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

4.3　原子的核式结构模型　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第四章 原子结构和波粒二象性 4.3　原子的核式结构模型 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第四章　原子结构和波粒二象性 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：解析版 ▎学习目标 1．了解电子发现的历程，知道阴极射线的本质是带负电的电子流，体会汤姆孙探究电子比荷和密立根油滴实验测定元电荷的科学方法。 2．了解卢瑟福 α 粒子散射实验的装置、现象和结论，理解实验否定汤姆孙“枣糕模型”并建立核式结构模型的推理过程。 3．知道原子和原子核大小的数量级（原子约 10⁻¹⁰ m、原子核约 10⁻¹⁵ m），能由对心碰撞的能量守恒估算核半径，并能联系 CRT 显像管、粒子对撞机等实例认识原子结构知识的现代价值。 ▎课标与考情 【课标要求】了解人类探索原子结构的历史，知道汤姆孙“枣糕模型”和卢瑟福原子核式结构模型的基本内容，知道 α 粒子散射实验及电子发现的意义，知道原子和原子核大小的数量级。 【考情分析】本节是原子物理的开篇，高考常以选择题形式考查 α 粒子散射实验的装置与现象、核式结构模型与枣糕模型的辨析、原子与原子核的数量级比较，常结合 CRT 显像管、密立根油滴实验、粒子对撞机等情境命题，难度中等。 ▎思维导图 4.3 原子的核式结构模型 电子的发现 阴极射线：阴极发出的带负电粒子流 汤姆孙：测比荷，发现电子（“电子之父”） 密立根油滴实验：精确测定 e＝1.6×10⁻¹⁹ C 电荷量子化：任何带电体电荷都是 e 的整数倍 电子质量 me≈9.1×10⁻³¹ kg α粒子散射实验 装置：放射源、金箔、带荧光屏的显微镜，真空环境 绝大多数 α 粒子沿原方向直线穿过 少数发生较大角度偏转 极少数偏转超过 90° 甚至被弹回 意义：否定枣糕模型，建立核式结构 核式结构模型与原子核尺度 卢瑟福模型：正电荷集中在很小的核内 核集中几乎全部质量，电子在核外绕核运动 原子半径约 10⁻¹⁰ m，核半径约 10⁻¹⁵ m 原子核电荷数＝质子数＝原子序数 对心碰撞最近距离 d≈2Ze²/(4πε0mv²) 考向一　电子的发现与阴极射线 本考向围绕电子发现的实验历程展开，重点是理解阴极射线的本质、汤姆孙测定电子比荷的实验原理和密立根油滴实验测定元电荷的方法，能由电场和磁场对阴极射线的偏转判断带电性质并进行相关计算。 考点一　电子的发现与阴极射线 ▎知识梳理 1．阴极射线：研究稀薄气体放电时，玻璃管内气体足够稀薄，阴极发出一种能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光的射线。 2．汤姆孙的探究：根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并求出这种粒子的比荷；组成阴极射线的粒子被称为电子。 3．密立根油滴实验：美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，目前公认的电子电荷值为 e＝1.6×10⁻¹⁹ C。 4．电荷的量子化：任何带电体的电荷都只能是 e 的整数倍。 5．电子质量 me≈9.1×10⁻³¹ kg，质子质量与电子质量之比约为 1836。 【实例·联系生活】老式 CRT 显像管电视机：显像管本质就是一支阴极射线管，阴极发射的电子束经偏转线圈产生的磁场控制，逐行扫描荧光屏并使其发光，从而在屏幕上重现图像。汤姆孙发现电子一百多年后，这一原理仍主导着电视显示技术，如图 1 所示。 图1　老式 CRT 显像管电视机：阴极射线管电子束扫描荧光屏成像 ▎重难诠释 1．带电性质判断：阴极射线在电场中向正极板偏转，说明电子带负电；在磁场中用左手定则判断时，四指应指向电子运动的反方向。 2．比荷测定：让带电粒子先通过正交电磁场做匀速直线运动（qE＝qvB，得 v＝E/B），再撤去电场保留磁场使其做圆周运动（qvB＝mv²/r），联立得 q/m＝E/(B²r)。 3．油滴实验平衡：带电油滴在平行板间匀速下落时，重力与电场力平衡 mg＝qU/d；由此求得油滴带电量总是 e 的整数倍。 4．电子发现的意义：打破了“原子不可再分”的传统观念，汤姆孙因此被称为“电子之父”，揭开了人类探索原子结构的序幕。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（　　） A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 【答案】D 【解答】解：根据右手螺旋定则，知电流下方的磁场方向垂直纸面向外，阴极射线（电子流）从负极流向正极，根据左手定则，电子所受洛伦兹力方向向上，所以阴极射线向上偏转，故ABC错误，D正确； 故选：D。 2．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是（　　） A．向下 B．向上 C．向左 D．向右 【答案】A 【解答】解：电子从阴极射向阳极，根据左手定则，磁感线穿入手心，四指指向电子运动的反方向，洛伦兹力的方向向下，则电子束向下偏转。 故选：A。 3．如图是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（　　） A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向 【答案】B 【解答】解：A、若加一沿z轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意。故A错误。 B、若加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转，符合题意。故B正确。 C、若加一沿z轴负方向的电场，电子带负电，电场力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，不符合题意。故C错误。 D、若加一沿y轴正方向的电场，电子带负电，电场力方向沿y轴负方向，亮线不偏转，不符合题意。故D错误。 故选：B。 4．美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可简化为如图所示模型，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，板的间距为d、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行板间。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷e，重力加速度g，则（　　） A．油滴带正电 B．油滴中电子的数目为 C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电势能减少mgd D．