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课时训练12 原子的核式结构模型
一、综合题
1.关于α粒子散射试验的下列说法中正确的是( )
A.在试验中观看到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回,接近180°
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子;当α粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转
C.试验表明原子中心有一个微小的核,它占有原子体积的微小部分
D.试验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
答案:AC
解析:A项是对该试验现象的正确描述,正确;B项中,使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力,而不是电子对它的吸引力,故B错;C项是对试验结论之一的正确表述;原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量,因核外还有电子,故D错。故正确选项为A、C。
2.在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是( )
A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的引力作用
B.α粒子始终受到原子核的斥力作用
C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用
D.α粒子始终受到库仑斥力,速度始终减小
答案:B
解析:α粒子被金原子核散射的过程始终受到原子核对α粒子的库仑斥力作用,靠近过程库仑斥力做负功,电子动能削减,电势能增加;远离过程库仑斥力做正功,电子动能增加,电势能削减。所以散射过程中电子始终受到库仑斥力作用,电子的速度先减小后增大,即正确选项为B。
3.在α粒子散射试验中,当在α粒子最接近原子核时,关于描述α粒子的有关物理量符合下列哪些状况( )
A.动能最小
B.势能最小
C.α粒子与金原子核组成的系统能量最小
D.α粒子所受金原子核的斥力最大
答案:AD
解析:α粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小,库仑力做负功,故α粒子动能削减,电势能增加;系统的能量守恒,由库仑定律可知,随着距离的减小,库仑斥力渐渐增大。
4.卢瑟福通过对α粒子散射试验结果的分析,提出( )
A.原子的核式结构模型
B.原子核内有中子存在
C.电子是原子的组成部分
D.原子核是由质子和中子组成的
答案:A
解析:α粒子散射试验的结果是大部分α粒子沿原来方向运动,少部分发生大角度偏转,极少数偏转超过90°甚至达到180°,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上,据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
5.如图所示,X表示金原子核,α粒子射向金核被散射,设入射的动能相同,其偏转轨道可能是图中的( )
答案:D
解析:离金核越远的α粒子受到的斥力越小,偏转角度也就越小,离核较近的粒子方向变化较大,故D正确,A、B、C均错。
6.依据α粒子散射试验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面,实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B、再运动到C的过程中,下列说法中正确的是( )
A.动能先增大,后减小
B.电势能先减小,后增大
C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零
D.加速度先变小,后变大
答案:C
解析:α粒子从A点经B点到达等势点C的过程中电场力先做负功,后做正功,α粒子的电势能先增加,后削减,回到同一等势线上时,电场力做的总功为零,故C项正确。
7.假定质子和中子的质量都是1.67×10-27kg,而原子核半径大约是10-15m,请你估算若将剥离了电子的原子核一个挨一个地叠放在一起,求这种材料密度。
答案:4×1017kg/m3
解析:ρ=kg/m3≈4×1017kg/m3。
8.已知电子质量为9.1×10-31kg,带电荷量为-1.6×10-19C,当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10-10m时,求电子绕核运动的速率、频率、动能和等效的电流。
答案:2.186×106m/s 6.57×1015Hz 2.17×10-18J 1.07×10-3A
解析:电子绕原子核做匀速圆周运动,电子与核之间的库仑力充当电子绕核旋转的向心力。由向心力公式可求出速率,继而再求出频率、动能、周期、等效电流。依据库仑力供应电子绕核旋转的向心力,可知k=m
v=e=1.6×10-19×m/s=2.186×106m/s,而v=2πfr0
即f=Hz≈6.57×1015Hz
Ek=mv2=·J=2.17×10-18J
设电子运动周期为T,则:
T=s≈1.5×10-16s
电子绕核的等效电流:
I=A=1.07×10-3A。
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