3. 原子的核式结构模型（导学案）物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案围绕原子的核式结构模型展开，引导学生建立原子核、核外电子、α粒子散射等核心概念，通过“知识回顾”衔接上节光电效应的实验规律、爱因斯坦方程等内容，搭建前后知识脉络的学习支架。 以核心素养培养为特色，科学思维上通过分析α粒子散射实验与枣糕模型的矛盾，经历“发现问题—构建新模型”过程提升证据推理能力，科学探究上结合实验设计、数据归纳及“思考与讨论”“例题”，培养科学论证与模型建构能力，助力学生理解原子结构理论的发展逻辑。

第3节 原子的核式结构模型 物理观念：建立原子的核式结构模型、原子核、核外电子、α粒子散射等核心概念，从“枣糕模型”与“核式结构模型”的对比视角，理解原子的核式结构模型的基本内容，认识原子的核式结构模型对建立原子结构理论的重要意义，为后续学习原子核式结构、能级模型奠定基础。 科学思维：通过分析α粒子散射实验的现象与经典“枣糕模型”的矛盾，经历“发现问题—分析矛盾—构建新模型”的过程，理解卢瑟福原子核式结构模型提出的背景与逻辑，提升模型建构、证据推理与质疑创新的能力，体会从经典物理到原子物理的思维跃迁。 科学探究：设计并分析α粒子散射实验的原理与现象，基于实验数据与图像（如不同散射角的粒子分布规律），归纳α粒子散射实验的特点，验证核式结构模型的合理性，提升科学论证与数据分析的能力，体会科学探究中“实验现象—理论模型”的双向支撑过程。 科学态度与责任：了解卢瑟福原子核式结构模型对现代原子物理学的奠基意义，体会科学家面对实验现象与旧理论冲突时的坚持与突破，增强对科学本质的认识；联系现代科技（如粒子散射技术、核物理探测、核能利用、放射性检测），理解原子结构理论对人类社会的深远影响，树立尊重科学、勇于探索的科学态度。 1.α粒子散射实验的现象分析，原子的核式结构模型的主要内容(重点)。 2.理解卢瑟福原子核式结构模型对α粒子散射实验的解释(重点)。 3.从实验现象到理论模型的推理过程，理解核式结构模型与“枣糕模型”的本质区别(难点)。 【知识回顾】 第2节 光电效应 一、光电效应的实验规律 1.光电效应现象 (1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 从表面逸出的现象。 (2)光电子：光电效应中发射出来的 。 2.光电效应的实验规律 (1)存在 或极限频率νc： (2)存在 ： (3)存在 ： (4)光电效应具有 ： 3.光电效应经典解释中的疑难 (1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的 值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小 。 (2)光电效应经典解释 ①不应存在 频率。 ②遏止电压Uc应该与光的强弱 关。 ③电子获得逸出表面所需的能量需要的时间 实验中产生光电流的时间。 二、爱因斯坦的光电效应理论 1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为 ，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为 。 2.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν= 或Ek= 。 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 ，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的 。其中Ek为光电子的 初动能。 三、康普顿效应和光子的动量 1.康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长 λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2.康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有 。进一步揭示了光的 ，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。 3.光子的动量：p=。 四、光的波粒二象性 1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性， 效应和 效应说明光具有粒子性。 2.光子的能量ε=hν，光子的动量p=。 3.光子既有粒子性，又有波动性，即光具有 二象性。 【自主预习】 第3节 原子的核式结构模型 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.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= (保留两位有效数字)。 3.电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是 的整数倍。 4.电子的质量me= (保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为= 。 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“ 模型”。 2.α粒子散射实验： (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、 、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 中。 (2)实验现象 ① α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进； ② α粒子发生了 偏转；极少数偏转的角度甚至 ，它们几乎被“ ”。 (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 模型。 3.核式结构模型：原子中带 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。 三、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 和 组成的，原子核的电荷数就是核中的 。 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 m，而整个原子半径的数量级是 m，两者相差十万倍之多。 思考与讨论1 一、电子的发现 1.你能设计一个实验来判断哪一种观点是正确的吗？ （1）在实验中，出现什么现象说明这是一种电磁波？出现什么现象说明这是一种带电微粒？ （2）如果是带电微粒，怎么测定它的比荷？ 2.判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是什么？ 3.哪些量可以当做已知量处理？ 4.施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？怎么判断的？ 【例1】汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)电子的比荷。 思考与讨论2 二、原子的核式结构模型 1. α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。 2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。 【例2】(2024·泰州市高二期末)如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是 A.该实验可在空气中进行 B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C.卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型 D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 【例3】(2024·北京市丰台区高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是 A.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷” B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力 D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力 思考与讨论2 三、原子核的电荷与尺度 原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级为10-10m，两者的差距到底有多大呢?