第四章 第三节 原子的核式结构模型-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂教师用书word（人教版）

本讲义聚焦原子的核式结构模型核心知识点，系统梳理电子的发现（含阴极射线、汤姆孙实验及密立根油滴实验）、α粒子散射实验现象与结论，以及卢瑟福核式结构模型的建立过程，构建从原子可分到核式结构的完整知识脉络。 该资料以实验探究为主线，通过油滴实验受力分析、α粒子散射轨迹讨论等环节，培养学生模型建构与科学推理的科学思维，结合分层练习题（基础达标、能力提升），课中辅助教师解析抽象概念，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第三节　原子的核式结构模型 学习目标 核心素养 1.知道阴极射线是由电子组成的，知道电子的质量和电荷量． 2．知道电子是原子的组成部分，知道原子是中性的． 3．知道卢瑟福的α粒子散射实验的结果及原子核式结构模型． 4．知道原子和原子核的大小数量级. 1.物理观念：电子、阴极射线、卢瑟福的核式结构模型． 2．科学思维：能用电子的理论、α粒子散射实验及核式结构解决相关问题． 3．科学方法：实验法、模型法、假设法. [知识点1]　电子的发现　 1．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　. 2．汤姆孙的探究方法及结论 (1)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． (2)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． (3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子　大致相同　，而质量比氢离子　小得多　，后来组成阴极射线的粒子被称为　电子　. 3．汤姆孙的进一步研究 汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了　电子　是原子的组成部分． 4．电子的电荷量及电荷量子化 (1)电子电荷量：1910年前后由　密立根　通过著名的　油滴实验　得出，电子电荷的现代值为e＝　1.602×10－19 C　. (2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是　e的整数倍　. (3)电子的质量：me＝9.109 383 56×10－31 kg，质子质量与电子质量的比＝　1_836　. 说明：阴极射线实质是带负电的电子流． [知识点2]　原子的核式结构模型　 1．α粒子散射实验 (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　镶嵌在球中． (2)α粒子散射实验 ①实验装置：α粒子源、　金箔　、放大镜和　荧光屏　. ②实验现象： a．绝大多数的α粒子穿过金箔后　仍沿原来　的方向前进． b．少数α粒子发生了　大角度　的偏转． c．极少数α粒子的偏转角　大于　　90°　，甚至有极个别α粒子被反弹回来． 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． 2．卢瑟福的核式结构模型 核式结构模型 1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫　原子核　.它集中了原子全部的　正电荷　和几乎全部的　质量　，　电子　在核外空间运动． [知识点3]　原子核的电荷与尺度　 说明：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的． [自我检测] 1．思维辨析 (1)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．( √ ) (2)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．( × ) (3)α粒子散射实验中，大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹．( × ) (4)原子中所有正电荷都集中在原子核内．( √ ) 2．基础理解 图甲是汤姆孙的“枣糕模型”，图乙是α粒子散射实验装置．结合两模型思考下列问题： (1)汤姆孙提出的原子结构模型成功之处在哪里？ (2)图乙中各部分的作用是什么？ 提示：(1)汤姆孙的原子结构模型认为正电荷均匀分布在球体内，电子镶嵌其中，正负电荷电量相等，可以解释原子呈电中性的问题，汤姆孙的原子结构模型为我们揭开原子结构研究的序幕． (2)放射源放出快速运动的α粒子，α粒子通过金箔时被散射，打在荧光屏上发出荧光，可通过带有荧光屏的放大镜进行观察，在水平面内转动放大镜，可观察不同方向和不同位置的通过金箔散射的α粒子数量． 电子的发现 ◆[探究导引] 电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的．油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力． 试探究：1.如何判定油滴的电性？ 2．调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量q为多少？ 提示：1.因要求油滴匀速运动，电场力与重力平衡，而电场上端为正极，故油滴带负电． 2．由平衡条件知m1g＝q，得q＝. ◆[探究归纳] 1．对阴极射线本质的认识——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． 2．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的变化和电场的情况确定带电的性质． (2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质． 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． 4．带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e. [例1]　如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为l1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为l2. (1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式． 思路点拨：(1)在复合场中洛伦兹力与电场力是一对平衡力． (2)由类平抛规律及运动学公式可得表达式． [解析]　(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝e，得v＝ 即打到荧光屏O点的电子速度的大小为. (2)由d＝2＋·可得 ＝＝. [答案]　(1)　(2) [规律方法] 巧妙运用电磁场测定电子比荷 (1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE＝qvB，可以测出电子速度的大小． (2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和． ◆[跟踪训练] 1．(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　) A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧 B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量 解析：AD　[阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，选项A正确；由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，选项B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，选项C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根，选项D正确．] 