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4.3 原子的核式結構模型
一、基礎點睛
知識點一、電子的發現
1．陰極射線：陰極發出的一種射線．它能使對著陰極的玻璃管壁發出熒光。
2．湯姆孫的探究
根據陰極射線在電場和磁場中的偏轉情況斷定，它的本質是帶負電(填“正電”或“負電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷．組成陰極射線的粒子被稱為電子。
3．密立根實驗：電子電荷的精確測定是由密立根通過著名的“油滴實驗”做出的．目前公認的電子電荷的值為e＝1.6×10－19C(保留兩位有效數字)。
4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數倍。
5．電子的質量me＝9.1×10－31 kg(保留兩位有效數字)，質子質量與電子質量的比值為＝1836。
知識點二、原子的核式結構模型
1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。
2．粒子散射實驗：
(1)粒子散射實驗裝置由粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從粒子源到熒光屏這段路程應處于真空中。
(2)實驗現象
①絕大多數的粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進；
②少數粒子發生了大角度偏轉；偏轉的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來”。
(3)實驗意義：盧瑟福通過粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結構模型。
3．核式結構模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質量，電子在正電體的外面運動。
4.原子核的電荷與尺度
（1）原子核的電荷數：各種元素的原子核的電荷數，即原子內的電子數，非常接近它們的原子序數，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數來排列的。
（2）原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數就是核中的質子數。
（3）原子核的大小：用核半徑描述核的大小；一般的原子核，實驗確定的核半徑的數量級為10－15 m，而整個原子半徑的數量級是10－10 m，兩者相差十萬倍之多。
二、考點梳理
考法一、電子的發現
1．對陰極射線的認識
(1)對陰極射線本質的認識——兩種觀點
①電磁波說，代表人物——赫茲，他認為這種射線是一種電磁輻射；
②粒子說，代表人物——湯姆孫，他認為這種射線是一種帶電粒子流；
(2)陰極射線帶電性質的判斷方法
①方法一：在陰極射線所經區域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點位置的變化和電場的情況確定陰極射線的帶電性質；
②方法二：在陰極射線所經區域加一磁場，根據熒光屏上亮點位置的變化和左手定則確定陰極射線的帶電性質。
(3)實驗結果：根據陰極射線在電場中和磁場中的偏轉情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且帶負電。
2．電子發現的意義
(1)電子發現以前人們認為物質由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微粒；
(2)現在人們發現了各種物質里都有電子，而且電子是原子的組成部分；
(3)電子帶負電，而原子是電中性的，說明原子是可再分的。
【典例1】電子的發現揭示了（　　）
A．原子可再分 B．原子具有核式結構
C．原子核可再分 D．原子核由質子和中子組成
【答案】A
【解析】電子的發現，不僅揭示了電的本質，而且打破了幾千年來人們認為原子是不可再分的陳舊觀念，證實原子也有其自身的構造，揭開了人類向原子進軍的第一幕，迎來了微觀粒子學（基本粒子物理學）的春天；故選A。
練習1、物理學史的學習是物理學習中很重要的一部分，下列關于物理學史敘述中正確的是（ ）
A．湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而證明了原子核可再分
B．盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型
C．愛因斯坦發現了光電效應，并提出了光量子理論成功解釋了光電效應
D．玻爾首先把能量子引入物理學，正確地破除了“能量連續變化”的傳統觀念
【答案】B
【解析】A．湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而證明了原子可再分，A錯誤；
B．盧瑟福通過對α粒子散射實驗現象的分析，提出了原子的核式結構模型，B正確；
C．愛因斯坦提出了光量子理論成功解釋了光電效應，但不是愛因斯坦發現了光電效應，C錯誤；
D．普朗克最早提出了量子化理論，正確地破除了“能量連續變化”的傳統觀念。D錯誤。
練習2、關于α粒子散射實驗的下述說法中正確的是（　　）
A．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電及全部質量
B．實驗表明原子中心有一個較大的核，它占有原子體積的較大部分
C．在實驗中觀察到的現象是絕大多數α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進，少數發生了較大偏轉，極少數偏轉超過90°，有的甚至被彈回接近180°
D．使α粒子發生明顯偏轉的力是來自帶正電的核及核外電子，當α粒子接近核時是核的推斥力使α粒子發生明顯偏轉，當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發生明顯偏轉
【答案】C
【解析】A．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電，但不是全部質量，故A錯誤；
BCD．α粒子散射實驗的內容是：絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉；少數α粒子發生了較大的角度偏轉；極少數α粒子發生了大角度偏轉（偏轉角度超過90°，有的甚至幾乎達到180°，被反彈回來），使α粒子發生明顯偏轉的力是來自帶正電的原子核，當α粒子接近核時是核的推斥力使α粒子發生明顯偏轉，當α粒子接近電子時，由于電子質量遠小于α粒子質量，所以α粒子幾乎不發生偏轉；從絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小；故C正確，BD錯誤；
考法二、原子的核式結構模型
1．實驗現象的分析
(1)核外電子不會使粒子的速度發生明顯改變；
(2)少數粒子發生了大角度偏轉，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質量比它本身大得多的物質的作用．湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射；
(3)絕大多數粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的正電荷和幾乎全部質量都集中在體積很小的核內；
2．盧瑟福的原子核式結構模型
在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。
【典例1】關于原子模型及其建立過程敘述正確的是（　　）
A．陰極射線是電子，湯姆孫測出了電子的比荷，并精確測定了電子電量
B．湯姆孫認為原子是實心球體，電子均勻鑲嵌在實心球內，正電荷也是呈點狀均勻鑲嵌在球體內，而并非彌漫性分布于球內；該理論無法解釋α粒子散射現象，后被盧瑟福核式結構模型所取代。
C．α粒子散射實驗可以估測出原子核尺度數量級為10-15m
D．盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和全部質量都集中在一個很小的區域—原子核，電子繞核做圓周運動，庫侖力提供向心力。
【答案】C
【解析】A．陰極射線是電子，湯姆孫測出了電子的比荷，但未精確測定了電子電量，A錯誤；
B．湯姆孫認為原子是實心球體，電子均勻鑲嵌在實心球內，帶正電的物質均勻分布在球體內，B錯誤；
C．α粒子散射實驗，根據大角度偏轉α粒子數量百分比，可以估測出原子核尺度數量級為10-15m，C正確；
D．盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的區域—原子核，電子繞核運動，至于運動狀態沒有說明，D錯誤。
練習1、引力波也被稱為“時空的漣漪”，是愛因斯坦根據廣義相對論做出的預言之一。對于引力波概念的提出過程，我們大致可以這樣理解：麥克斯韋認為，電荷周圍有電場，當電荷加速運動時，會輻射電磁波；愛因斯坦認為，物體周圍存在引力場，當物體加速運動時，會也輻射出引力波。在中學物理學習過程中，你認為可能用到與愛因斯坦上述思想方法類似的是（ ）
A．盧瑟福預言中子的存在
B．庫侖預測兩點電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規律
C．法拉第猜想：電能生磁，磁也一定能生電
D．湯姆生發現電子后猜測原子中存在帶正電的物質
【答案】B
【解析】根據相似的特點，把物體類比于電荷，引力波類比于電磁波，故采用類比法，而ABCD選項中只有庫侖預測兩點電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規律采用類比法。
三、夯實小練
1．從α粒子散射實驗結果出發推出的結論有：①金原子內部大部分都是空的；②；原子核的半徑是10-15 m，③湯姆孫的原子模型不符合原子結構的實際情況；④金原子是一個球體其中正確的是（　　）
A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．①②③④
【答案】A
【解析】從α粒子散射實驗結果出發推出的結論有：
①④大量α粒子不發生偏轉，說明金原子內部大部分都是空的，故①正確，④錯誤；
②原子核的半徑是10-15 m，故②正確；
③湯姆孫的棗糕模型不符合原子結構的實際情況，故③正確。
2．α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為（　　）
A．α粒子與電子根本無相互作用
B．因為電子是均勻分布的，粒子受電子作用的合力為零
C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計
D．電子很小，粒子碰撞不到電子
【答案】C
【解析】α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為電子的質量只有α粒子質量的，電子對α粒子速度的大小和方向的影響極小，所以α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計，故C正確。
3．關于原子結構，下列說法正確的是（　　）
A．原子中的原子核很小，核外很“空曠” B．原子核半徑的數量級是10-10m
C．原子的全部電荷都集中在原子核里 D．原子的全部質量都集中在原子核里
【答案】A
【解析】A．原子中的原子核很小，核外很“空曠”，A正確；
B．原子核半徑的數量級是10-15m，原子半徑的數量級是10-10m，B錯誤；
CD．原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核，核外電子帶負電且具有一定質量，CD錯誤。
4．下列說法正確的是（　　）
A．法拉第經過多年研究終于總結出了判斷感應電流方向的方法
B．密立根以精湛的技術測出了普朗克常數
C．盧瑟福通過實驗發現原子中包含有電子
D．湯姆孫通過實驗分析得出原子中心有一個很小的核
【答案】B
【解析】A．楞次經過多年研究終于總結出了判斷感應電流方向的方法。故A錯誤；
B．密立根以精湛的技術測出了普朗克常數。故B正確；
C．湯姆孫通過實驗發現原子中包含有電子。故C錯誤；
D．盧瑟福通過實驗分析得出原子中心有一個很小的核。故D錯誤。
5．關于陰極射線，下列說法正確的是（　　）
A．陰極射線就是稀薄氣體導電時的輝光放電現象
B．陰極射線是在真空管內由正極放出的電子流
C．陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速
D．陰極射線管中的高電壓是為了使電子偏轉，使實驗現象更明顯
【答案】C
【解析】AB．陰極射線是在真空管內由負極放出的高速電子流，選項AB錯誤。
CD．陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速，選項C正確，D錯誤。
6．原子核式結構學說是盧瑟福根據以下哪個實驗或現象提出來的（　　）
A．光電效應現象 B．氫原子光譜實驗
C．粒子散射實驗 D．湯姆孫研究陰極射線時發現電子
【答案】C
【解析】原子的核式結構學說是盧瑟福通過α粒子散射實驗提出的，光電效應實驗說明光具有粒子性，氫原子光譜實驗解釋了原子發光頻率為分立值，故C正確，ABD錯誤。
7．如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置．關于觀察到的現象，下列說法中正確的是
A．相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數最多
B．放在C位置時屏上觀察不到閃光
C．相同時間內放在B位置時觀察到屏上的閃光次數只比放在A位置時稍少些
D．放在D位置時屏上不能觀察到閃光
【答案】A
【解析】A．放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多，說明大多數射線基本不偏折，可知金箔原子內部很空曠，故A正確；
B．放在C位置時，屏上仍能觀察一些閃光，但次數極少。說明極少數射線發生較大偏折，可知原子內部帶正電的體積小且質量大，故B錯誤；
C．放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數較少，比A位置少得多，故C錯誤；
D．放在D位置時，屏上可以觀察到閃光，只不過極少。說明極少射線發生大角度的偏折，故D錯誤。
8．原子核式結構學說的主要內容是
A．原子是組成物質的最小微粒，是不可再分的
B．原子是一個球體，正電荷均勻分布在球內
C．原子中心有一個很小的核，原子的全部正電荷都集中在核內
D．原子中心有一個很小的核，原子的全部質量都集中在核內
【答案】C
【解析】盧瑟福原子的核式結構模型的內容是：在原子中心有一個很小的核，叫做原子核；原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里；帶負電的電子在核外不停地繞核運動。故C正確，ABD錯誤。
9．關于盧瑟福原子的核式結構模型的內容,下述說法正確的是
A．原子是一個質量分布均勻的球體
B．原子的質量幾乎全部集中在很小的核內
C．原子的全部正電荷都集中在原子核內
D．原子是由中子和質子組成的
【答案】B
【解析】盧瑟福原子的核式結構模型的內容是：在原子中心有一個很小的核，叫做原子核；原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里；帶負電的電子在核外不停地繞核運動。
A．原子的質量分布不均勻，故A錯誤；
BC．原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里，故B正確，C錯誤；
D．原子核內部的結構有質子和中子組成，原子有原子核和核外電子組成，故D錯誤。
10．物理學家通過艱苦的實驗來探究自然的物理規律，為人類的科學做出了巨大貢獻．下列敘述中符合物理學史實的是 ( )
A．安培在實驗中首先發現電流的磁效應
B．法拉第發現了電磁感應現象
C．愛因斯坦通過對黑體輻射的研究引入了能量子
D．盧瑟福發現了電子，提出了原子的核式結構學說
【答案】B
【解析】A、 奧斯特在實驗中首先發現電流的磁效應，A錯誤；B、電磁感應現象法拉第發現的，B正確；
C、普朗克通過對黑體輻射的研究引入了能量子，C錯誤；D、湯姆遜發現了電子，盧瑟福提出了原子的核式結構學說，D錯誤；故選B．
四、培優練習
1．物理學家對人類文明的發展做出了不朽的貢獻，下面有關說法正確的是（　　）
A．法拉第發現了“磁生電”的條件，并通過實驗首次捕捉電磁波
B．美國科學家富蘭克命名了正、負電荷，并通過實驗測得元電荷的電量
C．開普勒發現行星運動規律，并最終得出萬有引力定律
D．伽利略通過邏輯推理指出前人對落體運動認識的問題，并得出輕重不同的物體下落同樣快的結論
【答案】D
【解析】A．法拉第發現了“磁生電”的條件，赫茲通過實驗證實了電磁波，故A錯誤；
B．國科學家富蘭克命名了正、負電荷，密立根通過實驗測得元電荷的電量，故B錯誤；
C．開普勒發現行星運動規律，牛頓發現了萬有引力定律，故C錯誤；
D．伽利略通過邏輯推理指出前人對落體運動認識的問題，并得出輕重不同的物體下落同樣快的結論，故D正確。
2．α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為（　　）
A．α粒子與電子根本無相互作用
B．α粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的
C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計
D．電子很小，α粒子碰撞不到電子
【答案】C
【解析】α粒子與電子之間存在著相互作用力，這個作用力是庫侖引力，但由于電子質量很小，只有α粒子質量的，碰撞時對α粒子的運動影響極小，幾乎不改變運動方向，就像一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，故C正確，ABD錯誤。
故選C。
3．分子運動是看不見、摸不著的，其運動特征不容易研究，但科學家可以通過布朗運動認識它，這種方法叫做“轉換法”.下面給出的四個研究實例，其中采取的方法與上述研究分子運動的方法相同的是（　　）
A．牛頓通過對天體現象的研究，總結出萬有引力定律
B．密立根通過油滴實驗，測定了元電荷的電荷量
C．歐姆在研究電流與電壓、電阻關系時，先保持電阻不變研究電流與電壓的關系；然后再保持電壓不變研究電流與電阻的關系
D．奧斯特通過放在通電直導線下方的小磁針發生偏轉得出通電導線的周圍存在磁場的結論
【答案】D
【解析】A．牛頓通過對天體運動的研究，根據開普勒定律、牛頓第二定律、第三定律，直接得出萬有弓力定律，這種方法不是轉換法，故A錯誤；
B．密立根通過油滴實驗，測定了元電荷的電荷量沒有用到轉換法，故B錯誤；
C．歐姆在研究電流與電壓、電阻關系時，采用的控制變量法得到了歐姆定律，故C錯誤；
D．奧斯特通過放在通電直導線下方的小磁針發生偏轉，根據小磁針的偏轉得出通電導線的周圍存在磁場的結論，是一種轉換法，故D正確。
4．對圖中的甲、乙、丙、丁圖，下列說法中正確的是（ ）
A．圖甲中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發現了質子和中子
B．圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角i逐漸增大到某一值后不會再有光線從bb′面射出
C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的
D．圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏，當M固定不動緩慢轉動N時，光屏P上的光亮度將發生變化，此現象表明光是橫波
【答案】D
【解析】A．圖甲中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發現了質子，并預言了中子的存在，后由學生查德維克發現中子，A錯誤；
B．當入射角i逐漸增大，折射角逐漸增大，由于折射角小于入射角，不論入射角如何增大，玻璃磚中的光線不會消失，結合射向玻璃磚的光線和射出玻璃磚的光線為平行光線可知肯定有光線從bb′面射出，B錯誤；
C．根據干涉產生的條件，同一級亮條紋上的光程差相等，可知彎曲的干涉條紋說明被檢測平面在此處是凹陷的，C錯誤；
D．只有橫波才能產生偏振現象，所以光的偏振現象表明光是一種橫波，D正確。
5．下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法不正確的是（　　）
A．原子中的電子繞原子核高速運轉時，運行軌道的半徑是任意的
B．光電效應實驗說明了光具有粒子性
C．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣證實了電子具有波動性
D．極少數α粒子發生大角度偏轉，說明原子的質量絕大部分集中在很小空間
【答案】A
【解析】A．原子中的電子繞原子核高速運轉時，運行軌道的半徑是量子化的，只能是某些特定值，A錯誤；
B．光電效應實驗說明了光具有粒子性，B正確；
C．衍射是波的特性，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣證實了電子具有波動性，C正確；
D．極少數α粒子發生大角度偏轉，說明原子的質量和正電荷主要集中在很小的核上，否則不可能發生大角度偏轉，D正確。
本題選錯誤的，故選A。
6．關于原子結構理論和粒子散射實驗，描述不正確的是（　　）
A．盧瑟福做粒子散射實驗發現絕大多數粒子仍沿著原來的方向前進，說明原子內部很空曠
B．盧瑟福做粒子散射實驗少數粒子發生了較大的偏轉，極個別粒子甚至被反彈回來，說明圓周內部有一個質量很大體積很小的帶正電的核心
C．盧瑟福依據粒子散射實驗的現象提出了原子的“核式結構”理論
D．盧瑟福做粒子散射實驗目的是為了推翻湯姆生的原子“棗糕式”結構
【答案】D
【解析】A．盧瑟福做粒子散射實驗發現絕大多數粒子仍沿著原來的方向前進，說明粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說明原子核相對原子來講很小，原子內大部分空間是空的，A選項不合題意，故A錯誤；
B．盧瑟福做粒子散射實驗，絕大多數粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數粒子發生了較大的偏轉，極個別粒子甚至被反彈回來，說明圓周內部有一個質量很大體積很小的帶正電的核心，B選項不合題意，故B錯誤；
C．盧瑟福依據粒子散射實驗的現象提出了原子的“核式結構”理論，解釋了粒子散射實驗的現象，C選項不合題意，故C錯誤；
D．盧瑟福設計的粒子散射實驗是為了探究原子內電荷的分布，并非為了推翻湯姆生的原子“棗糕式”結構，D選項符合題意，故D正確。
7．在α粒子散射實驗中，某一α粒子經過某一原子核附近時的運動軌跡如圖中實線所示。圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為五個區域。不考慮其他原子核對該α粒子的作用，那么關于該原子核的位置，下列說法中正確的是（　　）
A．可能在①區域 B．一定在②區域
C．可能在③、④區域 D．一定在⑤區域
【答案】B
【解析】α粒子帶正電，原子核也帶正電，對靠近它的α粒子產生斥力，由α粒子運動軌跡的彎曲方向可知排斥力向下，故原子核一定在②區域，故B正確，ACD錯誤。
8．關于α粒子散射實驗現象的分析，下列說法正確的有（　　）
A．絕大多數α粒子沿原方向運動，說明正電荷在原子內均勻分布，使α粒子受力平衡的結果
B．絕大多數α粒子沿原方向運動，說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子內大部分空間是均勻的
C．極少數α粒子發生大角度偏轉，說明原子內質量和電荷量比α粒子大得多的粒子在原子內分布空間很小
D．極少數α粒子發生大角度偏轉，說明原子內的電子對α粒子的吸引力很大
【答案】C
【解析】AB．α粒子散射實驗的內容是：絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉；少數α粒子發生了較大的角度偏轉；極少數α粒子發生了大角度偏轉（偏轉角度超過90°，有的甚至幾乎達到180°，被反彈回來），從絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小，所以帶正電的物質只占整個原子的很小空間，并不是正電荷均勻分布在原子核內，故AB錯誤；
CD．極少數α粒子發生大角度偏轉現象，主要是由于α粒子和原子核發生碰撞的結果，是因為金原子核很小且質量和電荷量遠大于α粒子的質量和電荷量，α粒子發生大角度偏轉，是由于原子核對α粒子的排斥力很大，故C正確，D錯誤。
9．盧瑟福通過粒子散射實驗，判斷出原子的中心有一個很小的核，并由此提出了原子的核式結構．如圖所示的平面示意圖中，①、②兩條實線表示粒子運動的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的粒子可能的運動軌跡為虛線中的
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】盧瑟福通過α粒子散射并由此提出了原子的核式結構模型，正電荷全部集中在原子核內，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為A；故選A．
10．下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法不正確的是（　　）
A．圖甲：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一
B．圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發射光子的頻率是不連續的
C．圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，提出了原子的核式結構模型
D．圖丁：根據電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有粒子性
【答案】D
【解析】A．普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，故A正確；
B．玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發射光子的頻率是不連續的，故B正確；
C．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，提出了原子的核式結構模型，故C正確；
D．根據電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，故D錯誤。
本題選不正確項，故選D。
11．（多選）如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是（　　）
A．若在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的P1點
B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉
C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉
D．若在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線向上偏轉
【答案】AC
【解析】BC．實驗證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉時應偏向帶正電的極板一側，可知選項C正確，選項B的說法錯誤；
D．加上垂直紙面向里的磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要向下偏轉，因而選項D錯誤；
A．當不加電場和磁場時，電子所受的重力可以忽略不計，因而不發生偏轉，選項A的說法正確。
12．（多選）下圖中四幅圖片涉及物理學史，下列說法正確的是（　　）
A．亞里士多德根據理想斜面實驗，提出了力不是維持物體運動的原因
B．牛頓通過實驗研究，發現了電磁感應定律
C．盧瑟福用粒子轟擊金箔的實驗，提出了原子核式結構學說
D．庫侖通過靜電力扭秤實驗研究，發現了庫侖定律
【答案】CD
【解析】A．伽利略根據理想斜面實驗，提出力不是維持物體運動的原因，A錯誤；
B．紐曼和韋伯通過實驗研究，總結出法拉第電磁感應定律，B錯誤；
C．盧瑟福用粒子轟擊金箔的實驗，提出了原子核式結構學說，C正確；
D．庫侖通過靜電力扭秤實驗研究，發現了庫侖定律，D正確。
13．（多選）如圖為α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡在圖中的A、B、C、D四個位置時，關于觀察到的現象，下述說法正確的是（　　）
A．相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數最多
B．相同時間內放在B位置時觀察到屏上的閃光次數比放在A位置時少得多
C．放在C、D位置時屏上觀察不到閃光
D．放在D位置時屏上看不到閃光
【答案】AB
【解析】根據α粒子散射實驗結果：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進，少數α粒子發生大角度偏轉，極少數偏角超過90°，個別的被彈回。
A．因為絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上沿原方向前進，所以在A位置觀察到的閃光次數最多， A正確；
B．因為少數α粒子發生大角度偏轉，所以相同時間內放在B位置時觀察到屏上的閃光次數比放在A位置時少得多，B正確；
CD．因為極少數偏角超過90°，個別的被彈回，所以放在C、D位置時屏上都能觀察到閃光，但次數極少，CD錯誤；
14．（多選）以下說法正確的是（　　）
A．電子的發現證實了原子核具有復雜的結構
B．電子的發現說明原子不是組成物質的最小單位，原子也是可分的
C．粒子散射實驗證實了原子核由質子和中子組成
D．粒子散射實驗說明了原子帶正電的部分占的體積很小
