原子的核式结构模型(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题，每题5分，共20分)1.在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()【解析】选C。α粒子与原子核相互排斥，A、D错；粒子的轨迹夹在力与速度之间，并向力的方向发生弯曲，B错，C对。2.如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是()A.该实验证实了原子的枣糕模型的正确性B.只有极少数的α粒子发生大角度偏转C.根据该实验估算出原子核的直径约为10-10mD.α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转【解析】选B。α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，通过α粒子散射实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型，故A错误，B正确；本实验估算出原子核的直径数量级为10-15m，故C错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误。3.关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转【解析】选A。卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A项正确，B项错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C项错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D项错误。4.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等势面，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，下列说法中错误的是()A.电场力在a→b过程中做负功，b→c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)α粒子和原子核间电场力的方向。(3)在α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C。α粒子与原子核之间的力为库仑斥力，从a→b库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从b→c库仑力做正功，动能增加，且a→b与b→c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错误。因为只有电场力做功，故动能与电势能之和不变，故D正确。α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从a→c加速度先增大后减小，B正确。二、计算题(12分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)5.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以估算原子核的大小。现有一个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=k，α粒子质量为6.64×10-27kg)【解析】当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则有：mv2=k所以d==m=2.7×10-14m所以α粒子与金原子核间的最近距离为2.7×10-14m。答案：2.7×10-14m【能力挑战区】6.(6分)(多选)如图所示为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，则以下说法中正确的是()A.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处的速度的大小相同D.α粒子在B处的速度比在C处的速度小【解析】选C、D。根据α粒子的运动轨迹曲线，可判定α粒子受到的是斥力，由A到B库仑力做负功，速度减小，故选项A、B错误。由于A、C两点位于同一等势面上，由能量守恒定律可得α粒子在A、C处的速度大小相同，C、D正确。7.(12分)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10-13m。则α粒子离金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=6.64×10-27kg)【解析】α粒子离核最近时受到的库仑斥力为F=k=k=9×109×N≈3.64N金核的库仑斥力对α粒子产生