4.3 原子的核式结构模型 同步课时练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦原子物理核心内容，以"基础概念→现象分析→实验探究"为巩固路径，通过分层设计培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|阴极射线偏转/α粒子散射实验结论|单选形式直接考查物理观念，如第1题电场磁场对电子的作用| |提高层|核式结构模型/电场力做功/轨迹分析|结合运动与相互作用观念，如第5题α粒子动能与电势能变化分析| |综合层|密立根实验/电子比荷计算|通过计算题培养科学探究能力，如第14题磁聚焦法实验推导|

4.3原子的核式结构模型 同步课时练 错题记录： 学科网（北京）股份有限公司 1.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现一条亮线（如图），要使该亮线向z轴正方向偏移，可加上( ) A.沿z轴正方向的磁场 B.沿y轴负方向的磁场 C.沿z轴正方向的电场 D.沿y轴负方向的电场 2.α粒子散射实验装置如图所示.关于该实验现象及得出的结论，下列说法正确的是( ) A.该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是正确的 B.大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响 C.占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内 D.原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中 3.通过α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：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.下列说法正确的是( ) A.实验时，应将α粒子放射源、金箔及荧光屏置于真空中 B.电子对α粒子速度大小和方向的影响不可忽略 C.绝大多数α粒子运动方向几乎不变，是由于原子是电中性的 D.当α粒子距离正电体很近时，发生大角度偏转是由于受到撞击而反弹 4.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 5.卢瑟福根据α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α粒子的运动径迹。在α粒子从A运动到B，再运动到C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.静电力对其先做负功后做正功，总功等于0 D.加速度先变小后变大 6.如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则( ) A.α粒子在M点的速率比在Q点的大 B.在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低 C.三点中，α粒子在N点的电势能最大 D.若α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功 7.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，那么该原子核可能位于( ) A.①区域 B.②区域 C.③区域 D.④区域 8.通过如图所示的实验装置，卢瑟福建立了原子核式结构模型。实验时，若将荧光屏和显微镜分别放在位置1、2、3、4，则能观察到最多粒子数量的位置是( ) A.位置1 B.位置2 C.位置3 D.位置4 9.（多选）1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，汤姆孙也被称为“电子之父”.下列关于电子的说法正确的是( ) A.汤姆孙通过对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流的结论，并求出了阴极射线的比荷 B.汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子 C.电子质量是质子质量的1836倍 D.汤姆孙通过对不同材料做成的阴极发出的射线及光电效应等现象的研究，推断出电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 10.（多选）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 11.（多选）一个阴极射线管的两个电极之间加上高压电后，就会在旁边的荧光屏上看到一条亮线。将条形磁铁一端从后面靠近阴极射线管时亮线向下偏转，如图甲所示；再将该条形磁铁另一端从前面靠近阴极射线管，如图乙所示。下列说法正确的是( ) A.图甲中靠近阴极射线管的是条形磁铁的S极 B.图甲中阴极射线中的电子偏转过程中速率减小 C.图甲中阴极射线管P端与电源负极相连 D.图乙中阴极射线管中的亮线将向上偏转 12.（多选）如图所示为汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( ) A.若在之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的点 B.若在之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C.若在之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D.若在之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 13.物理学家密立根通过研究带电油滴在平行金属板间的运动，比较准确地测定了元电荷。其实验原理可简化为如图所示的模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为U的恒定电源两极相连，平行金属板A、B间距为d，两板间存在竖直方向的匀强电场，喷雾器喷出带同种电荷的油滴，少数油滴通过金属板A的小孔进入平行金属板间，油滴进入金属板间后，有的油滴刚好悬浮不动。 （1）已知金属板A带正电，金属板B带负电，则平行金属板A、B间的电场方向_________（填“竖直向上”或“竖直向下”），油滴带_________（填“正电”或“负电”）。 （2）若已知两板间的电场强度大小为，悬浮油滴的质量为m，重力加速度大小为g，忽略空气对油滴的影响，则悬浮油滴带的电荷量为________。 （3）现在公认的元电荷的值________C。 14.如图为磁聚焦法测量电子比荷的装置示意图。在抽成真空的玻璃管中装有热阴极（能发射电子的电极）K和有小孔的阳极A。在A、K之间加一电压，对电子进行加速，电子由阳极小孔高速射出；在电容器C的两极板间加一不大的交变电场，使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的微小偏转，可认为所有电子从同一点离开电容器，在电容器右侧和荧光屏之间加一水平方向的匀强磁场，进入磁场的电子会沿不同的螺旋线运动，每绕行一周后都会到达同一位置聚焦，适当调节磁感应强度的大小，可使电子流的焦点落在荧光屏S上。