专题4.3 原子的核式结构模型（七大题型）-2024-2025学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第三册）

专题4.3 原子的核式结构模型（七大题型） 知识点1 电子的发现 知识点2 原子的核式结构模型 知识点3 原子核的电荷与尺度 题型一：发现阴极射线——电子的实验装置 题型二：密立根实验测电子的电荷量 题型三：枣糕模型 题型四：α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 题型五：α粒子射向原子核的微观分析 题型六：卢瑟福原子核式结构模型 题型七：原子与原子核半径的数量级比较 作业 巩固训练 电子 知识点1 一、阴极射线 1、实验装置 真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。 2、实验现象 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。 3、阴极射线 荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。 4、对阴极射线的认识 对阴极射线本质的认识有两种观点：①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射；②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流。 阴极射线带电性质的判断方法：①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。 二、电子的发现 1、汤姆孙的实验 英国物理学家汤姆孙使用气体放电管对阴极射线进行了一系列实验研究。 根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。 换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。 组成阴极射线的粒子被称为电子。 2、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＝1.6×10－19C。 【易混易错警示】 电子发现的意义：①电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒；②现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分；③电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。 题型一：发现阴极射线——电子的实验装置 【典例1-1】如图所示为伦琴射线管的示意图，其中E、F是两种射线，下列关于该管的说法中正确的是（    ） A．可以是低压交流电源，也可以是低压直流电源；必须是高压直流电源，且的右端为电源正极 B．射线E、F都是高速电子流 C．射线E是高速电子流，射线F是射线 D．射线E是能量很大的射线，射线F是伦琴射线 【答案】A 【详解】A．由于E1是灯丝电源，故一定是低压直流电源，由于电子在灯丝至对阴极A之间加速运动，故阴极A的电势较高，故E2必须是高压直流电源且右端为电源正源，故A正确； BCD．射线E是高速电子流，而F是高速电子流打在阴极上的金属原子中的内层电子受到激发跃迁而产生的X射线即伦琴射线，故BCD错误。 故选A。 【变式1-1】下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是（    ） A．汤姆孙的气体放电管 B．利用晶体做电子束衍射实验 C．粒子散射实验装置 D．观察光电效应 【答案】A 【详解】A图是阴极射线偏转，从而确定阴极射线是电子流，该装置是发现电子的实验装置．故A正确．B图是电子束衍射的实验，说明粒子具有波动性．故B错误．C图是粒子的散射实验，得出了原子的核式结构模型．故C错误．D图是光电效应现象的实验，该装置是提出原子的核式结构的实验装置．故D错误．故选A． 题型二：密立根实验测电子的电荷量 【典例1-2】许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。如图是科学史上一个著名的实验，以下说法正确的是（　　） A．此实验是库仑测量油滴电荷量的实验 B．此实验是法拉第测量电子电荷量的实验 C．通过此油滴实验直接测定了元电荷的数值 D．通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷 【答案】D 【详解】题图为密立根油滴实验的示意图，密立根通过油滴实验直接测定了油滴的电荷量。通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷。 故选D。 【变式1-2】如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 (     ) A．研究悬浮油滴所带电性 B．测量悬浮油滴的电荷量 C．测出了基元电荷的值 D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小 【答案】C 【详解】此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷即元电荷，故C正确。 故选C。 题型三：枣糕模型 【典例1-3】电子的发现揭示了（　　） A．原子可再分 B．原子具有核式结构 C．原子核可再分 D．原子核由质子和中子组成 【答案】A 【详解】电子的发现，不仅揭示了电的本质，而且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；故选A。 【变式1-3】汤姆孙通过对什么射线的研究，提出了原子的“葡萄干蛋糕模型”（　　） A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．阴极射线 【答案】D 【详解】汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，提出了原子的“葡萄干蛋糕模型”。 故选D。 原子的核式结构模型 知识点2 一、汤姆孙原子模型 1、模型特点 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”。 2、模型图像 在汤姆孙的原子模型中小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。 二、α粒子散射实验 1、实验装置 整个实验必须在真空中进行。金箔很薄，α粒子(He)很容易穿过。如下图所示。 2、实验结果 绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。 3、实验解释 α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的枣糕模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型。 4、实验意义 卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。 