若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降 【答案】D 【解答】解：A、带电油滴在极板间匀速下落，重力和电场力平衡，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，故A错误； B、由平衡条件得mg＝q，解得油滴所带电荷量为q，则油滴中电子的数目：n，故B错误； C、油滴从小孔运动到金属板B过程中，克服电场力做功为W＝qU＝mgd，则电势能增加mgd，故C错误； D、将金属板A向上缓慢移动一小段距离，板间电压不变，板间距离增大，由E知板间场强减小，油滴受到的电场力减小，电场力将小于重力，则油滴将加速下降，故D正确。 故选：D。 5．如图所示为密立根测定电子电荷量的实验装置示意图。油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N，分别与电压恒为U的电源两极相连，两板间距为d．现有一质量为m的油滴在极板间匀速下降，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　） A．油滴带正电荷 B．油滴带的电荷量为 C．油滴下降过程中电势能不断减小 D．将极板N向下移动一小段距离，油滴将加速下降 【答案】D 【解答】解：A、油滴在极板间匀速下降，故油滴受力平衡；即可知油滴受到的电场力竖直向上，又板间场强方向竖直向下，可知油滴带负电荷，故A错误； B、由题意可知板间的场强E 油滴受力平衡，有 Eq＝mg 整理可得油滴带的电荷量q，故B错误； C、油滴下降过程中电场力做负功，根据功能关系可知该过程电势能不断增大，故C错误； D、根据题意可知板间距离增大，板间场强减小，则油滴受到的电场力减小，油滴所受重力mg大于电场力Eq，合力方向向下，故油滴将加速下降，故D正确。 故选：D。 二．多选题（共2小题） 考向二　α粒子散射实验装置与现象 本考向围绕卢瑟福 α 粒子散射实验展开，重点是掌握实验装置（放射源、金箔、带荧光屏的显微镜，真空环境）和三条实验现象（绝大多数直进、少数大角度偏转、极少数被弹回），理解该实验为何能否定汤姆孙的“枣糕模型”。 考点二　α粒子散射实验 ▎知识梳理 1．汤姆孙原子模型：1898 年汤姆孙提出，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，被形象地称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 2．α 粒子散射实验装置：由 α 粒子源、金箔、带荧光屏的显微镜等组成，从放射源到荧光屏这段路程处于真空中。 3．实验现象：①绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进；②少数 α 粒子发生了大角度偏转；③极少数 α 粒子偏转角度甚至大于 90°，几乎被“撞了回来”。 4．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，提出了原子的核式结构模型。 ▎重难诠释 1．为什么用金箔：金延展性好，可制成极薄的金箔（约几个原子层厚）；金原子核质量大，α 粒子与之作用时原子核本身几乎不运动，便于观察散射。 2．大角度偏转的原因：α 粒子带正电，靠近金原子核时受到很大的库仑斥力而偏转；电子质量远小于 α 粒子，对其运动几乎没有影响。 3．闪光次数分布：显微镜正对入射方向（α 粒子源对面）时闪光次数最多，随散射角增大，闪光次数急剧减少；这直接说明原子内部绝大部分是空的。 4．枣糕模型为何被否定：若正电荷均匀分布，α 粒子穿过时受到的库仑力相互抵消，不可能出现大角度偏转；只有正电荷集中在极小区域，才能产生足够大的斥力。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．如图所示为α粒子散射的实验装置示意图，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．实验可以在空气中进行 B．α粒子发生偏转是因为受到核力的作用 C．显微镜正对放射源时观察到荧光屏上的闪光次数最多 D．实验证明了原子核由质子和中子组成 【答案】C 【解答】解：A．实验必须在真空环境中进行，否则粒子运动会受到较大空气阻力的影响，故A错误； B．α粒子发生偏转是因为受到原子核间较大库仑斥力的作用，故B错误； C．根据α粒子散射实验的观察结果可知，显微镜正对放射源时观察到荧光屏上的闪光次数最多，故C正确； D．实验证明了原子的核式结构模型，不能证明原子核由质子和中子组成，故D错误。 故选：C。 7．如图为α粒子散射的实验装置示意图，实验观测发现，有少数α粒子发生了大角度偏转，说明（　　） A．α粒子跟电子发生了碰撞 B．金原子核内部有复杂结构 C．金原子中有带正电的原子核 D．α粒子受到金原子核库仑引力 【答案】C 【解答】解：少数α粒子发生大角度偏转，只能说明α粒子受到金原子中带正电的原子核的较大库仑斥力作用，金原子核外电子的作用力对α粒子的影响很小，不能说明金原子核内部有复杂结构，故C正确，ABD错误。 故选：C。 8．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 【答案】A 【解答】解：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本沿原方向前进，只有极少数发生大角度偏转。因此，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是离入射方向最近的区域。甲处：位于正前方，对应α粒子几乎不偏转的情况，数量最多。乙、丙、丁处：随角度增大，α粒子偏转概率急剧减小，闪光点数量显著减少。 故A正确，BCD错误。 故选：A。 9．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 【答案】C 【解答】解：A．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； B．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，α粒子大角度散射主要是由于它受到原子核库仑斥力的作用，故B错误； C．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； D．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。 故选：C。 10．通过对α粒子散射实验的研究，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图为实验的示意图，显微镜前端带有荧光屏，实验时，若将显微镜分别放在位置1、2、3、4，则能观察到α粒子出现最多的位置为（　　） A．位置1 B．位置2 C．位置3 D．位置4 【答案】D 【解答】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°，根据这个实验果可知，荧光屏和显微镜放在4位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故ABC错误，D正确。 