高中物理选修35同步练习试题解析182高中物理练习试题

1高中物理选修3-5同步练习试题解析原子的核式结构模型1．如图11－1为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法不正确的是()图11－1A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故A正确，少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光会逐渐减小，因此B、D正确，C错。答案：C2．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()A．该实验在真空环境中进行B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光解析：由α粒子散射实验装置及其作用，可选A、B、C；对于C项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错。答案：A、B、C3．卢瑟福的α粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况()A．原子内存在电子B．原子的大小为10－10mC．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D．原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里解析：根据α粒子散射实验现象，绝大多数α粒子穿过金箔后沿原来方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角几乎到180°，可知A、C不正确，而实验结果不能判定原子的2大小为10－10m，只有D项才是上述实验结果，故答案选D。答案：D4．在α粒子的散射实验中，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：在α粒子散射实验中，粒子间的主要作用力是库仑力。答案：B5．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，这是因为()A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，碰撞时电子对α粒子的运动影响极小，几乎不改变其运动方向，故C正确。答案：C6．在α粒子散射实验中，当在α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量情况正确的是()A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大解析：α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α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。答案：A、D7．在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是()A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用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粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小解析：α粒子被金原子核散射的过程一直受到原子核对α粒子的库仑斥力作用，靠近过程库仑斥力做负功，电子动能减小，电势能增大；远离过程库仑斥力做正功，电子动能增大，电势能减小。所以散射过程中电子一直受到库仑斥力作用，电子的速度先减小后增大，即正3确选项为B。答案：B8．关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是()A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D．原子核的直径的数量级是10－10m解析：因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10－15m，原子直径的数量级是10－10m，D错误。答案：A、B9.用α粒子撞击金原子核发生散射，图11－2中关于α粒子的运动轨迹正确的是()图11－2A．aB．bC．cD．d解析：α粒子受金原子核的排斥力，方向沿两者的连线方向，运动轨迹弯向受力方向的一侧，A、B均错误；离原子核越近，α粒子受到的斥力越大，偏转越大，C、D正确。答案：C、D10．如图11－3所示为α粒子散射实验中α粒子穿过某一金属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，则以下说法正确的是()图11－3A．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处的速度大小相等4D．α粒子在B处速度比在C处速度小解析：A、C两处在同一等势面上电场力不做功，动能不变，A到B电场力做负功，动能减少。答案：C、D11．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＝17300mα，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＝mαv′1＋mv′2，由能量守恒12mαv20＝12mαv′21＋12mv′22，解得v′1＝mα－mmα＋mv0，速度变化Δv＝v′1－v0＝－2mmα＋mv0。(1)与电子碰撞，将me＝17300mα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)－1.96v012．已知电子质量为9.1×10－31kg，带电量为1.6×10－19C，氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流强度。解析：由卢瑟福的原子模型可知，电子绕核做圆周运动，所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供，根据mv2r＝ke2r2，得r＝ekrm＝1.60×10－19×9×1090.53×10－10×9.1×10－31m/s≈2.19×106m/s其动能：Ek＝12mv2＝12×9.1×10－31×(2.18×106)2J≈2.17×10－18J运动周期：T＝2πrv＝2×3.14×0.53×10－102.19×106s≈1.52×10－16s电子绕核运动形成的等效电流强度：I＝qt＝eT＝1.60×10－191.52×10－16A≈1.05×10－3A。答案：2.19×106m/s2.17×10－18J1.52×10－16s1.05×10－3A13．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所能达到的最小距离可5以估算原子核的大小。现有一α粒子以2.0×107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该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＝kq1q2r，k为静电常量，mα＝6.64×10－27kg)解析：α粒子与金原子核发生对心碰撞时，α粒子在靠近原子核运动的过程中，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，其动能全部转化为电势能，所以α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离d即为所求。当α粒子与原子核对心碰撞，其全部的动能转化为电势能时，α粒子与原子核的距离最近，即有12mαv2＝kq1q2dd＝2kq1q2mαv2＝2×9×109×2×79×(1.6×10－19)26.64×10－27×(2.0×107)2m＝2.7×10－14m答案：2.7×10－14m14．氢原子中电子离核最近的轨道半径r1＝0.53×10－10m，试计算在此轨道上电子绕核运动的频率和加速度。解析：因为电子在原子核外绕核高速运转，此时带负电的电子绕带正电的原子核做圆周运动，电子所需的向心力恰好由电子和原子核间的库仑引力来提供，所以利用F引＝F向来解决此问题。电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力作向心力。设电子绕核转动的频率为f，加速度为a。已知电子质量为me＝0.91×10－30kg电子电荷量和质子电荷量均为e＝1.6×10－19C因为F引＝F向，所以ke2r2＝mea所以a＝ke2mer2＝9×109×1.6×10－19×1.6×10－190.91×10－30×0.532×10－20m/s2＝9.01×1022m/s2根据向心加速度的公式a＝ω2r＝4π2f2r则f＝a4π2r1＝9.01×10224×3.142×0.53×10－10Hz＝6.6×1015Hz答案：9.01×1022m/s26.6×1015Hz615．如图11－4所示，M、N为原子核外的两个等势面，已知UNM＝100V。一个α粒子以2.5×105m/s的速率从等势面M上的A点运动到等势面N上的B点，求α粒子在B点时速度的大小。(已知mα＝6.64×10－27kg)图11－4解析：α粒子从A点运动到B点，库仑力做的功WAB＝qUMN＝－qUNM，由动能定理WAB＝12mv2B－12mv2A，故vB＝v2A－2qUNMm＝2.52×1010－2×2×1.6×10－19×1006.64×10－27m/s≈2.3×1010m/s。答案：2.3×1010m/s