4.3 原子的核式结构模型（习题）（含解析）人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

第四章 原子结构与波粒二象性
3　原子的核式结构模型
同步练习
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福通过粒子散射实验证明了在原子核内部存在质子
B．卢瑟福通过粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核的结构
D．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构
2．物理学的研究推动了科学技术的发展，促进了人类文明的进步。下列关于物理学史的说法正确的是（　　）
A．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的“枣糕模型”
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量，证实了光的粒子性
C．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量
D．爱因斯坦发现了光电效应规律，首先提出了能量量子化的观点
3．关于阴极射线，下列说法正确的是（　　）
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线管中的高电压是为了使电子加速
D．阴极射线管中的高电压是为了使电子偏转，使实验现象更明显
4．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的“西瓜模型”
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的斥力使α粒子偏转，当α粒子接近电子时是电子的吸引力使之偏转
C．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和原子的全部质量
5．解决物理疑问的过程，往往伴随新理论的建立，在物理学史中，下列现象与物理新理论的建立不存在必然联系的是（　　）
A．光电效应现象与光子说
B．行星绕太阳运动与万有引力
C．粒子散射现象与原子的核式结构
D．电流的磁效应现象与楞次定律
6．在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（　　）
A．原子中存在着带负电的电子
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内
7．在人类对物质结构与物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、小心求证，取得了辉煌的成就。下列描述中正确的是（　　）
A．伽利略猜想自由落体运动的位移与时间的平方成正比，牛顿通过斜面实验并合理外推
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许进行了“月一地”检验
C．汤姆逊发现电子并提出原子核式结构，卢瑟福通过粒子散射实验进行了证实
D．麦克斯韦预言了变化的电场或磁场会产生电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在
8．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）
A．甲图中A处能观察到少量的闪光点
B．乙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电
C．丙图中的泊松亮斑说明光具有波动性
D．丁图，当两分子间距由等于r0开始增大，它们间的分子力先减小后增大
9．下列有关物理学史的叙述，其中正确的是（　　）
A．德国物理学家普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界
B．英国科学家汤姆孙利用阴极射线管发现质子，并提出原子的核式结构
C．美籍物理学家爱因斯坦预言实物粒子在一定条件下会表现出波动性
D．我国物理学家吴有训提出了物质波的概念，并进行了大量实验验证
二、多选题
10．如图为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法正确的是（　　）
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B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上看不到闪光
11．如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验的经典再现，用放射性元素发出的α粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点，关于该实验的实验目的及实验装置的设计思想，有下列说法，你认为正确的是（　　）
A．卢瑟福的实验目的是验证汤姆孙原子模型的正确性，进一步探究原子的结构与组成，试图有新的发现与突破
B．之所以设计成环形荧光屏，是因为卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能穿不过而反弹回来
C．整个装置封闭在玻璃罩内，且抽成真空，是为了避免粒子与气体分子碰撞而偏离了原来的运动方向
D．采用金箔的原因是金的化学性质稳定，避免粒子与金箔发生化学反应
12．粒子散射实验又称金箔实验或Geiger-Marsden实验，是1909年汉斯·盖革和恩斯特·马斯登在欧内斯特·卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做的一个著名物理实验。粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．使粒子发生明显偏转的力是原子核对粒子的静电引力F
B．大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进
C．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
D．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
三、填空题
13．如图甲所示是一个电子射线管的结构图。请回答下列问题：
第一：请说出电子射线管的结构和原理；______
第二：没有磁场时，电子束的径迹怎么样？______
第三：把电子射线管放在蹄形磁铁的两极间（图乙）电子束的径迹怎么样？你的判断依据是什么？______
四、实验题
14．美国物理学家密立根利用实验最先测出了电子的电荷量，该实验被称为密立根油滴实验。如图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正、负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。
(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________；
A．两板的长度L B．油滴质量m
C．两板间的电压U D．两板间的距离d
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量________（已知重力加速度为g）；
(3)若要使原本静止的油滴落到下极板，则下列做法可以达到目的的有________。
A．保持两极板电压不变，把下极板向下移 B．断开电源，把下极板向右移
C．断开电源，把下极板向下移 D．断开电源，把下极板向上移
五、解答题
