课时分层作业13-原子的核式结构模型—2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册同步检测.doc

课时分层作业(十三)　原子的核式结构模型

(建议用时：25分钟)
◎考点一　电子的发现
1．阴极射线管中加高电压的作用是(　　)
A．使管内的气体电离
B．使阴极发出阴极射线
C．使管内障碍物的电势升高
D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速
D　[在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，B错误；阴极发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃壁发生撞击而产生荧光，故A、C错误，D正确。]
2．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．电子是原子的组成部分
B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C．电子电荷的数值约为1.602×10－19 C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
ABC　[电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的，选项A正确；电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，其测得电子电荷的值约为1.602×10－19 C，选项B、C正确；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，选项D错误。]
3．如图所示是阴极射线管示意图。接通电源后，阴极射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(　　)

A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
B　[若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y轴正方向，选项B正确，A错误；若加电场，因电子向下偏转，则电场方向沿z轴正方向，选项C、D错误。]
4．(多选)如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏转，则(　　)

A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
BC　[阴极射线的粒子是电子带负电，由左手定则判断管内磁场方向为垂直于纸面向里。由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A，A错误，B正确；电流方向改变，管内的磁场方向改变，电子的受力方向也改变，C正确，D错误。]
5．(多选)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里
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
AC　[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错误，C正确；由R＝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，D错误。]
◎考点二　对α散射实验的理解
6．(多选)在α粒子散射实验中，我们并没有考虑α粒子跟电子的碰撞，这是因为(　　)
A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它
B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小可以忽略
C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零
BD　[α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰，α粒子几乎不损失能量，B正确，A错误；电子在核外均匀分布，对α粒子的库仑引力的合力几乎为零，不会改变α粒子的运动轨迹，D正确；α粒子跟各个电子碰撞的效果不会相互抵消，C错误。]
7．卢瑟福在解释α粒子散射实验的现象时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，这是因为(　　)
A．α粒子与电子之间有相互斥力，但斥力很小，可忽略
B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零
C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子
D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略
D　[α粒子与电子间有库仑引力，电子的质量很小，α粒子与电子相碰，运动方向不会发生明显的改变，所以α粒子和电子的碰撞可以忽略。A、B、C错误，D正确。]
◎考点三　原子的核式结构模型与原子核的组成
8．下列对原子结构的认识中，错误的是(　　)
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转，库仑力为向心力
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
D　[卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，卢瑟福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，而原子半径的数量级为10－10 m，是原子核直径的十万倍之多，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库仑引力而绕核旋转。故D正确。]
9．如图所示，让一束均匀的阴极射线以速率v垂直进入正交的电、磁场中，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。

[解析]　因为带电粒子在复合场中时不偏转，所以qE＝qvB，即v＝，撤去电场后，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则qvB＝m。由此可得＝。
[答案]　

(建议用时：15分钟)
10．关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　　)
A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转
B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少
C．α粒子离开原子核的过程中，电势能增加
D．对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出α粒子的大小
B　[由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，A错误；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，但不能估算出α粒子的大小，D错误；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，B正确，C错误。]
11．如图为示波管中电子枪的原理示意图。示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U。电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法中正确的是(　　)

A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2v
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为
D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v
D　[由qU＝mv2得v＝，由公式可知，电子经加速电场加速后的速度与加速电极之间的距离无关，对于确定的加速粒子——电子，其速度只与电压有关，由此不难判定D正确。]
12．在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79。求α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为
Ep＝k，r为距点电荷的距离。α粒子质量为6.64×10－27 kg)。
[解析]　当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2＝k。
d＝＝m≈2.7×10－14m。
[答案]　2.7×10－14m
13．假设α粒子以速率v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰，电子质量me＝mα，金原子核质量mAu＝49mα。求：
(1)α粒子与电子碰撞后的速度变化；
(2)α粒子与金原子核碰撞后的速度变化。
[解析]　α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，动量和能量均守恒，由动量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′，由能量守恒mαv＝mαv1′2＋mv2′2，解得v1′＝v0，速度变化Δv＝v1′－v0＝－v0。(1)与电子碰撞，将me＝mα代入得，Δv1≈－2.7×10－4v0。(2)与金原子核碰撞，将mAu＝49mα代入得，Δv2＝－1.96v0。
[答案]　(1)2.7×10－4v0
(2)1.96v0