同学们都见过400m的标准跑道，它包含的田径场的总面积约为14619.9m²。如果把与它等面积的圆形的半径看作原子的半径，请估算原子核对应的半径约为多少? 【例4】下列对原子及原子核的认识，正确的是 A.原子由原子核和核外电子组成 B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量 C.原子核半径的数量级为10-10 m D.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷 1.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 2.在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是(　　) A.原子中存在着带负电的电子 B.正电荷在原子内是均匀分布的 C.原子只能处于一系列不连续的能量状态中 D.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 3.在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(　　) A.原子中存在着带负电的电子 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 D.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故C正确，D错误． 4.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，打在荧光屏上的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，打在荧光屏上的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 5.一种测定电子比荷的实验装置如图所示。 真空玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域。 若两极板C、 D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点； 若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点； 若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点。已知极板的长度为5.00 cm，C、 D间的距离为1.50 cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为12.50 cm, 电压U为200V，磁感应强度B为P点到O点的距离y为3.00 cm。试求电子的比荷。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 原子的核式结构模型 物理观念：建立原子的核式结构模型、原子核、核外电子、α粒子散射等核心概念，从“枣糕模型”与“核式结构模型”的对比视角，理解原子的核式结构模型的基本内容，认识原子的核式结构模型对建立原子结构理论的重要意义，为后续学习原子核式结构、能级模型奠定基础。 科学思维：通过分析α粒子散射实验的现象与经典“枣糕模型”的矛盾，经历“发现问题—分析矛盾—构建新模型”的过程，理解卢瑟福原子核式结构模型提出的背景与逻辑，提升模型建构、证据推理与质疑创新的能力，体会从经典物理到原子物理的思维跃迁。 科学探究：设计并分析α粒子散射实验的原理与现象，基于实验数据与图像（如不同散射角的粒子分布规律），归纳α粒子散射实验的特点，验证核式结构模型的合理性，提升科学论证与数据分析的能力，体会科学探究中“实验现象—理论模型”的双向支撑过程。 科学态度与责任：了解卢瑟福原子核式结构模型对现代原子物理学的奠基意义，体会科学家面对实验现象与旧理论冲突时的坚持与突破，增强对科学本质的认识；联系现代科技（如粒子散射技术、核物理探测、核能利用、放射性检测），理解原子结构理论对人类社会的深远影响，树立尊重科学、勇于探索的科学态度。 1.α粒子散射实验的现象分析，原子的核式结构模型的主要内容(重点)。 2.理解卢瑟福原子核式结构模型对α粒子散射实验的解释(重点)。 3.从实验现象到理论模型的推理过程，理解核式结构模型与“枣糕模型”的本质区别(难点)。 【知识回顾】 第2节 光电效应 一、光电效应的实验规律 1.光电效应现象 (1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 (2)光电子：光电效应中发射出来的电子。 2.光电效应的实验规律 (1)存在截止频率或极限频率νc： (2)存在饱和电流： (3)存在遏止电压： (4)光电效应具有瞬时性： 3.光电效应经典解释中的疑难 (1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小不相同。 (2)光电效应经典解释 ①不应存在截止频率。 ②遏止电压Uc应该与光的强弱有关。 ③电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间。 二、爱因斯坦的光电效应理论 1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子。 2.爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν=Ek+W0或Ek=hν-W0。 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。其中Ek为光电子的最大初动能。 三、康普顿效应和光子的动量 1.康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 2.康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量。进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。 3.光子的动量：p=。 四、光的波粒二象性 1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。 2.光子的能量ε=hν，光子的动量p=。 3.光子既有粒子性，又有波动性，即光具有波粒二象性。 【自主预习】 第3节 原子的核式结构模型 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.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)。 3.电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍。 4.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。 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”。 2.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；极少数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。 三、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。 思考与讨论1 一、电子的发现 1.你能设计一个实验来判断哪一种观点是正确的吗？ （1）在实验中，出现什么现象说明这是一种电磁波？出现什么现象说明这是一种带电微粒？ （2）如果是带电微粒，怎么测定它的比荷？ 答案 让阴极射线经过电场或磁场，可以检验其是否带电以及带电的性质；利用阴极射线在电场和磁场中的运动规律，可以计算其比荷。 2.判断阴极射线是否是带电粒子流的基本方法是什么？ 答案 让带电粒子通过电场或磁场，观察它是否偏转。如果偏转则带电，否则不带电。 3.哪些量可以当做已知量处理？ 答案 场强E，磁感应强度B，圆周运动的半径r。 4.施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷？怎么判断的？ 答案 带负电，因为场强E的方向竖直向上，而射线向下偏，说明电场力F的方向竖直向下，所以射线带负电。 【例1】汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)电子的比荷。 【解析】（1）电子以速度v进入叠加场，当电子在静电力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动时，电子将打在P1点，则电子受力平衡eE=evB 解得匀强磁场的磁感应强度大小为B= （2）撤去电场后，电子仅在磁场中偏转，如图所示  由洛伦兹力提供向心力得evB=mv2/r 由几何关系知L=rsin θ， 可得e/m=v2/ELsin θ。 