4.3 原子的核式结构模型 同步练习-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 该同步练习通过A、B、C三级分层设计，以选择、计算、估算题型递进，覆盖原子的核式结构模型核心知识点，实现从基础概念到科学思维、科学探究的素养提升。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级|电子发现、α粒子散射实验、核式结构模型基础概念|9道选择题，聚焦单一知识点辨析，如阴极射线性质（题1）、α粒子散射现象（题5-7），夯实物理观念| |B级|阴极射线管应用、α粒子轨迹分析、电子比荷计算|3道题（选择+计算），综合实验与理论，如α粒子散射轨迹判断（题11）、类平抛运动计算（题12），培养科学推理| |C级|金原子核半径估算|1道综合估算题，结合能量观念与模型建构（题13），提升科学探究与质疑创新能力|

3　原子的核式结构模型 A级 必备知识基础 一、电子的发现 1.关于阴极射线,下列说法正确的是(　　) A.阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象 B.阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流 C.阴极射线管中的高电压是为了使电子加速 D.阴极射线管中的高电压是为了使电子偏转,使实验现象更明显 2.通过对下列哪个实验现象的研究提出了原子的核式结构模型(　　) A.光电效应 B.黑体辐射实验 C.α粒子散射实验 D.康普顿效应 3.如图所示,一只阴极射线管左侧不断有电子射出,若在管的正下方平行放置一通电直导线AB,发现射线径迹向下偏,则(　　) A.导线中的电流由A流向B B.导线中的电流由B流向A C.若要使射线的径迹往上偏,可以通过改变AB中的电流大小来实现 D.射线的径迹与AB中的电流方向无关 4.密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接,板间电压为U,形成方向竖直向下、电场强度大小为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,若此悬浮油滴的质量为m,重力加速度为g,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 二、α粒子散射实验 5.(2025泰州期末)如图为用α粒子轰击金箔来研究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 6.(2025南通模拟预测)如图所示是α粒子散射实验装置,实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察,相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是(　　) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 7.如图所示的是α粒子散射实验的情境,图中实线表示α粒子的运动轨迹。关于α粒子散射实验,下列说法正确的是(　　) A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子 B.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大 C.根据α粒子散射实验可以估算原子的大小 D.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 三、原子的核式结构模型 8.关于原子结构,下列说法正确的是(　　) A.原子中的原子核很小,核外很“空旷” B.原子核半径的数量级是10-10 m C.原子的全部电荷都集中在原子核里 D.原子的全部质量都集中在原子核里 9.关于原子结构的认识历程,下列说法正确的有(　　) A.J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B.J.J.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷量 C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小的现象 D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度的偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 B级 关键能力提升 10.J.J.汤姆孙的阴极射线管的示意图如图所示,下列说法正确的是(　　) A.若在D1、D2两极板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、D2两极板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、D2两极板之间加上竖直向上的电场,则阴极射线应向上偏转 D.若在D1、D2两极板之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转 11.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,那么该原子核的位置(　　) 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 12.如图所示,电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中,出电场时打在屏上P点,经测量O'、P的距离为Y0,求电子的比荷。 C级 学科素养培优 13.1909年英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿做了用α粒子轰击金箔的实验,他发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数α粒子却发生了较大角度的偏转,极少数α粒子偏转角度超过了90°,几乎被“撞了回来”,这就是α粒子散射实验。为了解释这个结果,卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型,在原子的中心有一个很小的核,叫作原子核,几乎原子的全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。请你利用α粒子散射实验结果估算金原子核半径的大小(结果保留一位有效数字)。(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v=1.6×107 m/s,电子电荷量e=1.6×10-19 C) 参考答案 1.C　 解析 阴极射线是在真空管内由负极放出的高速电子流,A、B项错误;阴极射线管中的高电压是为了使电子加速,C项正确,D项错误。 2.C　 解析 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的研究提出了原子的核式结构模型。故选C。 3.B　 解析 由于AB中通有电流,在阴极射线管中产生磁场,电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转,由左手定则可知,阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里,根据安培定则可知,AB中的电流方向应为从B流向A。当AB中的电流方向变为从A流向B时,AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外,电子所受的洛伦兹力方向变为向上,射线的径迹变为向上偏转。改变电流的大小,不能改变射线径迹的偏转方向,所以选项B正确。 4.C　 解析 油滴静止不动,则油滴受到向上的静电力,题图中平行板电容器上极板带正电,下极板带负电,故板间电场强度方向竖直向下,则油滴带负电,A项错误;根据平衡条件,有mg=q,故q=,B项错误;根据平衡条件,有mg=qE,当增大电场强度时,静电力增大,则悬浮油滴将向上运动,C项正确;不同油滴所带的电荷量虽不相同,但都是电子电荷量的整数倍,D项错误。 5.C　 解析 α粒子的贯穿本领弱,为了使得实验现象明显,该实验不能在空气中进行,需要在真空中进行,故A项错误;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碰撞引起的,故B项错误;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项正确;α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的,故D项错误。 6.A　 解析 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甲位置时,相同时间内观察到屏上的闪光点最多。故选A。 7.D　 解析 卢瑟福在α粒子散射实验中没有发现电子,A项错误;题图中大角度偏转的α粒子的电场力先做负功,后做正功,则其电势能先增大后减小,B项错误;根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小,C项错误;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项正确。 8.A　 解析 原子中的原子核很小,核外很“空旷”,A项正确;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,B项错误;原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,核外电子带负电且具有一定质量,C、D项错误。 9.D　 解析 J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的,故A项错误;密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷量,故B项错误;卢瑟福提出的原子核式结构模型解释了原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量,故C项错误;α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度的偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据,故D项正确。 10.A　 解析 实验证明,阴极射线是高速电子流,它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧,选项B、C错误;加上磁场时,电子在磁场中受洛伦兹力作用,要发生偏转,选项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,选项A正确。 11.A　 解析 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;如果原子核在②③区域,α粒子会向①区域偏;如果原子核在①区域,可能会出现题图所示的轨迹,故A项正确。 12. 解析 由于电子进入电场中做类平抛运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,满足Y0=at2=×2=,则。 13.4×10-14 m 解析 当α粒子的速度减为零时,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=,得r=,代入数据得r≈4×10-14 m。 学科网（北京）股份有限公司 $