对α散射实验的理解 ◆[探究导引] 如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图 试探究：(1)该实验中为什么用金箔作靶子？ (2)当把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，哪个位置相同时间内观察到屏上的闪光次数最多？ 提示：(1)金的延展性好，可以做得很薄而且金的原子序数大，产生的库仑斥力大，偏转明显． (2)在A处相同时间内观察到屏上的闪光次数最多． ◆[探究归纳] 1．装置 放射源、金箔、荧光屏等，如图所示． 2．现象及解释 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进．大多数α粒子离金原子核较远． (2)少数α粒子发生较大的偏转．发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大． (3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.正对或基本正对着金原子核入射的α粒子在库仑斥力作用下先减速至较小速度然后反向加速远离金原子核． 3．实验的注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过． (3)使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄．另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金核间的库仑斥力大，偏转明显． [例2]　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，其中符合实验事实的是(　　) [解析]　α粒子与原子核相互排斥，运动轨迹与原子核越近，库仑斥力越大，运动方向变化越明显，故C正确． [答案]　C [规律方法] (1)分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为． (2)α粒子散射实验是得出原子核式结构模型的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对α粒子散射实验的理解 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 解析：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)，根据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的正确性，故A错误，B正确；原子核的直径数量级为10－15 m～10－14 m，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，α粒子与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误．] [训练角度2]　对实验现象的理解 3．(多选)在α粒子散射实验中，我们并没有考虑α粒子跟电子的碰撞，这是因为(　　) A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它 B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小可以忽略 C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消 D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零 解析：BD　[α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰，α粒子几乎不损失能量，B正确，A错误；电子在核外均匀分布，对α粒子的库仑引力的合力几乎为零，不会改变α粒子的运动轨迹，D正确；α粒子跟各个电子碰撞的效果不会相互抵消，C错误．] 　 　原子的核式结构模型与原子核的组成 ◆[探究导引] 试利用α粒子散射实验结果估算金原子核的半径大小(保留一位有效数字，下列公式或数据中的物理量已知：点电荷的电势U＝，k＝9.0×109 N·m2/C2，金原子序数为79，α粒子质量mα＝6.64×10－27 kg，α粒子速度ν＝1.6×107 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C)． 提示：当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小，约等于金原子核的半径．此过程中α粒子的动能转化为电势能． 由mαv2＝，解得金原子核的半径r＝. 代入数据解得金原子核的半径r＝4×10－14 m. ◆[探究归纳] 1．原子的核式结构与原子的枣糕模型的根本区别. 核式结构 枣糕模型 原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内 2.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． 3．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． 4．原子半径的数量级是10－10 m，原子核半径的数量级是10－15 m，两者相差10万倍之多． [例3]　(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是(　　) A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小 B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力 C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里 D．原子核的直径约是10－10 m 思路点拨：(1)原子中心有很小的原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量． (2)电子在核外绕核运动． [解析]　由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，选项A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，选项B正确；原子核半径的数量级是10－15 m，原子半径的数量级是10－10 m，选项D错误． [答案]　AB ◆[跟踪训练] 4．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是(　　) A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力 B．使α粒子产生偏转的力是库仑力 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粒子仍沿原来的方向前进 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 解析：BCD　[原子核带正电，与α粒子之间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错误，B正确；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远，因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D正确．] 金箔 金箔是用黄金锤成的薄片．黄金由于具有良好的延展性和可塑性，一两(31.25克)纯金可锤成万分之一毫米厚、面积为16.2平方米的金箔，即一克黄金可以打制成约0.5平方米的纯金箔，厚度为0.12 μm. 