1、118.2 原子的核式结构模型课后提升作业【基础达标练】1.物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是 ( )A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C. 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的【解析】选 A。放射现象中释放出了其他粒子,说明原子核内部具有一定的结构,A 正确;电子的发现使人们认识到:原子是可以分割的,是由更小的微粒组成的,B 错误; 粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型,建立了核式结构模型,C 错误;密立根油滴实验测定了电子的电荷量,D 错误。2
2、.(多选)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.电子在核外旋转,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.原子核半径的数量级是 10-10m【解析】选 A、B、C。原子由位于原子中的带正电荷的原子核和核外带负电的电子组成,电子在核外绕核高速旋转,库仑力提供向心力,由此可判断 B、C 正确。根据 粒子散射实验知,原子核半径的数量级为 10-15m,而原子半径的数量级为 10-10m,故 A 正确,D 错误。3.(2018银川高二检测)在 粒子散射实验中,使少数 粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对 粒子的 ( )A.万有引力 B.库仑力 C
3、.磁场力 D.核力【解析】选 B。电荷之间是库仑力作用,万有引力很弱,可不计;核力是核子之间的作用力,故 B 正确。4.(多选)关于 粒子散射实验的装置,下列说法正确的是 ( )A.全部设备都放在真空中B.荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动2C.若将金箔改为银箔,就不能发生散射现象D.金箔的厚度不会影响实验结果【解析】选 A、B。实验必须在真空中进行,故 A 对;荧光屏和显微镜应该能围绕金箔在一个圆周上转动,B 正确;金箔改为银箔能发生散射现象,但不明显,C 错误; 粒子穿透能力弱,金箔必须很薄,故 D 错。5.(多选)在 粒子散射实验中,当在 粒子最接近原子核时,描述 粒子的有关物理量
4、符合下列哪种情况 ( )A.动能最小B.势能最小C. 粒子与金原子核组成的系统能量最小D. 粒子所受金原子核的斥力最大【解析】选 A、D。 粒子和金原子核都带正电,库仑力表现为斥力,两者距离减小时,库仑力做负功,故 粒子动能减小,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,库仑斥力逐渐增大。6.(2018无锡高二检测)按照卢瑟福的核式结构模型,_半径的数量级为 10-10m,而_半径的数量级为 10-15m。【解析】通常用核半径来表示核的大小,原子核的大小无法直接测量,一般通过其他粒子与核的相互作用来确定。通过 粒子散射实验估计核的半径是最简单的方法,实验确定的原子半径的数量级
5、是 10-10m,原子核的半径数量级为 10-15m。答案:原子 原子核7.已知镭的原子序数是 88。(1)镭核中有几个质子?(2)镭核所带电荷量是多少?(3)若镭原子呈现电中性,它核外有几个电子?【解析】(1)镭核中的质子数等于原子序数,故质子数为 88。(2)镭核所带电荷量Q=Ze=881.610-19C=1.4110-17C。(3)核外电子数等于核电荷数,故核外电子数为 88。答案:(1)88 (2)1.4110 -17C (3)888.速度为 107m/s 的 粒子从很远的地方飞来,与铝原子核发生对心碰撞,若 粒子的质量3为 4m0,铝核的质量为 27m0,它们相距最近时,铝核获得的动
6、能是原 粒子动能的多少?【解析】在 粒子和铝原子核发生对心碰撞后,当二者速度相同时相距最近,在 粒子靠近过程中,由动量守恒得m v0=(m +m 铝 )v 共 ,所以 v 共 = =E铝m铝 (0+铝 )220= = =m铝 (+铝 )227040(40+270)2108961答案:108961【能力提升练】1.如图所示,X 表示金原子核, 粒子射向金原子核时被散射,若入射时的动能相同,其偏转轨道可能是图中的 ( )【解析】选 D。 粒子离金原子核越远,其所受斥力越小,轨道弯曲越不明显,故选项 D 正确。2.(多选)根据 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
7、电场等势面,实线表示一个 粒子的运动轨迹。在 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 ( )4A.电场力在 ab 过程中做负功,bc 过程中做正功,但总功等于零B.加速度先变大,后变小C.a、c 两点的动能不相等D.其动能与电势能的和不变【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)库仑力与点电荷之间的距离的平方成反比。(2) 粒子和原子核间电场力的方向。(3)在 粒子的整个运动过程中只有电场力做功,所以只有动能和电势能间的转化。【解析】选 A、B、D。 粒子与原子核之间的力为库仑斥力,从 ab 库仑力做负功,动能减少,电势能增加,从 bc 库仑力做正功,动能增加,且
8、ab 与 bc 库仑力所做的总功为 0,则 a、c 两点的动能相等,因此 A 正确,C 错。因为只有电场力做功,故动能与电势能之和不变,故 D 正确。 粒子与原子核相距越近,库仑力越大,加速度越大,故从 ac 加速度先增大后减小,B 正确。3.如图所示,M、N 为原子核外的两个等势面,已知 UNM=100V。一个 粒子以 2.5105m/s 从等势面 M 上的 A 点运动到等势面 N 上的 B 点,求 粒子在 B 点时速度的大小。(已知m =6.6410-27kg)【解析】 粒子在由 A 到 B 的过程中,满足-2eUNM= m v2- m5由此得v= = m/s=2.3105(2.5105)
9、241.610191006.641027m/s答案:2.310 5m/s【补偿训练】氢原子中电子离核最近的轨道半径 r=0.5310-10m,试计算在此轨道上电子绕核转动的频率和加速度。已知电子质量为 0.9110-30kg。【解析】设电子绕核转动的频率为 f,加速度为 a,由向心力公式得 k =mea所以a=k = m/s29.0110 22m/s2。q291091.610191.610190.9110300.5321020根据向心加速度的公式 a= 2r=4 2f2r,则 f= =a42Hz6.610 15Hz。9.01102243.1420.531010答案:6.610 15Hz 9.0
10、110 22m/s24.已知电子质量为 9.110-31kg,带的电荷量为-1.610 -19C,若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为 0.5310-10m,求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流。【解析】由卢瑟福的原子模型可知:电子绕核做圆周运动,所需的向心力由原子核对电子的库仑引力来提供。根据 =k ,得 v=e =1.610-m2 e22619 m/s2.1910 6m/s;91090.5310109.11031其动能 Ek= mev2= 9.110-31(2.19106)2J2.1810 -18J;运动周期 T= = s1.5210 -16s;2 23.140.5310102.19106电子绕核运动形成的等效电流I= = = A1.0510 -3A。答案:2.1910 6m/s 2.1810 -18J1.5210-16s 1.0510 -3A