故选：D。 考向三　核式结构模型与原子核尺度 本考向围绕卢瑟福核式结构模型和原子核的大小展开，重点是理解“正电荷集中在很小的核内、几乎集中全部质量、电子在核外运动”的模型图景，记住原子与原子核半径的数量级，并能由对心碰撞的能量守恒估算核半径。 考点三　核式结构模型与原子核尺度 ▎知识梳理 1．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，电子在正电体外面运动。 2．原子核的电荷数：各种元素原子核的电荷数等于原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，原子核的电荷数就是核中的质子数。 3．原子核的大小：实验确定的核半径数量级为 10⁻¹⁵ m，而整个原子半径的数量级为 10⁻¹⁰ m，两者相差十万倍之多。 4．对心碰撞最近距离：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，由动能全部转化为电势能可得 d≈2kZe²/(mv²)，由此可估算核半径的数量级。 【实例·科技前沿】大型强子对撞机（LHC）：位于日内瓦地下约 100 m，周长达 27 km，是人类有史以来建造的最大粒子加速器。它沿用卢瑟福散射的基本思想——用更高能量的粒子轰击靶核，通过分析散射产物来探索原子核内部结构和更基本的粒子，如图 2 所示。 图2　CERN 大型强子对撞机 CMS 探测器内部：沿用散射思想探索物质微观结构 ▎重难诠释 1．核式模型 vs 枣糕模型：核式模型中原子绝大部分质量集中在极小的核内，电子在核外广阔空间运动；枣糕模型中正电荷均匀分布，无法解释大角度散射。 2．电势能变化：α 粒子靠近原子核时，库仑斥力做负功，动能减小、电势能增大；在最近距离处动能最小、电势能最大，随后远离时库仑力做正功。 3．原子的“空旷”：原子核体积仅约占原子体积的 10⁻¹⁵，这就是绝大多数 α 粒子能直线穿过金箔的原因。 4．实验局限：α 粒子散射实验只能估测核半径的数量级，不能证明原子核由质子和中子组成；后者是后来通过其他实验才认识到的。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．下列实验或现象能够为估算原子核半径提供依据的是（　　） A．康普顿效应 B．电子的发现 C．α粒子散射实验 D．天然放射现象 【答案】C 【解答】解：A、康普顿效应：证明光具有粒子性，和原子核大小无关，故A错误； B、电子的发现：说明原子可分，发现原子内部有电子，不能估算原子核半径，故B错误； C、α粒子散射实验：绝大多数α粒子直线穿过，少数大角度偏转，极少数反弹，由此推出原子中心有很小、质量很大的原子核，并可以估算原子核半径数量级，故C正确； D、天然放射现象：说明原子核有复杂内部结构，不能测算原子核半径，故D错误。 故选：C。 12．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有（　　） A．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．汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷 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 D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 【答案】D 【解答】解：A、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错误； B、油滴实验是密立根完成，用于精确测定电子电荷量，并非汤姆孙，故B错误； C、卢瑟福提出的原子核式结构模型解释原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，故C错误； D、α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故D正确。 故选：D。 13．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验可以不在真空中完成 B．α粒子散射实验说明原子所有质量都聚集在原子核部分 C．α粒子散射实验可以用来估算核半径 D．原子核式结构模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律 【答案】C 【解答】解：A、α粒子带正电，在空气中易与气体分子碰撞，导致运动轨迹偏离，无法准确观察散射现象。实验必须在真空中进行，以避免α粒子与空气分子相互作用干扰结果，故A错误； B、α粒子散射实验说明原子中的质量几乎都聚集在原子核部分，故B错误； C、α粒子散射实验中只有的粒子发生了大角度的偏转，说明原子核的截面积约为原子截面积的，在知道了原子核的数量级的时候可以用来估算核半径，故C正确； D、原子核式结构模型不能成功地解释氢原子光谱的实验规律，故D错误。 故选：C。 14．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为α粒子散射图，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，还可以知道原子核由质子和中子组成 【答案】C 【解答】解：A、图中大角度偏转的α粒子受到的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，故A错误； B、图中的α粒子反弹是因为α粒子与原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，故B错误； C、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，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，故C正确； D、卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。 故选：C。 15．α粒子散射实验中，当α粒子距原子核最近时，其（　　） A．动能最小 B．电势能最小 C．所受原子核的斥力最小 D．与金原子核组成的系统的能量最小 【答案】A 【解答】解：AC、α粒子带正电，金原子核也带正电，二者互相排斥，因此距离越近，速度越小，距离最近的时候动能最小，库仑斥力最大，故A正确，C错误； B、全程库仑力做负功，因此电势能增加，距离最近时达到最大值，故B错误； D、该过程中只有电场力做功，系统的动能和电势能相互转化，但α粒子和金原子核组成的系统的总能量不变，故D错误。 故选：A。 ★ 综合培优检测 ★ 本部分综合考查阴极射线与电子比荷测定、α 粒子散射实验现象与装置、核式结构模型与原子核尺度，并融入密立根油滴实验、CRT 显像管、粒子对撞机等生活科技情境，限时独立完成，检验本节学习效果。 16．