高中物理魯科版(2019)選擇性必修第三冊第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型課后作業(yè)題一、選擇題要求：從下列各題的四個選項中，選擇一個最符合題意的答案。1.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法中，正確的是：A.原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。B.原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電。C.電子在原子核外作圓周運動。D.原子核的半徑與電子云的半徑大致相等。2.下列關(guān)于盧瑟福α粒子散射實驗的現(xiàn)象描述，正確的是：A.大部分α粒子穿過金箔后，偏轉(zhuǎn)角度很小。B.部分α粒子在穿過金箔后，偏轉(zhuǎn)角度接近180°。C.所有α粒子在穿過金箔后，偏轉(zhuǎn)角度都很大。D.α粒子在穿過金箔時，速度沒有發(fā)生改變。二、填空題要求：將正確的答案填入下列各題的空格中。3.盧瑟福的α粒子散射實驗中，α粒子是帶電粒子，金箔是金屬薄片，實驗結(jié)果表明原子核是帶電的，且體積很小。4.根據(jù)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，原子核位于原子的中心，電子在原子核外作____運動，原子核由____和____組成。5.比較盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型和湯姆孫的棗糕模型，盧瑟福模型中，原子核帶____電，原子核半徑約為____，原子半徑約為____。三、簡答題要求：簡述下列各題的要點。6.簡述盧瑟福α粒子散射實驗的基本原理和實驗現(xiàn)象。7.簡述盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。8.簡述湯姆孫的棗糕模型的主要內(nèi)容及其局限性。四、計算題要求：根據(jù)下列各題的條件，進行必要的計算，并將答案填入空格中。9.某一原子核的質(zhì)量數(shù)為A，電荷數(shù)為Z，若該原子核中的質(zhì)子數(shù)為P，中子數(shù)為N，求該原子核中質(zhì)子和中子的比例。10.設α粒子在穿過金箔時的速度為v，金箔的厚度為d，求α粒子穿過金箔后偏轉(zhuǎn)角度θ的計算公式，并說明公式中各個符號的含義。五、實驗題要求：根據(jù)實驗原理和步驟，完成下列實驗題。11.設計一個實驗方案，驗證盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型。12.在實驗過程中，如何減小實驗誤差，提高實驗結(jié)果的準確性？六、論述題要求：根據(jù)所學知識，論述下列各題的要點。13.論述盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型與湯姆孫的棗糕模型的主要區(qū)別及其對原子結(jié)構(gòu)研究的貢獻。14.結(jié)合盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，解釋以下現(xiàn)象：為什么原子具有穩(wěn)定性？本次試卷答案如下：一、選擇題1.答案：A解析：原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，因為原子核包含了幾乎所有的質(zhì)量，而電子的質(zhì)量非常小。2.答案：B解析：盧瑟福的α粒子散射實驗顯示，大部分α粒子穿過金箔后偏轉(zhuǎn)角度很小，但少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度接近180°，這表明原子核的存在。二、填空題3.答案：α粒子、金屬薄片解析：盧瑟福的實驗使用的是α粒子，因為它們帶有正電荷，且穿透力適中，金箔則是用來觀察α粒子散射的。4.答案：圓周、質(zhì)子、中子解析：根據(jù)盧瑟福的模型，電子在原子核外作圓周運動，原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成。5.答案：正、10^-15m、10^-10m解析：盧瑟福模型中，原子核帶正電，其半徑約為10^-15米，而原子半徑約為10^-10米。三、簡答題6.答案：盧瑟福α粒子散射實驗的基本原理是利用α粒子轟擊金箔，觀察α粒子的散射角度。實驗現(xiàn)象包括大部分α粒子穿過金箔后偏轉(zhuǎn)角度很小，少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度接近180°，極少數(shù)α粒子反彈回來。解析：實驗原理基于α粒子與原子核的相互作用，實驗現(xiàn)象表明原子核的存在。7.答案：盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容是原子由一個帶正電的原子核和圍繞原子核運動的電子組成，原子核位于原子的中心，電子在原子核外作圓周運動。解析：模型的核心是原子核的存在和電子的分布。8.答案：湯姆孫的棗糕模型的主要內(nèi)容是原子由一個均勻分布的正電荷球體組成，電子嵌在其中，類似于棗嵌在棗糕中。局限性在于無法解釋α粒子散射實驗的結(jié)果。解析：模型描述了電子的分布，但未能解釋實驗中觀察到的α粒子散射現(xiàn)象。四、計算題9.答案：質(zhì)子與中子的比例為P:N=Z:(A-Z)解析：質(zhì)量數(shù)A是質(zhì)子數(shù)P和中子數(shù)N的總和，電荷數(shù)Z是質(zhì)子數(shù)P的數(shù)目，因此中子數(shù)N=A-Z。10.答案：θ=2arcsin(vd/c)，其中v是α粒子的速度，d是金箔的厚度，c是光速。解析：利用波動光學中的衍射原理，通過計算α粒子與金箔相互作用時的波長遠小于金箔厚度，得出偏轉(zhuǎn)角度θ的計算公式。五、實驗題11.答案：實驗方案可以包括使用α粒子源轟擊金箔，通過計數(shù)穿過金箔的α粒子數(shù)量，以及記錄散射角度來驗證原子核的存在。解析：設計實驗以觀察α粒子的散射行為，從而驗證盧瑟福模型。12.答案：減小實驗誤差可以通過使用高純度的金箔，精確控制α粒子的能量和方向，以及使用高靈敏度的探測器來記錄散射事件。解析：通過控制實驗條件和使用精確的測量工具來提高實驗結(jié)果的準確性。六、論述題13.答案：盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型與湯姆孫的棗糕模型的主要區(qū)別在于原子核的存在和電子的分布。盧瑟福模型解釋了α粒子散射實驗，而湯姆孫模型無法解釋這一現(xiàn)象。盧瑟福模型對原子結(jié)構(gòu)研究的主要貢獻在于揭示了原子核的存在，為后續(xù)的原子物理學研究奠定了基礎(chǔ)。解析：比較兩種模型，指出盧瑟福模型的成功之處及其對原子物理學的影響。14.答案：結(jié)合盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，原子具有穩(wěn)定性的原因是電子在原子核外的軌道上