金箔标准规格为9.33 cm*9.33 cm，其他常用规格还有8 cm*8 cm、10.9 cm*10.9 cm、4.5 cm*1.5 cm、2.75 cm*2.75 cm. 最早发现制作金箔的是古埃及尼罗河流域，在中国金箔是中华民族传统的工艺品，源于东晋，成熟于南朝，流行于宋、齐、梁、陈，南京是中国金箔的发源地．如今南京是世界最大的金箔生产中心.2006年5月，南京金箔锻制技艺被国务院列为第一批国家级非物质文化遗产名录． [典例展示]　(多选)关于α粒子散射实验装置，下列说法正确的是(　　) A．实验装置应放在真空中 B．金箔的厚度对实验无影响 C．如果把金箔改为铝箔，更不容易观察到大角度散射现象 D．实验时，金箔、荧光屏和显微镜均能在圆周上运动 [解析]　实验装置必须在真空进行，否则α粒子会电离空气，造成实验现象不明显，故A正确；金箔厚度太大，α粒子就不能穿透了，所以不可以太厚，故B错误；如果不用金箔改用铝箔也会发生散射现象，但铝原子核质量较小，α粒子受到的作用力较小，难以观察到大角度散射，同时由于铝的延展性不如金好，不可以做到很薄，同样也不容易观察到大角度散射现象，故C正确；实验时，荧光屏和显微镜均能在圆周上运动，金箔则不能，否则α粒子可能打不到金箔，故D错误． [答案]　AC 1．(阴极射线)(多选)已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是(　　) A．阴极射线管内的高电压不能够对其加速而增加能量 B．阴极射线通过偏转电场不会发生偏转 C．阴极射线通过磁场方向一定不会发生改变 D．阴极射线通过偏转电场能够改变方向 解析：ABC　[因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X射线不产生作用力，故选项A、B、C正确．] 2．(电子的发现)(多选)关于电子的发现，下列叙述中正确的是(　　) A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的 B．电子的发现，说明原子具有一定的结构 C．电子是第一种被人类发现的微观粒子 D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象 解析：BCD　[发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．] 3．(α粒子散射实验)(多选)对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有(　　) A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜 B．金箔的厚度对实验无影响 C．如果不用金箔改用铝箔，仍会发生散射现象 D．实验装置放在空气中和真空中都可以 解析：AC　[α粒子散射实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜，A正确；若金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受较大的阻碍而影响实验效果，B错误；若改用铝箔，铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍能发生，C正确；若放置在空气中，空气中的尘埃对α粒子的运动会产生影响，D错误．] 4.(α粒子散射轨迹问题)在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示．图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域．不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是(　　) A．可能在①区域 B．可能在②区域 C．可能在③区域 D．可能在④区域 解析：A　[α粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的α粒子产生斥力，故原子核不会在④区域；如原子核在②、③区域，α粒子会向①区域偏；如原子核在①区域，可能会出现题图所示的轨迹，故A正确．] 5．(电子电荷量的测定)密立根油滴实验原理如图所示．两块水平放置的金属板与电源正负极相连，板间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮的油滴的质量为m，则下列说法正确的是(　　) A．悬浮油滴带正电 B．悬浮油滴的电荷量为 C．增大电场强度，悬浮油滴将向上运动 D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍 解析：C　[油滴受竖直向下的重力和竖直向上的电场力作用而悬浮，则悬浮油滴带负电，由qE＝mg得q＝，故选项A、B错误；增大场强，则悬浮油滴所受电场力增大，合力向上，故油滴将向上运动，选项C正确；油滴的电荷量一定是电子电荷量的整数倍，选项D错误．] [基础达标练] 1．借助阴极射线管，我们看到的是(　　) A．每个电子的运动轨迹 B．所有电子整体的运动轨迹 C．真实的电子 D．错误的假象 解析：B　[借助阴极射线管，我们看到的是电子束的运动轨迹，即所有电子整体的运动轨迹，选项B正确．] 2．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的α粒子(　　) A．更接近原子核 B．更远离原子核 C．受到一个以上的原子核作用 D．受到原子核较大的冲量作用 解析：AD　[由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相互抵消，所以散射角度大的这个α粒子并不是由于受到多个原子核作用造成的，C错；由库仑定律可知，α粒子受到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错；当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对．] 3．卢瑟福在解释α粒子散射实验的现象时，不考虑α粒子与电子的碰撞影响，这是因为(　　) A．α粒子与电子之间有相互排斥，但斥力很小，可忽略 B．α粒子虽受电子作用，但电子对α粒子的合力为零 C．电子体积极小，α粒子不可能碰撞到电子 D．电子质量极小，α粒子与电子碰撞时能量损失可忽略 解析：D　[电子的质量很小，α粒子与电子相碰，运动方向不会发生明显的改变，所以α粒子和电子的碰撞可以忽略，A、B、C错误，D正确．] 4．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，关于描述α粒子的有关物理量的情况，下列说法正确的是(　　) A．动能最大 B．势能最小 C．势能最大 D．α粒子与金原子核组成的系统能量最小 解析：C　[α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两者距离减小时，库仑力做负功，故α粒子动能减小，电势能增加，A、B错误，C正确；α粒子与金原子核组成的系统能量守恒，D错误．] 5．(多选)α粒子散射实验中α粒子穿过某一金原子核附近的示意图如图所示，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是(　　) A．α粒子在A处的速度比B处的速度小 B．α粒子在B处的动能最大，电势能最小 C．α粒子在A、C两处的速度大小相等 D．α粒子在B处的速度比在C处的速度要小 解析：CD　[α粒子由A经B运动到C，由于受到库仑力的作用，α粒子先减速后加速，A错误，D正确；库仑斥力对α粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B错误；A、C处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，速度大小不变，C正确．] 6．