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，若储罐内不导电液体液面上升，则LC电路振荡周期增大 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为U→BaKrn 【答案】B 【解答】解：A.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，并非发现质子，故A错误； B.不导电液体液面上升时，电容器极板间等效介电常数增大，电容C增大，根据LC振荡电路周期公式 电路振荡周期增大，故B正确； C.康普顿效应揭示了光子的粒子性，而非波动性，故C错误； D.重核裂变反应方程需包含入射中子，且反应前后中子数不守恒，给出的方程不符合裂变反应实际，故D错误。 故选：B。 17．如图所示，为α粒子散射实验装置的示意图。则单位时间内进入计数器的α粒子个数n随散射角θ变化的关系图可能符合事实的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：α粒子散射实验结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极个别α粒子甚至被反弹回来；故单位时间内进入计数器的α粒子个数n随散射角θ变化的关系图应为A，故A正确，BCD错误。 故选：A。 18．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n＝4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为U→BaKrn 【答案】B 【解答】解：A、卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，故A错误； B、根据C＝6知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子，故B正确； C、康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性，故C错误； D、丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续地进行，核能持续地释放，这称为链式反应，但裂变方程中，铀235吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中子约掉，故D错误。 故选：B。 19．关于下列插图的说法正确的是（　　） A．甲图为方解石的双折射现象，是因为其内部分子排列是无序的 B．乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是可能存在的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度不变 【答案】D 【解答】解：A.方解石的双折射现象是单晶体的光学性质各向异性的表现，其内部分子排列是有规则的，故A错误； B.由图乙的毛细现象可知E细管材料与水是浸润的，F细管材料与水是不浸润的，用F细管的材料制作防水衣防水效果好，故B错误； C.丙图为α粒子的散射实验现象，当粒子运动方向靠近原子核时才会发生较大偏转，α粒子受原子核的排斥作用，故H、I运动轨迹是不可能存在的，故C错误； D.丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律，可知气体的内能不变，最终温度不变，故D正确。 故选：D。 20．α粒子散射实验中，两个相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的α粒子（　　） A．与电子发生碰撞 B．与原子核发生碰撞 C．受到较大库仑力作用 D．受到较大的核力作用 【答案】C 【解答】解：α粒子散射实验中，散射角度的大小取决于α粒子与原子核之间的库仑力作用。散射角度越大，说明α粒子越靠近原子核，受到的库仑力作用越大。因此，散射角度大的α粒子受到的库仑力作用更大。而核力作用范围极短，α粒子在散射实验中不会受到核力的影响，故C正确，ABD错误。 故选：C。 21．以下说法中正确的是（　　） A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多 B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子 C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷 D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图 【答案】C 【解答】解：A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最少，故A错误； B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时吸收了一定能量的光子，故B错误； C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电荷，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷，故C正确； D．普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图，故D错误。 故选：C。 22．下列说法正确的是（　　） A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 B．光电效应揭示了光具有粒子性 C．查德威克的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 【答案】B 【解答】解：A．根据光电效应现象可知，发生光电效应时，光电子的最大初动能与光的频率有关，与入射光的强度无关，故A错误； B．光电效应揭示了光具有粒子性，故B正确； C．卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，故C错误； D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性，故D错误。 故选：B。 23．如图所示，α粒子散射实验中，移动显微镜M分别在a、b、c、d四个位置观察，则（　　） A．在a处观察到的是金原子核 B．在b处观察到的是电子 C．在c处不能观察到任何粒子 D．在d处能观察到α粒子 【答案】D 【解答】解：α粒子散射实验是用α粒子轰击金属箔，观察到的现象是绝大多数的α粒子穿过金属箔后基本上仍沿原来的方向继续前进，有少数的α粒子运动轨迹发生了较大的偏转，极少数的发生α粒子甚至被反弹，沿原路返回。实验中用显微镜观察到的实际上是α粒子的，在c处α粒子发生较大偏转，可以观察到很少，在d处则能观察到被反弹回来的α粒子。故D正确，ABC错误。 故选：D。 24．如图所示为α粒子散射的实验装置示意图。将显微镜先后置于图中的A点和B点，在这两点观察的时间相同，则（　　） A．在B点一定观察不到闪光 B．在A、B两点观察到的闪光次数接近 C．在B点能观察到闪光，主要因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞 D．在A点观察到的闪光次数远多于在B点观察的，说明金原子内部非常空旷 【答案】D 【解答】解：ABD．α粒子散射的实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，即个别α粒子反弹回来，所以在B位置能观察到闪光，但次数远小于A处的，也表明金原子内部非常空旷，故AB错误，D正确； C．在B点能观察到闪光，是α粒子与原子核之间相互作用的结果，并不是因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞，故C错误。 故选：D。 25．1919年卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子。卢瑟福发现质子的实验装置图是下图中的哪一幅（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：A、图中装置为阴极射线管，为汤姆孙发现电子的装置，故A错误； B、卢瑟福用α粒子轰击氮核，产生的粒子能够穿过银箔打在荧光屏上，用显微镜可以观察到荧光，为卢瑟福发现质子的实验装置图，故B正确； C、图中装置为α粒子散射实验装置，是为研究原子核式结构的，故C错误； D、图中装置为光电效应的实验装置，是为了研究光的粒子性，故D错误。 故选：B。 26．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的有（　　） A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果 B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是均匀的 C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小 D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大 【答案】C 【解答】解：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粒子发生了较大的角度偏转；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）， AB、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，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是正电荷均匀分布在原子核内，故AB错误； CD、极少数α粒子发生大角度偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小，并不是原子内的电子对α粒子的吸引力很大，故C正确；D错误。 故选：C。 （多选）27．下列说法正确的是（　　） A．核反应堆中常用镉棒作为“慢化剂”，使快中子减速 B．天然放射现象的发现，揭示了原子核具有内部结构 C．卢瑟福通过α粒子的散射实验，发现了原子的核式结构 D．实物粒子的运动速度越大，其物质波的波长就越大 【答案】BC 【解答】解：A、在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，镉棒是为了吸收一定数量的中子，故A错误； B、天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构，故B正确； C、卢瑟福通过α粒子的散射实验，原子的核式结构模型，故C正确； D、根据德布罗意的理论，运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越短，故D错误。 故选：BC。 （多选）28．关于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A．甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为α射线 B．乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电 C．丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型 D．丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量 【答案】BC 【解答】解：A、甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，根据左手定则可知，射线1带负电，为β射线，而射线3是α射线，故A错误； B、用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发生光电效应，电子逃出，此时锌板和验电器均带正电，故B正确； C、图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型，故C正确； D、图为核反应堆示意图，它是利用了铀核裂变反应所释放的能量，故D错误； 故选：BC。 三．解答题（共2小题） 29．如图甲所示为测量阴极射线比荷的实验装置，阴极射线管K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的C、D平行板间，接着在荧光屏中心出现荧光斑O，若在C、D间加上某方向的匀强磁场B（图中未画）后，阴极射线将向上偏转，且偏转角为θ；如果在C、D间再如图所示的电场E后，荧光斑恰好回到荧光屏中心，问： （1）阴极射线带正电还是带负电？第一次所加磁场的方向如何？ （2）若平行板长度L、电场强度E、磁感应强度B和偏转角θ的大小已知，求阴极射线的比荷的表达式。 【答案】（1）阴极射线带负电，第一次所加磁场的方向垂直纸面向外； （2）阴极射线的比荷的表达式为。 【解答】解：（1）由题意可知电场力方向向下，而两平行金属板中的电场向上，因此阴极射线带负电。由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外。 （2）设此射线中的粒子带电荷量为q，质量为m，当射线在DC间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv，当射线在DC间的磁场中偏转时，有，根据几何关系有L＝r•sinθ，联立得。 答：（1）阴极射线带负电，第一次所加磁场的方向垂直纸面向外； （2）阴极射线的比荷的表达式为。 30．密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为v0、；两板间加上电压后（上板为正极），这两个油滴很快达到相同的速率，均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。 （1）求油滴a和油滴b的质量之比； （2）判断油滴a和油滴b所带电荷的正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比。 