思考与讨论2 二、原子的核式结构模型 1. α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。 答案 α粒子的质量大约是电子质量的7300倍，α粒子与电子碰撞时，对α粒子速度影响很小，碰撞前后，质量大的α粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现α粒子反弹现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角度散射。 2.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。 答案 按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内，由于受库仑斥力的作用，α粒子穿过原子时，受到的各个方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此对α粒子运动的影响不会很大。大部分α粒子会有小角度偏转，但不可能有大角度偏转。 【例2】(2024·泰州市高二期末)如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是 A.该实验可在空气中进行 B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C.卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型 D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 【解析】α粒子的贯穿本领弱，为了使得实验现象明显，该实验不能够在空气中进行，需要在真空中进行，故A错误；α粒子的质量远远大于电子的质量，可知，α粒子大角度散射不可能是它跟电子发生了碰撞引起的，故B错误；卢瑟福根据该实验现象中极少数α粒子发生了大角度偏转提出了原子的核式结构模型，故C正确；α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。 【例3】(2024·北京市丰台区高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是 A.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷” B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力 D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力 【解析】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，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，但卢瑟福α粒子带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的库仑斥力。故选A。 思考与讨论2 三、原子核的电荷与尺度 原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级为10-10m，两者的差距到底有多大呢?同学们都见过400m的标准跑道，它包含的田径场的总面积约为14619.9m²。如果把与它等面积的圆形的半径看作原子的半径，请估算原子核对应的半径约为多少? 答案 由圆的面积公式S=πr²可知，等面积的圆形半径为68.2m，按照原子半径和原子核半径的数量级关系可知，原子核对应的半径为0.00068m。 【例4】下列对原子及原子核的认识，正确的是 A.原子由原子核和核外电子组成 B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量 C.原子核半径的数量级为10-10 m D.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷 【解析】原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与电子的质量之和就是原子的质量，故B错误；原子半径的数量级是10-10 m，原子核是原子内很小的核，半径数量级为10-15 m，C错误；中性原子核外电子带的负电荷之和与原子核所带的正电荷相等，D错误。 1.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 【解析】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A、B错误，C正确；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。 2.在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是(　　) A.原子中存在着带负电的电子 B.正电荷在原子内是均匀分布的 C.原子只能处于一系列不连续的能量状态中 D.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 【解析】α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一粒灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变；α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故选D. 3.在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是(　　) A.原子中存在着带负电的电子 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 D.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故C正确，D错误． 【解析】原子中存在着带负电的电子，与α粒子发生大角度偏转无关，故A错误；原子的全部正电荷都集中在原子核上，不是在原子中均匀分布的，故B错误；α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量大约只有α粒子质量的七千三百分之一，α粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故C正确，D错误． 4.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，打在荧光屏上的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，打在荧光屏上的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】偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在荧光屏正中的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． 5.一种测定电子比荷的实验装置如图所示。 真空玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域。 若两极板C、 D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点； 若在两极板间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点； 若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点。已知极板的长度为5.00 cm，C、 D间的距离为1.50 cm，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为12.50 cm, 电压U为200V，磁感应强度B为P点到O点的距离y为3.00 cm。试求电子的比荷。 【解析】以 M 点为坐标原点，水平向右方向为x轴正方向，竖直向下方向为y轴正方向，建立平面直角坐标系。 (1)同时加电场、磁场时，因此 (2)只加电场，电子到达极板右边缘时，在竖直方向飞行的距离为 电子在竖直方向的速度为 电子飞出极板到达 P点时，在竖直方向经过的距离为 因此 解得 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $