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高中物理第18章原子结构2原子的核式结构模型课时作业新人教版选修3_5

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2 原子的核式结构模型
一、A组(20分钟)
1.有一位科学家,他通过α粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型,这位提出原子核式结构模型的科学家被誉为原子物理学之父,他是()
A.汤姆孙
B.卢瑟福
C.盖革
D.马斯顿
解析:汤姆孙提出了原子的枣糕式模型,A项错误;卢瑟福指导他的两个学生盖革和马斯顿进行了α粒子散射实验的研究,但提出核式结构模型的科学家是卢瑟福,故B项正确,C、D项错误。

答案:B
2.卢瑟福对α粒子散射实验的解释是()
A.使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B.使α粒子产生偏转的力是库仑力
C.原子核很小,α粒子接近它的机会很小,所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子
解析:原子核带正电与α粒子间存在库仑力,当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转,故B 对,A错;由于原子核非常小,绝大多数α粒子经过时离原子核较远,因而运动方向几乎不变,只有离原子核很近的α粒子受到的库仑力较大,方向改变较多,故C、D对。

答案:BCD
3.卢瑟福预想到原子核内除质子外,还有中子的事实依据是()
A.电子数与质子数相等
B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C.原子核的核电荷数比其质量数小
D.质子和中子的质量几乎相等
解析:原子核如果只是由质子组成,那么核的质量与质子质量的比值(即质量数)应该与核的电荷与质子的电荷的比值(即电荷数)相等,但原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些,所以,原子核内除了质子,还可能有一种质量与质子质量相等,但不带电的中性粒子,即中子。

答案:C
4α粒子轰击金箔,发现了α粒子的散射现象。

如图所示,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α粒子的运动轨迹的是()
解析:α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用,离原子核越近,斥力越大,偏转越明显,当α粒子正面碰撞原子核时,由于α粒子质量较小而反弹,所以选项B、D正确。

答案:BD
5.α粒子散射实验中,当α粒子最接近原子核时,α粒子符合下列哪种情况()
A.动能最小
B.势能最小
C.α粒子与金原子组成的系统的能量小
D.所受原子核的斥力最大
解析:α粒子在接近金原子核的过程中,要克服库仑力做功,动能减小,电势能增大。

两者相距最近时,动能最小,电势能最大,总能量守恒。

根据库仑定律,距离最近时,斥力最大。

答案:AD
6.关于α粒子散射实验及核式结构模型,下列说法正确的是()
A.带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动
B.荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
C.荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光
D.使α粒子散射的原因是α粒子与原子核发生接触碰撞
解析:为观察α粒子穿过金箔后在各个方向上的散射情况,显微镜必须能在水平面内各个方向上移动,故A正确;荧光屏上的闪光是α粒子打在荧光屏上引起的,并且在各个方向上都能观察到闪光,故B正确,C错误;α粒子散射的原因是α粒子受到原子核的库仑斥力,D错误。

答案:AB
7.氢原子中电子离核最近的轨道半径r1=0.53×10-10 m,试计算在此轨道上电子绕核转动的加速度和频率。

解析:电子绕核做匀速圆周运动,库仑引力充当向心力:k=m e a,
a= m/s2
≈9.01×1022 m/s2。

根据向心加速度的公式a=rω2=4π2f2r1,
则f= Hz
≈6.6×1015 Hz。

答案:9.01×1022 m/s26.6×1015 Hz
8.在氢原子中,可以认为核外电子绕原子核做匀速圆周运动,轨道半径为5.3×10-11 m。

求电子沿轨道运动的动能。

解析:电子绕原子核做匀速圆周运动所需要的向心力由库仑力提供,所以有k①
又E k=mv2②
由①②得E k=,将k=9.0×109N·m2/C2,e=1.6×10-19 C,r=5.3×10-11 m,代入得E k≈2.2×10-18 J。

答案:2.2×10-18 J
二、B组(20分钟)
1.关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系,下列说法正确的是()
A.卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的“枣糕模型”是错误的
B.卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论
C.卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性
D.卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论
解析:卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布,并非为了验证汤姆孙模型是错误的,A错误;卢瑟福并不是认识到“枣糕模型”的错误后提出了“核式结构”理论,B错误;卢瑟福做了α粒子散射实验后,由实验现象而提出了“核式结构”理论,C错误,D正确。

答案:D
2.
如图所示,实线表示金原子核电场的等势线,虚线表示α粒子在金原子核电场中散射时的运动轨迹。

设α粒子通过A、B、C三点时速度分别为v A、v B、v C,电势能分别为E p A、E p B、E p C,则()
A.v A>v B>v C,E p B>E p A>E p C
B.v B>v C>v A,E p B<E p A<E p C
C.v B<v A<v C,E p B<E p A<E p C
D.v B<v A<v C,E p B>E p A>E p C
解析:金原子核和α粒子都带正电,α粒子在接近金原子核过程中需不断地克服库仑力做功,它的动能减小,速度减小,电势能增大;α粒子在远离金原子核过程中库仑力不断地对它做功,它的动能增大,速度增大,电势能减小。