【答案】（1）油滴a和油滴b的质量之比为8：1； （2）油滴a带负电，油滴b带正电，a、b所带电荷量的绝对值之比为4：1。 【解答】解：（1）设油滴的半径为r，密度为ρ，根据质量公式可得，油滴的质量为： 根据题意可知，速度为v时，空气阻力的大小为： f＝kvr 当油滴匀速下落时，则油滴处于平衡状态，由此可得： f＝mg 联立解得： 根据上述表达式可知，油滴的半径与成正比 则油滴的半径之比为： 根据质量的计算公式可知，油滴a和油滴b的质量之比为： （2）当两板加上电压后（上板为正极），这两个油滴很快达到相同的速率，根据（1）中的分析可知，油滴a做的是减速运动，油滴b做的是加速运动，由此可判断出油滴a带负电，油滴b带正电。 当油滴再次达到平衡状态时，根据其受力特点可得： 油滴a： 油滴b： 其中，根据油滴的前后速度的比值关系可知： fb＝2mbg 联立解得： 答：（1）油滴a和油滴b的质量之比为8：1； （2）油滴a带负电，油滴b带正电，a、b所带电荷量的绝对值之比为4：1。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/10/27 16:00:00；用户：李陆敏；邮箱：orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com；学号：50207874 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 4.3 原子的核式结构模型 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $4.3　原子的核式结构模型　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第四章 原子结构和波粒二象性 4.3　原子的核式结构模型 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第四章　原子结构和波粒二象性 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：原卷版 ▎学习目标 1．了解电子发现的历程，知道阴极射线的本质是带负电的电子流，体会汤姆孙探究电子比荷和密立根油滴实验测定元电荷的科学方法。 2．了解卢瑟福 α 粒子散射实验的装置、现象和结论，理解实验否定汤姆孙“枣糕模型”并建立核式结构模型的推理过程。 3．知道原子和原子核大小的数量级（原子约 10⁻¹⁰ m、原子核约 10⁻¹⁵ m），能由对心碰撞的能量守恒估算核半径，并能联系 CRT 显像管、粒子对撞机等实例认识原子结构知识的现代价值。 ▎课标与考情 【课标要求】了解人类探索原子结构的历史，知道汤姆孙“枣糕模型”和卢瑟福原子核式结构模型的基本内容，知道 α 粒子散射实验及电子发现的意义，知道原子和原子核大小的数量级。 【考情分析】本节是原子物理的开篇，高考常以选择题形式考查 α 粒子散射实验的装置与现象、核式结构模型与枣糕模型的辨析、原子与原子核的数量级比较，常结合 CRT 显像管、密立根油滴实验、粒子对撞机等情境命题，难度中等。 ▎思维导图 4.3 原子的核式结构模型 电子的发现 阴极射线：阴极发出的带负电粒子流 汤姆孙：测比荷，发现电子（“电子之父”） 密立根油滴实验：精确测定 e＝1.6×10⁻¹⁹ C 电荷量子化：任何带电体电荷都是 e 的整数倍 电子质量 me≈9.1×10⁻³¹ kg α粒子散射实验 装置：放射源、金箔、带荧光屏的显微镜，真空环境 绝大多数 α 粒子沿原方向直线穿过 少数发生较大角度偏转 极少数偏转超过 90° 甚至被弹回 意义：否定枣糕模型，建立核式结构 核式结构模型与原子核尺度 卢瑟福模型：正电荷集中在很小的核内 核集中几乎全部质量，电子在核外绕核运动 原子半径约 10⁻¹⁰ m，核半径约 10⁻¹⁵ m 原子核电荷数＝质子数＝原子序数 对心碰撞最近距离 d≈2Ze²/(4πε0mv²) 考向一　电子的发现与阴极射线 本考向围绕电子发现的实验历程展开，重点是理解阴极射线的本质、汤姆孙测定电子比荷的实验原理和密立根油滴实验测定元电荷的方法，能由电场和磁场对阴极射线的偏转判断带电性质并进行相关计算。 考点一　电子的发现与阴极射线 ▎知识梳理 1．阴极射线：研究稀薄气体放电时，玻璃管内气体足够稀薄，阴极发出一种能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光的射线。 2．汤姆孙的探究：根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并求出这种粒子的比荷；组成阴极射线的粒子被称为电子。 3．密立根油滴实验：美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，目前公认的电子电荷值为 e＝1.6×10⁻¹⁹ C。 4．电荷的量子化：任何带电体的电荷都只能是 e 的整数倍。 5．电子质量 me≈9.1×10⁻³¹ kg，质子质量与电子质量之比约为 1836。 【实例·联系生活】老式 CRT 显像管电视机：显像管本质就是一支阴极射线管，阴极发射的电子束经偏转线圈产生的磁场控制，逐行扫描荧光屏并使其发光，从而在屏幕上重现图像。汤姆孙发现电子一百多年后，这一原理仍主导着电视显示技术，如图 1 所示。 图1　老式 CRT 显像管电视机：阴极射线管电子束扫描荧光屏成像 ▎重难诠释 1．带电性质判断：阴极射线在电场中向正极板偏转，说明电子带负电；在磁场中用左手定则判断时，四指应指向电子运动的反方向。 2．比荷测定：让带电粒子先通过正交电磁场做匀速直线运动（qE＝qvB，得 v＝E/B），再撤去电场保留磁场使其做圆周运动（qvB＝mv²/r），联立得 q/m＝E/(B²r)。 3．油滴实验平衡：带电油滴在平行板间匀速下落时，重力与电场力平衡 mg＝qU/d；由此求得油滴带电量总是 e 的整数倍。 4．电子发现的意义：打破了“原子不可再分”的传统观念，汤姆孙因此被称为“电子之父”，揭开了人类探索原子结构的序幕。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将（　　） A．向纸内偏转 B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转 2．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。如图所示，把电子射线管（阴极射线管）放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是（　　） A．向下 B．向上 C．向左 D．向右 3．如图是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（　　） A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向 C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向 4．