题目内容

5.卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验,获得了重要发现:
(1)关于α粒子散射实验的现象以及由此得到的结果,下列说法中正确的是ABD.
A.绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来的方向前进,但少数α粒子发生了大角度偏移,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至被反弹.
B.说明原子的中心有一个很小的核
C.说明原子核是由质子和中子组成的
D.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里
E.说明原子中的电子只能在某些轨道上运动
(2)质量为M=2kg的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为mA=2kg的物块A(可视为质点),如图,一颗质量为mB=20g的子弹以600m/s的水平速度射向物块A,射穿A后子弹的速度变为100m/s,最后物体A仍静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数为0.5,g取10m/s2.

求:①平板车最后的速度是多大?
    ②物块A相对平板车滑行的距离?(平板车足够长)

分析 (1)α粒子散射实验的现象为:α粒子穿过原子时,只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,所以只有极少数大角度的偏转,而绝大多数基本按直线方向前进;
(2)对子弹和车组成的系统,根据动量守恒定律列出等式解决问题.对A和车组成的系统,根据动量守恒定律列出等式解决问题.A在平板车上滑动,摩擦力做负功产生内能.根据根据能量守恒列出等式求解问题.

解答 解:(1)A、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粒子发生了较大的角度偏转;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),故A正确;
B、从绝大多数α粒子几乎不发生偏转,可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小,说明原子的中心有一个很小的核,故B正确;
C、不能说明原子核的组成,故C错误;
D、实验表明原子中心的核带有原子的全部正电,和绝大部分质量,故D正确;
E、不能说明原子中的电子只能在某些轨道上运动,故E错误.
故选:ABD
(2)①研究子弹、物体打击过程,以子弹初速度方向为正,根据动量守恒有:mv0=mv′+MA v
代入数据得vA=5m/s                         
同理分析M和MA系统自子弹穿出后直至相对静止有:
MAvA=(M+MA)v
代入数据得平板车最后速度为:v=2.5m/s
②根据能量转化和守恒得:物体和平板车损失的机械能全转化为系统发热,假设A在平板车上滑行距离为L
则有Q=$μ{m}_{A}gL=\frac{1}{2}{m}_{A}{{v}_{A}}^{2}-\frac{1}{2}({m}_{A}+M){v}^{2}$
所以代入数据得 L=1.25m                               
故答案为:(1)ABD;
(2)①平板车最后的速度是2.5m/s;②A相对平板车滑行的距离是1.25m.

点评 对于α粒子散射实验要明确其实验现象和结论,了解该实验的历史背景和历史作用,同一个问题可能会选择不同的系统作为研究对象.利用动量守恒定律解题,一定注意状态的变化和状态的分析,本题也可全过程研究三者组成的系统,根据动量守恒求平板车最后的速度.

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