三、卢瑟福原子核式结构模型 1、内容 原子的内部有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部质量都集中在原子核内；带负电的电子绕核运动。原子的核式结构模型又被称为行星模型。 2、原子核直径数量级 原子核直径数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m，原子核的直径只相当原子直径的十万分之一。 3、核式结构对α粒子散射实验的解释 原子核很小，原子内部空间很大。α粒子穿过金箔时离核较远，受核的斥力很小，粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。 当α粒子离核较近时，才会受核的较大斥力而发生大角度偏转，而这种机会很少。 正对原子核的a粒子，会发生反弹。因原子核很小，大多数α粒子接近它的机会很少，基本上仍沿原方向运动。 发生偏转的α粒子中，大多数偏角也不大，只有极少数发生大角度偏转，个别的正对原子核运动的粒子会反弹。 散射示意图如下图所示。 【易混易错警示】 核式结构：①原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核；②电子绕核高速旋转。 枣糕模型：①原子是充满了正电荷的球体；②电子均匀嵌在原子球体内。 题型四：α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 【典例2-1】如图所示是粒子散射实验装置的示意图。从粒子源发射的粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，有少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子偏转的角度大于90°。下列说法正确的是（    ） A．粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流 B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内 C．粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对粒子的作用引起的 D．粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对粒子的库仑力引起的 【答案】D 【详解】A．粒子是从放射性物质中发射出来的氦核，A错误； B．若原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内，粒子穿过原子时受到的各方向正电荷的斥力基本上会平衡，对粒子运动的影响不会很大，不会出现大角度偏转的实验结果，B错误； C．由于电子的质量极小，其对粒子速度的影响可以忽略，C错误； D．原子核带正电，体积很小，但几乎集中了原子的全部质量，电子在核外运动，当粒子进入原子区域后，大部分离原子核很远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不变，只有极少数粒子离原子核很近，因此受到很强的库仑力，发生大角度偏转，D正确。 故选D。 【变式2-1】卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋。铅能够很好地吸收α粒子使得α粒子只能从小孔射出，形成一束很细的射线射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．α粒子碰撞到了电子会反向弹回 B．绝大多数α粒子发生了大角度偏转 C．该实验为汤姆孙的“枣糕模型”奠定了基础 D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上 【答案】D 【详解】A．电子质量很小，粒子与电子碰撞，运动方向几乎不改变。故A错误； B．绝大多数粒子方向不发生改变，少数发生了大角度偏转。故B错误； C．该实验为卢瑟福的原子的核式结构理论奠定了基础，从而否定了汤姆孙的“枣糕模型”。故C错误； D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上。故D正确。 故选D。 题型五：α粒子射向原子核的微观分析 【典例2-2】卢瑟福根据粒子散射实验，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的等势线，实线表示一个粒子的运动径迹。在粒子从运动到，再运动到的过程中，下列说法正确的是（　　） A．动能先增大后减小 B．电势能先减小后增大 C．静电力先做负功后做正功，总功等于0 D．加速度先变小后变大 【答案】C 【详解】ABC．根据卢瑟福提出的原子的核式结构模型可知，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷的电场类似。合力方向指向运动轨迹的凹侧，根据粒子从运动到的运动轨迹，可知静电力做负功，粒子动能减小，电势能增大；从运动到，静电力做正功，粒子动能增大，电势能减小；、在同一条等势线上，则静电力做的总功等于0。故AB错误，C正确； D．等势线密集的位置场强比较大，则、、三点的电场强度大小的关系，场强越大则所受电场力越大，粒子加速度越大，故粒子的加速度先变大后变小，故D错误。 故选C。 【变式2-2】如图所示，是粒子散射实验的示意图，①②③④四条轨迹分别对应4个粒子与原子核相互作用时的运动路径。已知粒子的入射速度都相等，散射后的速度大小等于初速度大小，则4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】D 【详解】散射角度大的α粒子动量变化大，所以受到原子核的冲量也大，所以4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是④。 故选D。 题型六：卢瑟福原子核式结构模型 【典例2-3】α粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为m，而整个原子半径的数量级是m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。如果把原子放大为直径是100m的球，原子核的大小相当于下列哪个物体（    ） A．一粒小米 B．一粒葡萄 C．一个乒乓球 D．一个篮球 【答案】A 【详解】由题意可知原子的半径是原子核半径的倍，如果把原子放大为直径是100m的球，同比放大后原子核的半径为 相当于一粒小米的大小。 故选A。 【变式2-3】卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是（　　） A．核电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等 C．核的质量大于核内质子的质量 D．核电荷数在数值上约是质量数的一半 【答案】D 【详解】卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数在数值上约为质量数的一半，故D正确。 故选D。 