15．一个半径为的带负电的油滴，在电场强度为、方向竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为。
试卷第1页，总3页
参考答案
1．D
【详解】
卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构，其他说法跟该实验无必然关系。
故选D。
2．B
【详解】
A．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的“核式结构模型”，A项错误；
B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量，证实了光的粒子性，B项正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，C项错误；
D．爱因斯坦发现了光电效应规律，普朗克首先提出了能量量子化的观点，D项错误；
故选B。
3．C
【详解】
AB．阴极射线是在真空管内由负极放出的高速电子流，选项AB错误。
CD．阴极射线管中的高电压是为了使电子加速，选项C正确，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；故A错误；
B．使α粒子发生偏转的力是来自带正电的核子的斥力作用，故B错误；
C．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是正电荷均匀分布在原子核内，故C正确；
D．原子中心的核带有原子的全部正电荷和原子的几乎全部质量，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．爱因斯坦提出了光子说解释了光电效应现象，A不符合题意；
B．行星绕太阳运动是由万有引力提供向心力的，两者之间有联系，B不符合题意；
C．卢瑟福根据粒子散射实验现象提出原子核式结构模型，C不符合题意；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在着某种联系；俄国物理学家海因里希·楞次在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律，两者没有必然联系，D符合题意。
故选D。
6．C
【详解】
A．原子中存在着带负电的电子，是汤姆生发现的，与α粒子发生大角度偏转无关，故A错误；
B．正电荷在原子中是均匀分布与α粒子发生大角度偏转无关，故B错误；
CD．α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的月七千分之一，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变。α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故C正确，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上进行合理外推得到的，A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量，并没有用“月一地”检验证实了万有引力定律的正确性，B错误；
C．汤姆孙发现电子并提出枣糕使模型，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，C错误；
D．麦克斯韦预言了变化的电场或磁场会产生电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在，D正确 。
故选D。
8．C
【详解】
A. 甲图是α粒子散射实验，绝大多数α粒子不偏转，A处能观察到大量的闪光点，A错误；
B. 乙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，有电子逸出，发现验电器的张角变大，则锌板原来带正电，B错误；
C. 丙图中的泊松亮斑是光照射十分小的圆板发生的衍射现象，说明光具有波动性，C正确；
D. 当两分子间距由等于r0开始增大，它们间的分子力先增大后减小，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．德国物理学家普朗克提出能量子假说，从此把物理学带进了量子世界，故A正确；
B．英国科学家卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子的核式结构，故B错误；
C．法国物理学家德布罗意预言实物粒子在一定条件下会表现出波动性，故C错误；
D．法国物理学家德布罗意提出了物质波的概念，故D错误；
故选A。
10．AB
【详解】
根据α粒子散射实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，少数α粒子发生大角度偏转，极少数偏角超过90°，个别的被弹回。
A．因为绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，所以在A位置观察到的闪光次数最多， A正确；
B．因为少数α粒子发生大角度偏转，所以相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多，B正确；
CD．因为极少数偏角超过90°，个别的被弹回，所以放在C、D位置时屏上都能观察到闪光，但次数极少，CD错误；
故选AB。
11．AB
【详解】
A．汤姆孙提出了枣糕式原子模型，卢瑟福为了验证汤姆孙原子模型的正确性，进一步探究原子的结构与组成，设计了该实验，故A正确；
B．卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能穿不过而反弹回来，所以将荧光屏设计成环形，故B正确；
C．将装置放置在接近真空的环境中，是因为α粒子的电离能力较强，在空气中运动的距离短，故C错误；
D．采用金箔的原因是因为金的质量大，延展性好，故D错误。
故选AB。
12．BD
【详解】
AB．在粒子的散射实验中，大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，使粒子发生明显偏转的力是原子核对粒子的静电斥力，故A错误，B正确；
CD．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，原子中心的核带有原子的全部正电荷及几乎全部质量（不是全部质量，核外电子也有质量），故C错误，D正确。
故选BD。
13．见解析 见解析 见解析
【详解】
[1]第一：真空玻璃管内安装有一个阴极和一个阳极，阴极接高压的负极，阳极接正极。阴极能够发射电子，电子束在两极的电场的电场力作用下从阴极飞向阳极
[2]第二：没有磁场的情况下，电子束的路径是直进的。
[3]第三：在磁场的作用下，电子束的路径是向下偏转。由左手定则可以判断。
14．BCD A
【详解】
(1)[1]平行金属板板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有
所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距离d。
故选BCD；
(2)[2]根据平衡条件可得
则油滴的电荷量为
(3)[3]若要使原本静止的油滴落到下极板，减小电场力即可。
A．保持两极板间电压U不变，把下极板向下移，则增大极板间距，根据可知，电场强度减小，则电场力减小，因此油滴可落到下极板，A正确；
BCD．断开电源，金属板所带电荷量Q不变，根据、及可得
则把下极板向下移或把下极板向上移，两板间距离变化，但两板间电场强度不变，油滴仍处于静止状态把下极板向右移，S减小了，两板间电场强度增大，油滴会上升，故BCD错误。
故选A。
15．
【详解】
油滴的质量
重力
重力和库仑力平衡有
代入数据，解得油滴所带电荷量
大约是电子电荷量的倍，因此，这个油滴约带有个电子的电荷量。