因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系分别
为,E p B>E p A>E p C。

答案:D
3.在α粒子散射实验中,关于选用金箔的原因,下列说法正确的是()
A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔
B.金原子核不带电
C.金原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动
D.金这种材料比较昂贵
解析:α粒子散射实验中,选用金箔是因为金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔,α粒子很容易穿过,A正确;金核带正电,B错误;金原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动,C正确;选用金箔做实验与金这种材料比较昂贵没有任何关系,D错误。

答案:AC
4.已知金的原子序数为79,α粒子离金原子核的最近距离设为10-13 m,则α粒子离金原子核最近时受到的库仑斥力是多大?对α粒子产生的加速度是多大?(已知α粒子的电荷量qα=2e,质量mα=6.64×10-27 kg)
解析:α粒子离核最近时受到的库仑斥力为
F=k=k
=9×109× N
≈3.64 N。

金原子核的库仑斥力对α粒子产生的加速度大小为
a= m/s2≈5.48×1026 m/s2。

答案:3.64 N5.48×1026 m/s2
5.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)
解析: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=。

答案:
6α粒子以速度v与电子发生弹性正碰(假定电子原来是静止的),则碰撞后α粒子的速度变化了多少?并由此说明:为什么原子中的电子不能使α粒子发生明显的偏转?
解析:设α粒子质量为M,与电子碰后速度为v1,电子质量为m,与α粒子碰后速度为v2,
由动量守恒定律得Mv=Mv1+mv2①
由能量关系得Mv2=②
由①②得碰后α粒子速度v1=v③
α粒子速度变化量Δv1=v1-v=-v④
把M=7 300m代入④得Δv1=v≈-0.000 3v。

可见α粒子的速度变化只有万分之三,说明原子中的电子不能使α粒子发生明显的偏转。

答案:见解析。

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物理选修3-5人教版 18.2原子的核式结构模型 (共12张PPT)

物理选修3-5人教版 18.2原子的核式结构模型 (共12张PPT)


在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全 部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子 在核外空间绕着核旋转。
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子：
原子
体育场
原子核
根据卢瑟福的原子核式模型和 α 粒子散射的实验数据， 可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核 的大小。
(1) 原子的半径约为 10 ─ 10 m、原子核半径约是 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
(2) 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期 表内的原子序数相等。
(3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的
绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 α 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 了90°，有的甚至几乎达到180°。
西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 α 粒子的 运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， α 粒子 所受库仑力也很小，故 α 粒子偏转角度不会很大。
汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电 荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么 这两种物质是怎样构成原子的呢？
？
汤姆孙的原子模型பைடு நூலகம்
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电核均 匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了 α 粒子 散射实验。
运A动. 全情部况α是粒( 子B穿过) 金属箔后仍按原来的方向前进
高中物理第十八章原子结构2原子的核式结构模型教材梳理素材新人教版选修3-5(new)

高中物理第十八章原子结构2原子的核式结构模型教材梳理素材新人教版选修3-5(new)

2 原子的核式结构模型疱丁巧解牛知识·巧学一、汤姆孙原子模型当时，无法直接通过实验探测原子内部的奥秘，汤姆孙运用经典力学的理论,根据电荷之间的作用力与距离的平方成反比进行了大量计算，以求证电子稳定分布应处的状态，他认为，既然电子那么小，又那么轻,原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置(图18—2-1).电子图带的负电被原子内带的正电抵消，因此原子呈电中性.如果原子失去电子或得到电子，就会变成离子，电子一方面要受正电荷的吸引,另一方面又要互相排斥，因此必然有一个处于平衡的状态，电子在它们的平衡位置附近做简谐运动，可以发射或吸收特定频率的电磁波。

汤姆孙原子结构模型图18-2—1模型可以帮助我们理解一些无法直接观察的事物。

一个好的原子模型应该能够解释所有的关于原子和物体的信息。

当获得越来越多的信息时，模型也会慢慢改变.联想发散汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实,但这一模型很快就被新的实验事实所否定.不过它的意义却极其深远，电子的发现使我们认识到原子是有结构的,并用汤姆孙的原子模型可以粗略解释原子发光问题,为我们揭开了原子结构的研究的帷幕.二、α粒子的散射实验1909—1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现。

1。

实验装置整个实验在真空中进行，高速的α粒子流垂直射到很薄的金箔上,由于受到金原子中带电微粒的库仑力的作用，一些α粒子通过金箔后必然会改变原来的运动方向，产生偏转。