原子核的电荷与尺度 知识点3 一、原子核的电荷与尺度 1、原子内的电荷关系 原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等。 2、原子核的组成 原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。 3、原子核的大小 原子半径的数量级是，原子核半径的数量级是，两者相差10万倍之多，因而原子内部十分空旷。 【易混易错警示】 原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 质子数（Z）：等于原子的核电荷数，也是元素的原子序数。 质量数（A）：原子核的质量等于质子质量和中子质量之和，质量数就是原子核内的核子数。 中子数（A－Z）：　等于质量数(核子数)减质子数。 题型七：原子与原子核半径的数量级比较 【典例3-1】关于原子和原子核，甲同学说：“科学家真伟大，比原子还要小几十万倍的原子核他们也能揭示其内部结构”.乙同学说：“是啊!要用放大几百万倍的离子显微镜才能看见的原子，他们还能进行操作呢。”根据上述对话，如果我们将原子大小看成一个直径为l00m的操场，那么原子核的大小就相当于操场中心的（　　） A．一头大象 B．一个西瓜 C．一只苹果 D．一粒芝麻 【答案】D 【详解】因为直径为100m的操场的几十万分之一的数量级为 如果我们将原子大小看成一个直径为l00m的操场，那么原子核的大小就相当于操场中心的一粒芝麻大小。 故选D。 【变式3-1】目前，“冷冻电镜”已经能确定蛋白质分子结构中各原子的相对位置。据此推测，该电镜的测量精度至少约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】因为原子大小的数量级为，故该电镜的测量精度至少约为。 故选B。 多选题 1．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．图乙：康普顿效应说明光子具有粒子性，光子不但具有能量，还有动量 C．图丙：为电子束穿过铝箔后的衍射图样，它证实了电子具有粒子性 D．图丁：汤姆生研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流 【答案】ABD 【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A正确； B．康普顿效应说明光子具有粒子性，光子不但具有能量，还有动量，B正确； C．电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子具有波动性，C错误； D．汤姆生研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流，D正确。 故选ABD。 2．如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．油滴质量可通过天平来测量 C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量 D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍 【答案】AD 【详解】A．由图可知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A正确； B．油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B错误； C．根据油滴受力平衡可得 解得 可知要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量，故C错误； D．根据密立根油滴实验研究可知，该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D正确。 故选AD。 3．α粒子散射实验的装置如图所示。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分布均匀 【答案】BC 【详解】AC．根据粒子散射实验现象，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，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，而不是质量均匀分布，故B正确，D错误。 故选BC。 4．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）    A．少数粒子发生了大角度的偏转，极少数粒子偏转的角度大于 B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 D．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 【答案】AD 【详解】A．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。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，所以只有少数α粒子大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确； B．α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误； C．α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误； D．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，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。 故选AD。 5．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B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 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 【答案】AD 【详解】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大于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B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比A位置时少很多，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， A．由上述分析可知，A正确； B．由上述分析可知放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比A位置时少很多，B错误； C．由上述分析可知，放在C、D位置时，屏上仍可以观察到闪光，C错误； 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，D正确． 