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原子的結構 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．對α 粒子散射實驗裝置的描述，你認為正確的有(　　) A．實驗器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的顯微鏡 B．金箔的厚度對實驗無影響 C．如果不用金箔改用鋁箔，仍會發(fā)生散射現(xiàn)象 D．實驗裝置放在空氣中和真空中都可以 E．實驗裝置必須放在真空中 【解析】　若金箔的厚度過大，α粒子穿過金箔時必然受較大的阻礙而影響實驗效果，B錯．若改用鋁箔，鋁核的質(zhì)量仍遠大于α粒子的質(zhì)量，散射現(xiàn)象仍能發(fā)生，C對．若放置在空氣中，空氣中的塵埃對α粒子的運動會產(chǎn)生影響，故D錯，E對． 【答案】　ACE 2．當α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉的過程中，下列說法正確的是(　　) A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用 B．α粒子一直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粒子一直受到庫侖斥力，速度先減小后增大 E．α粒子在靠近原子核的過程中，α粒子和原子核組成的系統(tǒng)能量不變 【解析】　α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A、C錯誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時斥力做負功，速度減小，遠離時斥力做正功，速度增大，二者組成的系統(tǒng)能量不變，故D、E正確． 【答案】　BDE 3．關于盧瑟福的原子核式結構學說的內(nèi)容，下列敘述正確的是(　　) A．原子是一個質(zhì)量分布均勻的球體 B．原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi) C．原子的正電荷全部集中在一個很小的核內(nèi) D．原子核半徑的數(shù)量級是10－10 m E．原子核半徑的數(shù)量級是10－15 m 【解析】　根據(jù)盧瑟福的原子核式結構學說，可知選項B、C、E正確． 【答案】　BCE 4．關于α粒子散射實驗，下列說法中正確的是(　　) A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過金箔后，發(fā)生了角度很大的偏轉 B．α粒子在接近原子核的過程中，動能減少 C．α粒子離開原子核的過程中，電勢能減少 D．對α粒子散射實驗的數(shù)據(jù)進行分析，可以估算出原子核的大小 E．對粒子散射實驗數(shù)據(jù)進行分析，可以估算出α粒子的大小 【解析】　由于原子核占整個原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以絕大多數(shù)α粒子幾乎不偏轉，A錯誤；由α粒子散射實驗數(shù)據(jù)，盧瑟福估算出了原子核的大小，D正確，E錯誤；α粒子接近原子核的過程中，克服庫侖力做功，所以動能減小，電勢能增大，遠離原子核時，庫侖力做正功，動能增大，電勢能減小，B、C正確． 【答案】　BCD 5．如圖323所示為α粒子散射實驗中α粒子穿過某一金原子核附近時的示意圖，A、B、C三點分別位于兩個等勢面上，則以下說法正確的是(　　) 圖323 A．α粒子在A處的速度比在B處的速度小 B．α粒子在B處的速度最大 C．α粒子在A、C處的速度大小相等 D．α粒子在B處速度比在C處速度小 E．α粒子在A、C兩處的電勢能相等 【解析】　由能量守恒定律可知，對于A、B、C三點，A、C位于原子核形成的同一等勢面上，電勢能相同，故動能也相同，則A、C兩點速率相同，C、E正確；由A到B，α粒子克服庫侖力做功，動能減小，電勢能增大，故B點速度最小，D正確，A、B錯誤． 【答案】　CDE 6．1911年，盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗中α粒子發(fā)生了________(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結構模型．若用動能用1 MeV的α粒子轟擊金箔，其速度約為________m/s.(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.6710－27 kg,1 MeV＝1106 eV) 【解析】　設α粒子的速度為v，Ek＝mv2，則v＝＝ m/s≈6.9106 m/s. 【答案】　大　6.9106 7．如圖324所示，M、N為原子核外的兩個等勢面，已知UNM＝100 V．一個α粒子以2.5105 m/s從等勢面M上的A點運動到等勢面N上的B點，求α粒子在B點時速度的大小(已知mα＝6.6410－27 kg)． 圖324 【解析】　α粒子在由A到B的過程中，滿足－2eUNM＝mαv2－mαv 由此得v＝≈2.3105 m/s. 【答案】　2.3105 m/s 8．速度為107 m/s的α粒子從很遠的地方飛來，與鋁原子核發(fā)生對心碰撞，若α粒子的質(zhì)量為4m0，鋁核的質(zhì)量為27m0，它們相距最近時，鋁核獲得的動能是原α粒子動能的多少？ 【解析】　當兩者速度相同時相距最近，由動量守恒，得 mαv0＝(mα＋m鋁)v 解得v＝＝v0 所以＝＝. 【答案】　 [能力提升] 9．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖325中實線所示．圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區(qū)域．不考慮其他原子核對該α粒子的作用，那么該原子核的位置在________區(qū)域． 圖325 【解析】　α粒子帶正電，原子核也帶正電，對靠近它的α粒子產(chǎn)生斥力，故原子核不會在④區(qū)域；如原子核在②、③區(qū)域，α粒子會向①區(qū)域偏；如原子核在①區(qū)域，可能會出現(xiàn)題圖所示的軌跡． 【答案】?、? 10．關于原子結構，湯姆生提出葡萄干布丁模型、盧瑟福提出行星模型…如圖326甲、乙所示，都采用了________方法． 甲：棗糕模型　　　　　　乙：行星模型 圖326 【答案】　類比推理 11．在α粒子散射實驗中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時能達到的最小距離可以估算原子核的大小．現(xiàn)有一個α粒子以2.0107 m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79.求α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為Ep＝k，r為距點電荷的距離．α粒子質(zhì)量為6.6410－27 kg). 【導學號：78220035】 【解析】　當α粒子靠近原子核運動時，α粒子的動能轉化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉化為電勢能，設α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達到的最小距離為d，則mv2＝k. d＝＝m ≈2.710－14m. 【答案】　2.710－14m 12．已知電子質(zhì)量為9.110－31 kg，帶電荷量為－1.610－19 C，若氫原子核外電子繞核旋轉時的軌道半徑為0.5310－10 m，求電子繞核運動的線速度大小、動能、周期和形成的等效電流. 【導學號：78220036】 【解析】　由盧瑟福的原子模型可知：電子繞核做圓周運動所需的向心力由核對電子的庫侖引力來提供． 根據(jù)＝k， 得v＝e＝1.610－19 m/s ≈2.19106 m/s； 其動能Ek＝mv2＝9.110－31(2.19106)2 J≈2.1810－18 J； 運動周期T＝＝ s ≈1.5210－16 s； 電子繞核運動形成的等效電流 I＝＝＝ A≈1.0510－3 A. 【答案】　2.19106 m/s　2.1810－18 J　 1．5210－16 s　1.0510－3 A