課時提升作業(yè) 五 原子的核式結構模型 (30分鐘50分)一、選擇題(本大題共7小題,每小題5分,共35分)1.(多選)關于粒子散射實驗的下列說法中正確的是()A.在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后,仍沿原來方向前進,少數(shù)發(fā)生了較大偏轉,極少數(shù)偏轉超過90,有的甚至被彈回接近180B.使粒子發(fā)生明顯偏轉的力是來自帶正電的核及核外電子,當粒子接近核時,是核的排斥力使粒子發(fā)生明顯偏轉,當粒子接近電子時,是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉C.實驗表明原子中心有一個極小的核,它占有原子體積的極小部分D.實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質(zhì)量【解析】選A、C。A是對粒子散射實驗的正確描述,正確;使粒子偏轉的力是原子核對它的庫侖斥力,電子對粒子的影響就像灰塵對槍彈的影響,完全可以忽略,故B錯誤;極少數(shù)粒子被彈回表明:作用力很大原子內(nèi)部的“核”質(zhì)量很大,電量集中,故C正確;原子核外的電子盡管質(zhì)量小,但也有質(zhì)量,D錯誤。2. 在盧瑟福的粒子散射實驗中,某一粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖中實線所示。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粒子的作用,那么關于該原子核的位置,下列說法中正確的是()A.可能在區(qū)域 B.可能在區(qū)域C.可能在區(qū)域D.可能在區(qū)域【解析】選A。粒子帶正電,原子核也帶正電,對靠近它的粒子產(chǎn)生斥力,故原子核不會在區(qū)域;如果原子核在、區(qū)域,粒子會向區(qū)域偏;如原子核在區(qū)域,可能會出現(xiàn)如題圖所示的軌跡,故應選A.本題是原子物理和靜電場的綜合題,它利用圖示的形式給出了信息,所以同學們在做題時,要從圖中找出隱含的信息,以便準確解題。3.(多選)關于粒子散射實驗的裝置,下列說法正確的是()A.全部設備都放在真空中B.熒光屏和顯微鏡能圍繞金箔在一個圓周上轉動C.若將金箔改為銀箔,就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D.金箔的厚度不會影響實驗結果【解析】選A、B。實驗必須在真空中進行,故A正確;熒光屏和顯微鏡應該能圍繞金箔在一個圓周上轉動,B正確;金箔改為銀箔能發(fā)生散射現(xiàn)象,但不明顯,C錯誤;粒子穿透能力弱,金箔要很薄,故D錯誤。4.在粒子散射實驗中,并沒有考慮電子對粒子偏轉角度的影響,這是因為()A.粒子不跟電子發(fā)生相互作用B.粒子跟電子相碰時,損失的能量極少,可忽略C.電子的體積很小,粒子不會跟電子相碰D.由于電子是均勻分布的,粒子所受電子作用的合力為零【解析】選B。在粒子散射實驗中,電子和粒子之間存在著相互作用,故A錯誤;由于電子的質(zhì)量只有粒子的,當質(zhì)量大的粒子與電子碰撞后,電子對粒子的影響就像灰塵對槍彈的影響,完全可以忽略,故B正確;因為電子不停地在核外旋轉而不是均勻分布,所以粒子仍會跟電子相碰,故C、D錯誤。5.(多選)在粒子散射實驗中,當粒子最接近金原子核時,粒子符合下列哪些情況()A.動能最小B.勢能最小C.粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小D.所受原子核斥力最大【解析】選A、D。粒子接近金原子核時,粒子與原子核之間產(chǎn)生的庫侖力做負功,動能減小,勢能增大,總能量不變,故A、D正確,B、C錯誤。6. (多選)根據(jù)粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型。如圖中虛線表示原子核所形成的電場等勢面,實線表示一個粒子的運動軌跡。在粒子從a運動到b再運動到c的過程中,下列說法中正確的是()A.電場力在ab過程中做負功,bc過程中做正功,但總功等于零B.加速度先變大,后變小C.a、c兩點的動能不相等D.其動能與電勢能的和不變【解析】選A、B、D。粒子與原子核的力為庫侖斥力,從ab庫侖力做負功,動能減少,電勢能增加,從bc庫侖力做正功,動能增加,且ab與bc庫侖力所做的總功為0,則a、c兩點動能相等,因此A正確,C錯誤.因為只有電場力做功,故動能與電勢能之和不變,故D正確.粒子與原子核相距越近,庫侖力越大,加速度越大,故從ac加速度先增大后減小,B也正確。7.盧瑟福對粒子散射實驗的解釋下列選項不正確的是()A.使粒子產(chǎn)生偏轉的力主要是原子中電子對粒子的作用力B.使粒子產(chǎn)生偏轉的力主要是庫侖力C.原子核很小,粒子接近它的機會很少,所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進D.能產(chǎn)生大角度偏轉的粒子是穿過原子時離原子核近的粒子【解析】選A。使粒子產(chǎn)生偏轉的力主要是原子核對粒子的庫侖斥力,A錯誤,B正確。粒子穿過原子時離原子核越近,庫侖斥力越強,偏轉的角度就越大,D正確。原子核很小,粒子接近它的機會很少,所以絕大多數(shù)的粒子仍沿原來的方向前進,C正確。二、非選擇題(本大題共2小題,共15分)8.(7分)速度為107m/s的粒子從很遠的地方飛來,與鋁原子核發(fā)生對心碰撞,若粒子質(zhì)量為4m0,鋁核質(zhì)量為27m0,它們距離最近時,鋁核獲得的動能是原粒子動能的多少倍?【解析】在粒子和鋁原子核發(fā)生對心碰撞后,當二者速度相同時相距最近,在粒子靠近鋁原子核的過程中,由動量守恒得mv0=(m+m鋁)v共所以v共=(倍)答案:倍9.(8分)如圖所示,M、N為原子核外的兩個等勢面,已知UMN=100V。一個粒子以2.5105m/s的速度從等勢面M上的A點運動到B點,求:(1)粒子在B點時速度的大小。(2)粒子在與核相距最近處C點時與A點的電勢差。【解題指南】解答本題應把握以下三點:(1)M、N兩點電勢差和A、B兩點電勢差相等。(2)粒子在C點時速度為零。(3)運用動能定理求解相關量。【解析】(1)粒子在由A到B的過程中,滿足-2eUNM=mv2-m由此得v=m/s=2.3105m/s(2)粒子由A到C過程中,應用動能定理-2eUAC=0-mUAC=V=648.4V答案:(1)2.3105m/s(2)648.4V【總結提升】以粒子散射實驗為背景類題目的解題方法(1)由于粒子在變化的庫侖斥力作用下做變加速曲線運動,計算時一般無法用牛頓第二定律去解決,解題時一般用功能關系或能量守恒規(guī)律解題.(2)在粒子運動過程中的功能關系為只有電場力做功,電場力做正功,動能增加,電勢能減小,電場力做負功,動能減小,電勢能增加,電場力做多少功,動能和電勢能就變化多少。(3)在粒子運動過程中的能量關系為只有電勢能和動能的相互轉化,電勢能和動能之和不變。