故选AD。 6．关于卢瑟福的原子核式结构，下列叙述正确的是（    ） A．原子是一个质量分布均匀的球体 B．原子的质量几乎全部集中在原子核内 C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内 D．原子直径的数量级大约是，原子核直径的数量级是 【答案】BD 【详解】AB．因为原子的质量几乎全部集中在原子核内，A错误，B正确； C．原子中，原子核带正电，核外电子带负电，C错误； D．原子半径的数量级是ｍ，原子核半径的数量级是ｍ，D正确。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题4.3 原子的核式结构模型（七大题型） 知识点1 电子的发现 知识点2 原子的核式结构模型 知识点3 原子核的电荷与尺度 题型一：发现阴极射线——电子的实验装置 题型二：密立根实验测电子的电荷量 题型三：枣糕模型 题型四：α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 题型五：α粒子射向原子核的微观分析 题型六：卢瑟福原子核式结构模型 题型七：原子与原子核半径的数量级比较 作业 巩固训练 电子 知识点1 一、阴极射线 1、实验装置 真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。 2、实验现象 感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。 3、阴极射线 荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。 4、对阴极射线的认识 对阴极射线本质的认识有两种观点：①电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射；②粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流。 阴极射线带电性质的判断方法：①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。 二、电子的发现 1、汤姆孙的实验 英国物理学家汤姆孙使用气体放电管对阴极射线进行了一系列实验研究。 根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。 换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。 组成阴极射线的粒子被称为电子。 2、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＝1.6×10－19C。 【易混易错警示】 电子发现的意义：①电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒；②现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分；③电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的。 题型一：发现阴极射线——电子的实验装置 【典例1-1】如图所示为伦琴射线管的示意图，其中E、F是两种射线，下列关于该管的说法中正确的是（    ） A．可以是低压交流电源，也可以是低压直流电源；必须是高压直流电源，且的右端为电源正极 B．射线E、F都是高速电子流 C．射线E是高速电子流，射线F是射线 D．射线E是能量很大的射线，射线F是伦琴射线 【变式1-1】下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是（    ） A．汤姆孙的气体放电管 B．利用晶体做电子束衍射实验 C．粒子散射实验装置 D．观察光电效应 题型二：密立根实验测电子的电荷量 【典例1-2】许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。如图是科学史上一个著名的实验，以下说法正确的是（　　） A．此实验是库仑测量油滴电荷量的实验 B．此实验是法拉第测量电子电荷量的实验 C．通过此油滴实验直接测定了元电荷的数值 D．通过多次实验测量，发现油滴所带的电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷 【变式1-2】如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 (     ) A．研究悬浮油滴所带电性 B．测量悬浮油滴的电荷量 C．测出了基元电荷的值 D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小 题型三：枣糕模型 【典例1-3】电子的发现揭示了（　　） A．原子可再分 B．原子具有核式结构 C．原子核可再分 D．原子核由质子和中子组成 【变式1-3】汤姆孙通过对什么射线的研究，提出了原子的“葡萄干蛋糕模型”（　　） A．α射线 B．β射线 C．γ射线 D．阴极射线 原子的核式结构模型 知识点2 一、汤姆孙原子模型 1、模型特点 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”。 2、模型图像 在汤姆孙的原子模型中小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。 二、α粒子散射实验 1、实验装置 整个实验必须在真空中进行。金箔很薄，α粒子(He)很容易穿过。如下图所示。 2、实验结果 绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，它们几乎被“撞了回来”。 3、实验解释 α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆孙的枣糕模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型。 4、实验意义 卢瑟福通过粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。 三、卢瑟福原子核式结构模型 1、内容 原子的内部有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部质量都集中在原子核内；带负电的电子绕核运动。原子的核式结构模型又被称为行星模型。 2、原子核直径数量级 原子核直径数量级为10－15 m，原子直径的数量级约为10－10 m，原子核的直径只相当原子直径的十万分之一。 3、核式结构对α粒子散射实验的解释 原子核很小，原子内部空间很大。α粒子穿过金箔时离核较远，受核的斥力很小，粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。 当α粒子离核较近时，才会受核的较大斥力而发生大角度偏转，而这种机会很少。 正对原子核的a粒子，会发生反弹。因原子核很小，大多数α粒子接近它的机会很少，基本上仍沿原方向运动。 发生偏转的α粒子中，大多数偏角也不大，只有极少数发生大角度偏转，个别的正对原子核运动的粒子会反弹。 