当α粒子穿过金箔后，打在荧光屏上闪光,然后通过显微镜观察，如图18-2-2所示.图18—2-2联想发散整个实验过程在真空中进行。

α粒子后来被证明是氦原子核，带正电，由两个中子和两个质子组成，其质量约为电子的7 300倍。

金箔很薄，α粒子很容易穿过.2.实验现象与结果α粒子通过金箔时,绝大多数不发生偏转,仍沿原来的方向前进,少数发生较大的偏转,极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°.α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变.但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象，卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型。

【人教版】2020高中物理 第十八章 原子结构 第2节 原子的核式结构模型课堂达标 新人教版选修3-5

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第十八章 第二节 原子的核式结构模型1．(山东省潍坊市2017～2018学年高三模拟)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M 、N 、P 、Q 是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。

图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( C )A ．M 点B ．N 点C ．P 点D ．Q 点解析：α粒子与重金属原子核之间的库仑力提供α粒子的加速度，方向沿α粒子与原子核的连线且指向α粒子，则四个选项中只有P 点处的加速度方向符合实际，故C 项正确。

2．(北京市海淀区2018届高三下学期期末)下列说法正确的是( A )A ．爱因斯坦提出的光子假说，成功解释了光电效应现象B ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等C ．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在D ．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型解析：1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故A 正确；根据E k ＝p 22m，知动能相等，质量大动量大，由λ＝h p得，电子的德布罗意波长较长，故B 错误；汤姆逊通过阴极射线的研究发现了电子，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，此实验不能说明原子核内存在质子，故C 、D 错误。

3．(河南省信阳市2016～2017学年高二下学期期中)如图所示，根据α粒子散射实验，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线，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( C )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，后变大解析：根据卢瑟福提出的核式结构模型，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷电场类似。

α粒子从a运动到b，电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b运动到c，电场力做正功，动能增大，电势能减小；a、c在同一条等势线上，则电场力做的总功等于零，A、B错误，C正确；a、b、c三点的场强关系E a＝E c<E b，故α粒子的加速度先变大，后变小，D错误。

高中物理第十八章原子结构2原子的核式结构模型课后集训新人教版选修3_5201711161121

高中物理第十八章原子结构2原子的核式结构模型课后集训新人教版选修3_5201711161121

2 原子的核式结构模型课后集训基础达标1.关于卢瑟福核式结构学说的内容，下列说法中正确的是( )A.原子是一个质量均匀分布的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷全部集中在一个很小的核内D.原子核的半径约为10-10 m解析：原子的核式结构：在原子中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.原子核的半径的数量级为10-15 m.答案：BC2.在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( )A.万有引力B.库仑力C.磁场力D.核力解析：α粒子带正电，原子核带正电，α粒子发生大角度偏转，是由于受到了原子核的库仑力作用.答案：B3.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A.原子的中心有个核，叫原子核B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D.带负电的电子在核外绕着核旋转解析：1911年卢瑟福提出了一种新的原子结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电荷的外面运动.这种模型称为核式结构模型.答案：ACD4.对α粒子散射实验装置的描述正确的是( )A.主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜B.金箔的厚薄对实验无影响C.如果改用铝箔就不能发生散射现象D.实验装置放在真空中解析：α粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜.该实验必须在真空中进行.答案：AD综合运用5.如图18-2-2所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一原子核附近时的示意图，A、B、C 三点分别位于两个等势面上，则以下的说法中正确的是( )图18-2-21A.α 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小B.α 粒子在 B 处的速度最大C.α 粒子在 A 、C 处的速度相同D.α 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小解 析：α 粒子在穿过原子核附近时，受到原子核的库仑斥力，由 A 到 B 时速度减小，由 B 到 C 时速度增大，在 B 处速度最小，A 、C 处在同一等势面上，α 粒子在 A 、C 处的速度大小相等， 但方向不相同.答案：D6.原子的直径约为 10-10 m ，氢原子核的直径约为 3×10-15 m ，若把氢原子放大，使核的直径为 1 mm ，则电子离核的距离为多大?解析： d原1 d 核1 d，故 原2d核2 d 原 2=3.3×104 mm=33 m ，r=16.5 m.答案：16.5 m7.α 粒子的质量大约是电子质量的 7 300倍.如果 α 粒子以速度 v 跟电子发生弹性正碰(假定 电子原来是静止的)，则碰撞后 α 粒子的速度变化了多少?解析：根据动量守恒定律与机械能守恒定律：m αv α=m αv α′+m 电 v 电′1 2 m αv α2= 1 2 m αv α′2+ 1 2m 电 v 电′2 mm电 v vmm电2m， vv 电 mm电7299mm α=7 300m 电，v α′= v电电7301mΔv α=v α′-v α=v α- 72992vv α=2.74×10-4v α7301 7301即 α 粒子的速度只改变了原来的万分之三，几乎不变.答案：Δv α=2.74×10-4v α拓展探究8.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图18-2-3中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，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( )2图18-2-3A.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，后变大解析：α粒子在运动过程中，受到原子核的库仑斥力的作用，电场力先做负功，动能减小，势能增大，再做正功，动能增大，势能减小.答案：C3。