α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹如图所示，M、N、P、Q是轨迹上的四个点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(　　) A．M点　　　　　　 B．N点 C．P点 D．Q点 解析：C　[α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，距离较近时互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同，带电粒子的加速度方向沿相应点与重金属原子核所处位置的连线且指向曲线的凹侧，故只有选项C正确．] 7．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．α粒子散射图如图所示．图中实线表示α粒子的运动轨迹，则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　) A．图中发生大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大 B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了碰撞 C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小 D．根据α粒子散射实验可以估算原子的大小 解析：C　[题图中发生大角度偏转的α粒子所受的库仑力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故A错误；α粒子反弹是因为受金原子核的库仑斥力作用，并未发生碰撞，故B错误；绝大多数α粒子沿原方向前进，说明带正电的原子核占据的空间很小，C正确；当α粒子最靠近原子核时，可以估算原子核的大小，无法估算原子的大小，D错误．] 8．(多选)阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图如图所示．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，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小 解析：AC　[偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确；由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确；由r＝知，B越小，r越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，D错误．] [能力提升练] 9．如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速作用下飞向阳极．挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹．现在用该装置做研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是(　　) A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线 B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转 C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动的径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性 D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱 解析：C　[没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直线运动，A选项错误；电子束在阴极射线管中从左到右运动，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下偏转，B选项错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，C选项正确；施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场的强弱，D选项错误．] 10．美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验．两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止． (1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有　________　. A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L (2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝　________　.(已知重力加速度为g) (3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，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，其值大约为e＝　________　C. 解析：(1)(2)平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有mg＝qE＝，得q＝，所以需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d. (3)元电荷的值大约为e＝1.6×10－19 C. 答案：(1)ABC　(2)　(3)1.6×10－19 11．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10－13 m，则α粒子离金核最近时受到的库仑力是多大？α粒子的加速度是多大？(结果保留3位有效数字．已知α粒子的电荷量qα＝2e，质量mα＝6.64×10－27 kg) 解析：α粒子离核最近时受到的库仑力为 F＝k＝k ＝9×109× N≈3.64 N α粒子的加速度大小为 a＝＝ m/s2≈5.46×1026 m/s2. 答案：3.64 N　5.46×1026 m/s2 [创新应用练] 12．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2.0×107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.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，其中k＝9.0×109 N·m2/C2，α粒子质量为6.64×10－27 kg)． 解析：当α粒子向原子核运动时，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mv2＝k 得d＝ ＝m ＝2.7×10－14 m. 答案：2.7×10－14 m 13．如图所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上．在A板的中央P点放置一个电子发射源，可以向各个方向释放电子，射出电子的初速度为v，电子打在B板上的区域面积为S.不计电子的重力，试求电子的比荷． 解析：打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动， 在垂直于电场方向做匀速运动，即r＝vt 在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即 d＝at2 电子在平行电场方向上的加速度a＝＝ 电子打在B板上的区域面积S＝πr2 由以上几式得＝. 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $