4.3原子的核式结构模型-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第三册）

4.3 原子的核式结构模型 （1）知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法。 （2）了解 α 粒子散射实验原理和实验现象。 （3）了解卢瑟福的原子核式结构模型。知道原子和原子核大小的数量级。 （4）认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程。 科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？ 知识点一、电子的发现 1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光 2．汤姆孙的探究 根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子． 3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19_C(保留两位有效数字)． 4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍． 5．电子的质量me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为＝1_836. 阴极射线带电性质的判断方法 ①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质． ②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质． (3)实验结果 根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电． 2．带电粒子比荷的测定 (1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，如图所示，使其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝. (2)撤去电场，如图所示，保留磁场，让粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r. (3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：＝. 知识点二、原子的核式结构模型 1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”，如图 知识点三、α粒子散射实验 (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中． (2)实验现象 ①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进； ②少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”． (3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型． 3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动． 知识点四、原子核的电荷与尺度 1．原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的． 2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数． 3．原子核的大小：用核半径描述核的大小．一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多． [例题1] 汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是（　　） A．任何物质中均有电子 B．不同的物质中具有不同的电子 C．电子质量是质子质量的1836倍 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元 [例题2] 关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（　　） A．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进 B．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上 C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论 D．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了氧原子光谱的实验 [例题3] 如图所示为卢瑟福和他的同事们做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，观察到屏上的闪光次数最多的是（　　） A．A位置 B．B位置 C．C位置 D．D位置 [例题4] 下列对原子结构的认识中，不正确的是（　　） A．原子中绝大部分是空中，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力 C．原子的全部正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里 D．原子核的直径大约为10﹣10m [例题5] 如图所示，α粒子散射实验中，移动显微镜M分别在a、b、c、d四个位置观察，则（　　） A．在a处观察到的是金原子核 B．在b处观察到的是电子 C．在c处能观察到α粒子 D．在d处不能观察到任何粒子 [例题6] （多选）α粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．荧光屏在B位置的亮斑比A位置多 B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少 D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 [练习1] （多选）如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是（　　） A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小 [练习2] （多选）如图所示为卢瑟福和他的同事们做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四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是（　　） A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 C．卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象肯定了汤姆孙的“枣糕模型” D．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 [练习3] （多选）卢瑟福对α粒子散射实验的解说是（　　） A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中的电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力主要是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍眼原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 [练习4] 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10﹣10 m D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转 [练习5] 如图所示为汤姆孙阴极射线管的构造简图，将两极间加有一定电压的阴极射线管置于U形磁铁两极之间，分析左端射入的电子束可知（　　） A．增大加速电压，观察到的偏转现象将更加明显 B．减小磁感应强度，观察到的偏转现象将更加明显 C．电子束向下偏转 D．若将粒子源更换为α粒子源，磁场中粒子束偏转方向不变 [练习6] （多选）如图所示是汤姆逊的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是（　　） A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点 B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 [练习7] （多选）阴极射线管及方向坐标如图所示，电子束从阴极射出，直线射出狭缝掠射到荧光屏上，显示出电子束的径迹，以下偏转情况判断正确的是（　　） A．在阴极射线管中加一个方向向上的电场，射线向上偏转 B．在阴极射线管中加一个方向向下的电场，射线向上偏转 C．在阴极射线管中加一个方向向前的磁场，射线向上偏转 D．在阴极射线管中加一个方向向后的磁场，射线向上偏转 [练习8] 在19世纪末发现电子后，美国物理学家密立根在1907﹣1913年间进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量。密立根并没有直接测量电子的电荷量，而是测定很小的带电油滴所带的电荷量，他发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍，于是称这一数值e为基本电荷量。 如图所示，两块完全相同的金属极正对着水平放置，板间的距离为d用喷雾器将油滴从小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电，在电场中受静电力的作用。当质量为m微小带电油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比，油滴的重力不可忽略。 两板间不加电压时，可以观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离s所用时间为t1；当两板间加电压U（上极板的电势高）时，可以观察到同一油滴改做竖直向上的匀速运动，通过距离s所用时间为t忽略空气浮力，重力加速度为g。 （1）判断上述油滴的电性，要求说明理由； （2）求上述油滴所带的电荷量Q； （3）用X射线照射极板空间可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作，测量出油滴的电荷量Qi如下表所示。如果存在基本电荷，请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e（保留到小数点后两位）。 