已知加速电压的大小为，电容器右端到荧光屏的水平距离为l，匀强磁场的磁感应强度大小为B，假设电子在磁场中仅绕行一周就刚好打在荧光屏上，请根据以上条件及所学的知识求电子的比荷。（不计电子所受的重力和电子间的相互作用） 错题记录： 学科网（北京）股份有限公司 答案以及解析 1.答案：B 解析：若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向沿y轴正方向，则亮线不会向z轴正方向偏移，故A错误；若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向沿z轴正方向，则亮线向z轴正方向偏移，故B正确；若加一沿z轴正方向的电场，电子受沿z轴负方向的电场力作用，则亮线向z轴负方向偏移，故C错误；若加一沿y轴负方向的电场，电子受沿y轴正方向的电场力作用，则亮线不会向z轴正方向偏移，故D错误. 2.答案：C 解析：汤姆孙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，卢瑟福设计了α粒子散射实验，证明原子中带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分，而且集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“枣糕模型”是错误的，故A、D错误，C正确；α粒子散射实验中，大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向没有受到较大的影响，故B错误. 3.答案：A 解析：α粒子穿透能力弱，若在空气中会被吸收，无法到达荧光屏，因此实验需在真空中进行，故A正确；α粒子质量约为电子质量的7300倍，碰撞时电子对其速度影响可忽略，故B错误；绝大多数α粒子未偏转是因为正电体很小，当α粒子进入原子区域后，大部分离正电体很远，受到的库仑斥力很小，而非由于原子是电中性的，故C错误；大角度偏转由正电体对α粒子的库仑斥力引起，而非由于受到撞击而反弹，故D错误. 4.答案：D 解析：电子质量很小，α粒子与电子碰撞，运动方向几乎不改变，选项A错误；绝大多数α粒子运动方向不发生改变，少数发生了大角度偏转，选项B错误；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”，选项C错误；该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子核上，选项D正确. 5.答案：C 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α粒子从A运动到B的运动轨迹，可知静电力做负功，α粒子动能减小，电势能增大；从B运动到C，静电力做正功，α粒子动能增大，电势能减小；A、C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。等势线密集的位置场强比较大，则A、B、C三点的电场强度大小的关系为，场强越大则所受电场力越大，粒子加速度越大，故α粒子的加速度先变大后变小，故D错误。 6.答案：C 解析：重原子核带正电，根据正点电荷的电势分布可知，在离原子核越远的位置，其电势越低，所以在重核周围产生的电场中，Q点的电势比M点的低，B错误；三点中N点离O点最近，电势最高，所以α粒子在N点电势能最大，C正确；若α粒子从M点运动到Q点，有，由于Q点的电势比M点的低，即，则电场力对它做的总功为正功，所以α粒子的动能增大，则α粒子在M点的速率比在Q点的小，A、D错误. 7.答案：A 解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，正电荷全都集中在原子核内，α粒子带正电，根据同种电荷相互排斥，结合α粒子做曲线运动，合外力的方向应指向运动轨迹的凹侧，可知①区域符合题意，故A正确. 8.答案：D 解析：在卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大部分α粒子沿原路径通过，少数α粒子发生了大角度偏转，极少数发生了反弹，根据题图可知，显微镜放在位置4时，观察到的是沿原路径通过的粒子，可知位置4处观察到的粒子数量最多，故D正确。 9.答案：AD 解析：汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况判断出阴极射线本质上是带负电的粒子流，并求出了比荷，从而发现了电子，故A正确，B错误；电子质量是质子质量的，故C错误；汤姆孙发现用不同材料的阴极做实验研究阴极射线时均发出同一种粒子——电子，这就说明电子是比原子更基本的物质单元，而对光电效应等现象的研究更加验证了这一点，故D正确. 10.答案：BC 解析：根据α粒子散射实验现象，绝大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生了大角度偏转，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，选项A错误，C正确；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，而不是质量分布均匀，选项B正确，D错误. 11.答案：AC 解析：因电子从左向右运动，电子束向下偏转，由左手定则可知，磁场方向应该垂直纸面向里，条形磁铁的S极靠近阴极射线管，故A正确；电子在磁场中受洛伦兹力而偏转，洛伦兹力的方向总是与电子的运动方向垂直，洛伦兹力不做功，电子的速率不变，故B错误；阴极射线管的两个电极加上高压电后，电子从阴极射向阳极，因此题图甲中阴极射线管P端与电源负极相连，故C正确；将该条形磁铁另一端，即N极从前面靠近阴极射线管，根据左手定则可知题图乙中阴极射线管中的亮线将向下偏转，故D错误。 12.答案：AC 解析：实验证明，阴极射线是电子流，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，B错误，C正确；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转， D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，应打到最右端的点，A正确， 13.答案：（1）竖直向下；负电 （2） （3）（也正确） 解析：（1）根据电场线起于正电荷终于负电荷可知，平行金属板A、B间的电场方向竖直向下。悬浮油滴在两极板间受力平衡，则油滴所受的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，所以油滴带负电。 （2）悬浮油滴在两极板间受力平衡，则有，即。 （3）在密立根之后，人们又做了许多测量，现在公认的元电荷的值。 14.答案： 解析：电子在A、K之间加速，有 设进入磁场时电子垂直磁场的分速度大小为，平行磁场方向的分速度大小为 由题意可知 满足 可证电子回旋周期 故电子在磁场中做螺旋运动的螺距 可得 $