美国物理学家密立根于20世纪初进行了多次试验，比准确地测定了电子的电荷量，其实验原理图可简化为如图所示模型，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，板的间距为d、油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行板间。现有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，已知元电荷e，重力加速度g，则（　　） A．油滴带正电 B．油滴中电子的数目为 C．油滴从小孔运动到金属板B过程中，电势能减少mgd D．若将金属板A向上缓慢移动一小段距离，油滴将加速下降 5．如图所示为密立根测定电子电荷量的实验装置示意图。油滴室内有两块水平放置的平行金属板M、N，分别与电压恒为U的电源两极相连，两板间距为d．现有一质量为m的油滴在极板间匀速下降，不计空气阻力，重力加速度为g。则（　　） A．油滴带正电荷 B．油滴带的电荷量为 C．油滴下降过程中电势能不断减小 D．将极板N向下移动一小段距离，油滴将加速下降 考向二　α粒子散射实验装置与现象 考点二　α粒子散射实验 ▎知识梳理 1．汤姆孙原子模型：1898 年汤姆孙提出，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，被形象地称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 2．α 粒子散射实验装置：由 α 粒子源、金箔、带荧光屏的显微镜等组成，从放射源到荧光屏这段路程处于真空中。 3．实验现象：①绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原方向前进；②少数 α 粒子发生了大角度偏转；③极少数 α 粒子偏转角度甚至大于 90°，几乎被“撞了回来”。 4．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，提出了原子的核式结构模型。 ▎重难诠释 1．为什么用金箔：金延展性好，可制成极薄的金箔（约几个原子层厚）；金原子核质量大，α 粒子与之作用时原子核本身几乎不运动，便于观察散射。 2．大角度偏转的原因：α 粒子带正电，靠近金原子核时受到很大的库仑斥力而偏转；电子质量远小于 α 粒子，对其运动几乎没有影响。 3．闪光次数分布：显微镜正对入射方向（α 粒子源对面）时闪光次数最多，随散射角增大，闪光次数急剧减少；这直接说明原子内部绝大部分是空的。 4．枣糕模型为何被否定：若正电荷均匀分布，α 粒子穿过时受到的库仑力相互抵消，不可能出现大角度偏转；只有正电荷集中在极小区域，才能产生足够大的斥力。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．如图所示为α粒子散射的实验装置示意图，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．实验可以在空气中进行 B．α粒子发生偏转是因为受到核力的作用 C．显微镜正对放射源时观察到荧光屏上的闪光次数最多 D．实验证明了原子核由质子和中子组成 7．如图为α粒子散射的实验装置示意图，实验观测发现，有少数α粒子发生了大角度偏转，说明（　　） A．α粒子跟电子发生了碰撞 B．金原子核内部有复杂结构 C．金原子中有带正电的原子核 D．α粒子受到金原子核库仑引力 8．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 9．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 10．通过对α粒子散射实验的研究，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图为实验的示意图，显微镜前端带有荧光屏，实验时，若将显微镜分别放在位置1、2、3、4，则能观察到α粒子出现最多的位置为（　　） A．位置1 B．位置2 C．位置3 D．位置4 考向三　核式结构模型与原子核尺度 考点三　核式结构模型与原子核尺度 ▎知识梳理 1．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，电子在正电体外面运动。 2．原子核的电荷数：各种元素原子核的电荷数等于原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，原子核的电荷数就是核中的质子数。 3．原子核的大小：实验确定的核半径数量级为 10⁻¹⁵ m，而整个原子半径的数量级为 10⁻¹⁰ m，两者相差十万倍之多。 4．对心碰撞最近距离：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，由动能全部转化为电势能可得 d≈2kZe²/(mv²)，由此可估算核半径的数量级。 【实例·科技前沿】大型强子对撞机（LHC）：位于日内瓦地下约 100 m，周长达 27 km，是人类有史以来建造的最大粒子加速器。它沿用卢瑟福散射的基本思想——用更高能量的粒子轰击靶核，通过分析散射产物来探索原子核内部结构和更基本的粒子，如图 2 所示。 图2　CERN 大型强子对撞机 CMS 探测器内部：沿用散射思想探索物质微观结构 ▎重难诠释 1．核式模型 vs 枣糕模型：核式模型中原子绝大部分质量集中在极小的核内，电子在核外广阔空间运动；枣糕模型中正电荷均匀分布，无法解释大角度散射。 2．电势能变化：α 粒子靠近原子核时，库仑斥力做负功，动能减小、电势能增大；在最近距离处动能最小、电势能最大，随后远离时库仑力做正功。 3．原子的“空旷”：原子核体积仅约占原子体积的 10⁻¹⁵，这就是绝大多数 α 粒子能直线穿过金箔的原因。 4．实验局限：α 粒子散射实验只能估测核半径的数量级，不能证明原子核由质子和中子组成；后者是后来通过其他实验才认识到的。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．下列实验或现象能够为估算原子核半径提供依据的是（　　） A．康普顿效应 B．电子的发现 C．α粒子散射实验 D．天然放射现象 12．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有（　　） A．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．汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷 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 D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据 13．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型。下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验可以不在真空中完成 B．α粒子散射实验说明原子所有质量都聚集在原子核部分 C．α粒子散射实验可以用来估算核半径 D．原子核式结构模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律 14．