实验次序 1 2 3 4 5 电荷Qi（10﹣18） 0.95 1.10 1.41 1.57 2.02 [练习9] 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求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，r为距点电荷的距离。α粒子质量为6.64×10﹣27kg）。 [练习10] 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就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，金原子的电荷数为79。已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝k，r为带电粒子到点电荷的距离，α粒子质量为6.64×10﹣27kg，静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2，α粒子的电荷量是电子的2倍，e＝1.6×10﹣19C。 求该α粒子与金原子核之间的最小距离。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.3 原子的核式结构模型 （1）知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法。 （2）了解 α 粒子散射实验原理和实验现象。 （3）了解卢瑟福的原子核式结构模型。知道原子和原子核大小的数量级。 （4）认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程。 科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极就发出一种射线。它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光，这种射线的本质是什么呢？ 知识点一、电子的发现 1．阴极射线：阴极发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光 2．汤姆孙的探究 根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．组成阴极射线的粒子被称为电子． 3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．目前公认的电子电荷的值为e＝1.6×10－19_C(保留两位有效数字)． 4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍． 5．电子的质量me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为＝1_836. 阴极射线带电性质的判断方法 ①方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质． ②方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质． (3)实验结果 根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电． 2．带电粒子比荷的测定 (1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，如图所示，使其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝. (2)撤去电场，如图所示，保留磁场，让粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r. (3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：＝. 知识点二、原子的核式结构模型 1．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”，如图 知识点三、α粒子散射实验 (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中． (2)实验现象 ①绝大多数的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进； ②少数α粒子发生了大角度偏转；偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”． (3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型． 3．核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动． 知识点四、原子核的电荷与尺度 1．原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的． 2．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数． 3．原子核的大小：用核半径描述核的大小．一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15 m，而整个原子半径的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多． [例题1] 汤姆生对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是（　　） A．任何物质中均有电子 B．不同的物质中具有不同的电子 C．电子质量是质子质量的1836倍 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元 【解答】解：A、汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子，即电子，不同物质中的电子相同，故A正确，B错误 C、质子质量是电子质量的1836倍，故C错误 D、汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，故D错误； 故选：A。 [例题2] 关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（　　） A．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进 B．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上 C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论 D．卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了氧原子光谱的实验 【解答】解：AB、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正确； C、卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，解释了α粒子散射实验的现象，故C正确； D、是玻尔提出来玻尔理论很好地解释了氧原子光谱的实验，故D错误。 本题选择不正确的， 故选：D。 [例题3] 如图所示为卢瑟福和他的同事们做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，观察到屏上的闪光次数最多的是（　　） A．A位置 B．B位置 C．C位置 D．D位置 【解答】解：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多。说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷。放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少。放在C位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少。放在D位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少。故A正确，BCD错误； 故选：A。 [例题4] 下列对原子结构的认识中，不正确的是（　　） A．原子中绝大部分是空中，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力 C．原子的全部正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里 D．原子核的直径大约为10﹣10m 【解答】解；A、原子中绝大部分是空中，原子核的体积很小，但是因为核外的电子虽然所占体积很大，质量却是很小，所以几乎整个原子所有的质量都集中到了原子核上，故AC正确； B、电子在核外绕核旋转，所需要的向心力由原子核对电子的库仑力提供，故B正确； D、原子核的直径大约为10﹣15m，故D错误。 本题选错误的故选：D。 [例题5] 如图所示，α粒子散射实验中，移动显微镜M分别在a、b、c、d四个位置观察，则（　　） A．在a处观察到的是金原子核 B．在b处观察到的是电子 C．在c处能观察到α粒子 D．在d处不能观察到任何粒子 【解答】解：α粒子散射实验是用α粒子轰击金属箔，观察到的现象是绝大多数的α粒子穿过金属箔后基本上仍沿原来的方向继续前进，有少数的α粒子运动轨迹发生了较大的偏转，极少数的发生α粒子甚至被反弹，沿原路返回。实验中用显微镜观察到的实际上是α粒子的。 A、在a处观察到是未发生偏转的α粒子，故A错误； BC、在bc处观察到是发生大角度偏转的α粒子，故B错误，C正确； D、极少数偏转的角度甚至大于90°，在d处能观察到α粒子，故D错误。 故选：C。 [例题6] （多选）α粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．荧光屏在B位置的亮斑比A位置多 B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少 D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 【解答】解：AC．根据α粒子散射实验现象，大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，可知荧光屏在B位置的亮斑比A位置少，荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，故A错误，C正确； BD．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，故B正确，D错误； 故选：BC。 [练习1] （多选）如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是（　　） A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点 B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里 D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小 【解答】解：A、如果偏转线圈中没有电流，不产生磁场，则电子束将沿直线打在荧光屏正中的O点。故A正确。 B、要使电子束打在荧光屏上A点，电子束所受的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向外。故B错误。 C、要使电子束打在荧光屏上B点，电子束所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该垂直纸面向里。故C正确。 D、要使电子束在荧光屏上的位置由B向A点移动，电子在偏转磁场中运动的半径先增大后减小，则电子在磁场中圆周运动的半径公式r分析得知，偏转磁场强度应该先由大到小，再由小到大。故D错误。 故选：AC。 [练习2] （多选）如图所示为卢瑟福和他的同事们做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四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是（　　） A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 C．卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象肯定了汤姆孙的“枣糕模型” D．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 【解答】解：AB、在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至超过90°，所以荧光屏和显微镜放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，放在C、D位置时，屏上仍可以观察到闪光，只是次数较放在A和B位置时少，故屏上观察不到闪光是错误的，故A正确，B错误； CD、卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的现象，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，故C错误，D正确。 故选：AD。 [练习3] （多选）卢瑟福对α粒子散射实验的解说是（　　） A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中的电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力主要是库仑力 C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍眼原来的方向前进 D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子 【解答】解：A、使α粒子产生偏转的力主要是原子核对α粒子的库仑力的作用，故A错误，B正确； C、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，故C正确； D、离原子核近的α粒子受到的原子核对它的库仑力就大，能产生大角度偏转，故D正确。 故选：BCD。 [练习4] 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10﹣10 m D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转 【解答】解：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），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的正确性，故A错误B正确； C、本实验无法估算出原子核的直径，故C错误； D、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； 故选：B。 [练习5] 如图所示为汤姆孙阴极射线管的构造简图，将两极间加有一定电压的阴极射线管置于U形磁铁两极之间，分析左端射入的电子束可知（　　） A．增大加速电压，观察到的偏转现象将更加明显 B．减小磁感应强度，观察到的偏转现象将更加明显 C．电子束向下偏转 D．若将粒子源更换为α粒子源，磁场中粒子束偏转方向不变 【解答】解：A、由带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力有qvB＝m 可知半径为R 以及带电粒子在电场中加速时：qU 可知增大加速电压，则粒子的动能增大，粒子的半径增大，偏转将不明显，故A错误； B、由公式：R，可知减小磁感应强度，半径增大，观察到的偏转现象将不明显，故B错误； C、电子从阴极射向阳极，根据左手定则，磁感线穿入手心，四指指向电子运动的反方向，洛伦兹力的方向向下，则电子束向下偏转，故C正确； D、若将粒子源更换为α粒子源，根据由左手定则可知，α粒子束偏转方向与电子束偏转方向相反，故D错误。 故选：C。 [练习6] （多选）如图所示是汤姆逊的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是（　　） A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点 B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 【解答】解：A、若在D1、D2之间不加电场和磁场，由于惯性，阴极射线应打到最右端的P1点，故A正确； B、C、阴极射线是电子流，带负电；若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，电场力向上，故阴极射线应向上偏转，故B错误，C正确； D、若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向下，故向下偏转，故D错误； 故选：AC。 [练习7] （多选）阴极射线管及方向坐标如图所示，电子束从阴极射出，直线射出狭缝掠射到荧光屏上，显示出电子束的径迹，以下偏转情况判断正确的是（　　） A．在阴极射线管中加一个方向向上的电场，射线向上偏转 B．在阴极射线管中加一个方向向下的电场，射线向上偏转 C．在阴极射线管中加一个方向向前的磁场，射线向上偏转 D．在阴极射线管中加一个方向向后的磁场，射线向上偏转 【解答】解：AB、电子带负电，受电场力与电场线方向相反，如果加一个方向向上的电场，则电子受到的电场力方向向下，射线向下偏转；如果加一个方向向下的电场，电子受到的电场力方向向向上，射线向上偏转，故A错误，B正确； CD、在阴极射线管中施加一个方向向前的磁场时，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向上，因此会向上偏转，反之，加一个方向向后的磁场，射线向下偏转，故C正确，D错误。 故选：BC。 [练习8] 在19世纪末发现电子后，美国物理学家密立根在1907﹣1913年间进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量。密立根并没有直接测量电子的电荷量，而是测定很小的带电油滴所带的电荷量，他发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍，于是称这一数值e为基本电荷量。 如图所示，两块完全相同的金属极正对着水平放置，板间的距离为d用喷雾器将油滴从小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电，在电场中受静电力的作用。当质量为m微小带电油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比，油滴的重力不可忽略。 两板间不加电压时，可以观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离s所用时间为t1；当两板间加电压U（上极板的电势高）时，可以观察到同一油滴改做竖直向上的匀速运动，通过距离s所用时间为t忽略空气浮力，重力加速度为g。 （1）判断上述油滴的电性，要求说明理由； （2）求上述油滴所带的电荷量Q； （3）用X射线照射极板空间可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作，测量出油滴的电荷量Qi如下表所示。如果存在基本电荷，请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e（保留到小数点后两位）。 实验次序 1 2 3 4 5 电荷Qi（10﹣18） 0.95 1.10 1.41 1.57 2.02 【解答】解：（1）油滴在电场力、空气阻力、重力的作用下保持平衡，根据平衡条件，电场力向上，场强向下，故油滴带负电荷； （2）无电场时，重力和阻力平衡，有：mg＝k 有电场时，油滴在电场力、空气阻力、重力的作用下保持平衡，有：mg+kEQ 其中：E 联立解得：Q （3）在进行了几百次测量以后，密立根得出：油滴所带的电荷量虽不同，但都是1.54×10﹣19C的整数倍。 [练习9] 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求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，r为距点电荷的距离。α粒子质量为6.64×10﹣27kg）。 【解答】解：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： 所以：d2.7×10﹣14m。 答：α粒子与金原子核间的最近距离为2.7×10﹣14m。 [练习10] 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就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，金原子的电荷数为79。已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝k，r为带电粒子到点电荷的距离，α粒子质量为6.64×10﹣27kg，静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2，α粒子的电荷量是电子的2倍，e＝1.6×10﹣19C。 求该α粒子与金原子核之间的最小距离。 【解答】解：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：k 所以：d≈2.7×10﹣14m。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$