻璃管前后的励磁线圈加上适当的电压,在线圈之间形成磁感应强度为 B 的匀强磁场,射线沿直线运动,不发生偏转。之后再去掉平行板间的电压,射线向下偏转,经过屏上 A 点,如图 3 所示。(不计射线的重力,匀强电场、匀强磁场范围限定在刻度“1”和“7”所在的竖直直线之间,且射线

13、由刻度“1”所在位置进入该区域)。求:(1)求该射线进入场区域时的初速度 v。(2)已知正方形方格边长为 d,求该射线粒子的比荷。(3)带电粒子在磁场中运动到 A 点的时间。【解析】(1)射线被加速后在电场力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动,根据二力平衡得:qE=qvB 解得:射线被加速后的速度为 v=(2)去掉金属板间电压后,粒子不再受到电场力,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,经过 A 点,则圆心为 O 点,半径为 r,如图所示:则有(4d)2=r2-(r-2d)2 解得:r=5d 因为洛伦兹力提供向心力,则 r=联立解得:=(3)设粒子轨迹对应的圆心角为,根据几何关系可得 sin=0.8 解得=53 带电粒子在磁场中运动到 A 点的时间为:t=答案:(1)(2)(3)关闭 Word 文档返回原板块