散射示意图如下图所示。 【易混易错警示】 核式结构：①原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核；②电子绕核高速旋转。 枣糕模型：①原子是充满了正电荷的球体；②电子均匀嵌在原子球体内。 题型四：α粒子散射实验的装置、现象和结果分析 【典例2-1】如图所示是粒子散射实验装置的示意图。从粒子源发射的粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，有少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子偏转的角度大于90°。下列说法正确的是（    ） A．粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的质子流 B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内 C．粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对粒子的作用引起的 D．粒子发生大角度偏转是带正电的原子核对粒子的库仑力引起的 【变式2-1】卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋。铅能够很好地吸收α粒子使得α粒子只能从小孔射出，形成一束很细的射线射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．α粒子碰撞到了电子会反向弹回 B．绝大多数α粒子发生了大角度偏转 C．该实验为汤姆孙的“枣糕模型”奠定了基础 D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上 题型五：α粒子射向原子核的微观分析 【典例2-2】卢瑟福根据粒子散射实验，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的等势线，实线表示一个粒子的运动径迹。在粒子从运动到，再运动到的过程中，下列说法正确的是（　　） A．动能先增大后减小 B．电势能先减小后增大 C．静电力先做负功后做正功，总功等于0 D．加速度先变小后变大 【变式2-2】如图所示，是粒子散射实验的示意图，①②③④四条轨迹分别对应4个粒子与原子核相互作用时的运动路径。已知粒子的入射速度都相等，散射后的速度大小等于初速度大小，则4个粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ 题型六：卢瑟福原子核式结构模型 【典例2-3】α粒子散射可以用来估算核半径。对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为m，而整个原子半径的数量级是m，两者相差十万倍之多。可见原子内部是十分“空旷”的。如果把原子放大为直径是100m的球，原子核的大小相当于下列哪个物体（    ） A．一粒小米 B．一粒葡萄 C．一个乒乓球 D．一个篮球 【变式2-3】卢瑟福预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是（　　） A．核电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等 C．核的质量大于核内质子的质量 D．核电荷数在数值上约是质量数的一半 原子核的电荷与尺度 知识点3 一、原子核的电荷与尺度 1、原子内的电荷关系 原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等。 2、原子核的组成 原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数。 3、原子核的大小 原子半径的数量级是，原子核半径的数量级是，两者相差10万倍之多，因而原子内部十分空旷。 【易混易错警示】 原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 质子数（Z）：等于原子的核电荷数，也是元素的原子序数。 质量数（A）：原子核的质量等于质子质量和中子质量之和，质量数就是原子核内的核子数。 中子数（A－Z）：　等于质量数(核子数)减质子数。 题型七：原子与原子核半径的数量级比较 【典例3-1】关于原子和原子核，甲同学说：“科学家真伟大，比原子还要小几十万倍的原子核他们也能揭示其内部结构”.乙同学说：“是啊!要用放大几百万倍的离子显微镜才能看见的原子，他们还能进行操作呢。”根据上述对话，如果我们将原子大小看成一个直径为l00m的操场，那么原子核的大小就相当于操场中心的（　　） A．一头大象 B．一个西瓜 C．一只苹果 D．一粒芝麻 【变式3-1】目前，“冷冻电镜”已经能确定蛋白质分子结构中各原子的相对位置。据此推测，该电镜的测量精度至少约为（　　） A． B． C． D． 多选题 1．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．图乙：康普顿效应说明光子具有粒子性，光子不但具有能量，还有动量 C．图丙：为电子束穿过铝箔后的衍射图样，它证实了电子具有粒子性 D．图丁：汤姆生研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流 2．如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是（　　） A．油滴带负电 B．油滴质量可通过天平来测量 C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量 D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍 3．α粒子散射实验的装置如图所示。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分布均匀 4．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）    A．少数粒子发生了大角度的偏转，极少数粒子偏转的角度大于 B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 D．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 5．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B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 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 6．关于卢瑟福的原子核式结构，下列叙述正确的是（    ） A．原子是一个质量分布均匀的球体 B．原子的质量几乎全部集中在原子核内 C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内 D．原子直径的数量级大约是，原子核直径的数量级是 / 学科网（北京）股份有限公司 $$