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为α粒子散射图，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，还可以知道原子核由质子和中子组成 15．α粒子散射实验中，当α粒子距原子核最近时，其（　　） A．动能最小 B．电势能最小 C．所受原子核的斥力最小 D．与金原子核组成的系统的能量最小 ★ 综合培优检测 ★ 16．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，若储罐内不导电液体液面上升，则LC电路振荡周期增大 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为U→BaKrn 17．如图所示，为α粒子散射实验装置的示意图。则单位时间内进入计数器的α粒子个数n随散射角θ变化的关系图可能符合事实的是（　　） A． B． C． D． 18．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n＝4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为U→BaKrn 19．关于下列插图的说法正确的是（　　） A．甲图为方解石的双折射现象，是因为其内部分子排列是无序的 B．乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是可能存在的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度不变 20．α粒子散射实验中，两个相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的α粒子（　　） A．与电子发生碰撞 B．与原子核发生碰撞 C．受到较大库仑力作用 D．受到较大的核力作用 21．以下说法中正确的是（　　） A．甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多 B．乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝4能级时放出了一定能量的光子 C．丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷 D．爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图 22．下列说法正确的是（　　） A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 B．光电效应揭示了光具有粒子性 C．查德威克的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 23．如图所示，α粒子散射实验中，移动显微镜M分别在a、b、c、d四个位置观察，则（　　） A．在a处观察到的是金原子核 B．在b处观察到的是电子 C．在c处不能观察到任何粒子 D．在d处能观察到α粒子 24．如图所示为α粒子散射的实验装置示意图。将显微镜先后置于图中的A点和B点，在这两点观察的时间相同，则（　　） A．在B点一定观察不到闪光 B．在A、B两点观察到的闪光次数接近 C．在B点能观察到闪光，主要因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞 D．在A点观察到的闪光次数远多于在B点观察的，说明金原子内部非常空旷 25．1919年卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子。卢瑟福发现质子的实验装置图是下图中的哪一幅（　　） A． B． C． D． 26．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的有（　　） A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果 B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是均匀的 C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小 D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大 （多选）27．下列说法正确的是（　　） A．核反应堆中常用镉棒作为“慢化剂”，使快中子减速 B．天然放射现象的发现，揭示了原子核具有内部结构 C．卢瑟福通过α粒子的散射实验，发现了原子的核式结构 D．实物粒子的运动速度越大，其物质波的波长就越大 （多选）28．关于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A．甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为α射线 B．乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电 C．丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型 D．丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量 29．如图甲所示为测量阴极射线比荷的实验装置，阴极射线管K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的C、D平行板间，接着在荧光屏中心出现荧光斑O，若在C、D间加上某方向的匀强磁场B（图中未画）后，阴极射线将向上偏转，且偏转角为θ；如果在C、D间再如图所示的电场E后，荧光斑恰好回到荧光屏中心，问： （1）阴极射线带正电还是带负电？第一次所加磁场的方向如何？ （2）若平行板长度L、电场强度E、磁感应强度B和偏转角θ的大小已知，求阴极射线的比荷的表达式。 30．密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为v0、；两板间加上电压后（上板为正极），这两个油滴很快达到相同的速率，均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。 （1）求油滴a和油滴b的质量之比； （2）判断油滴a和油滴b所带电荷的正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/10/27 16:00:00；用户：李陆敏；邮箱：orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com；学号：50207874 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 4.3 原子的核式结构模型 第 1 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