【答案】BD
【解析】AB．電子的發現說明原子是可分的，原子有較復雜的結構，故A錯誤，B正確；
CD．α粒子散射實驗證明了原子的核式結構，不能說明原子核的組成情況，故C錯誤，D正確。
15．（多選）在物理學的發展過程中，許多物理學家的科學發現推動了人類歷史的進步，下列表述符合物理學史的是（　　）
A．普朗克為了解釋黑體輻射現象，第一次提出了能量的量子化理論
B．愛因斯坦為了解釋光電效應規律，提出了光子說
C．光的波粒二象性學說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說
D．密立根油滴實驗說明原子核內部是有結構的
E．盧瑟福通過對粒子散射實驗的研究提出了原子的核式結構模型
【答案】ABE
【解析】A．普朗克為了解釋黑體輻射現象，第一次提出了能量的量子化理論，認為能量是一份一份的，才能解釋黑體輻射現象，A正確；
B．為了解釋光電效應，愛因斯坦在黑體輻射能量量子化基礎上，提出了光子說，B正確；
C．光的波粒二象性學說，認為光既具有粒子性，同時具有波動性，而且認為光就是電磁波，C錯誤；
D．密立根油滴實驗測出電子的電荷量e的值，D錯誤；
E．盧瑟福通過對粒子散射實驗現象的研究，提出了原子的核式結構模型，E正確。
16．(1)如圖是盧瑟福的粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發出的粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產生閃爍的光點。下列說法正確的是______；
A．絕大多數的粒子會發生大角度偏轉
B．粒子發生大角度偏轉是與原子中的電子碰撞造成的
C．絕大多數的粒子仍沿原來的方向前進
D．極少數粒子發生大角度偏轉，甚至幾乎原路返回
(2)該實驗是盧瑟福建立______模型的重要依據，否認了湯姆孫的______模型。
【答案】 CD 核式結構 棗糕（葡萄干蛋糕、西瓜）
【解析】(1)[1]AC．絕大多數的粒子仍沿原來的方向前進，A錯誤，C正確；
B．粒子發生大角度偏轉是與原子核之間的距離較近，同種電荷之間體現庫侖力，相互排斥，B錯誤；
D．極少數粒子發生較大角度偏轉，甚至幾乎原路返回，原因是粒子與原子核發生碰撞造成的，D正確。
故選CD。
(2)[2]該實驗是盧瑟福建立核式結構模型的重要依據。
[3]否認了湯姆孫的棗糕模型（或葡萄干蛋糕模型、或西瓜模型）。
17．如圖所示，是20世紀初偉大的物理學家盧瑟福在研究物質結構時的實驗裝置，請根據物理學史的知識完成下題：
(1)盧瑟福用這個實驗裝置發現了______________；
(2)圖中的放射源發出的是___________粒子；
(3)圖中的金箔是_____層分子膜（填單或多）；
(4)如圖位置的四個顯微鏡中，閃光頻率最高的是___顯微鏡；
(5)除上述實驗成就外，盧瑟福還發現了______的存在；（填電子、質子、中子中的一項）
(6)最終盧瑟福__________諾貝爾獎（填是否獲得了）。
【答案】 核式結構模型 粒子 單 A 質子 獲得了
【解析】(1)[1]該圖顯示的是盧瑟福的粒子散射實驗，該實驗的結果推翻了原有的原子“棗糕狀”模型概念，盧瑟福在其實驗現象的基礎上提出了“核式結構”的原子模型觀點。
(2)[2]該圖顯示的是盧瑟福的粒子散射實驗，因此放射源發出的是粒子。
(3)[3]選擇單層分子膜的金箔是為了盡量保證粒子只與一個金箔原子發生碰撞。
(4)[4]放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多，說明大多數射線基本不偏折，可知金箔原子內部很空曠，因此A位置的顯微鏡閃光頻率最高。
(5)[5]1919年，盧瑟福做了用粒子轟擊氮原子核的實驗，發現了質子的存在。
(6)[6]盧瑟福于1908年獲得諾貝爾化學獎。
18．在湯姆孫測量陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從K出來的陰極射線經過電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現熒光斑，若在D、G間加上方向向下，場強為E的勻強電場，陰極射線將向上偏轉；如果在D、G電場區再加上一垂直紙面的磁感應強度為B的勻強磁場（圖中未畫），熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向下偏轉，偏轉角為，試解決下列問題：
（1）說明陰極射線的電性；
（2）說明圖中磁場沿什么方向；
（3）根據L、E、B和，求出陰極射線的比荷.
【答案】（1）負電 （2）垂直紙面向里 （3）
【解析】(1)由于陰極射線向上偏轉，因此所受電場力方向向上，又由于勻強電場方向向下，電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電.
(2)由于所加磁場使陰極射線受到向下的洛倫茲力，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向里.
(3)設此射線中的粒子帶電荷量為q，質量為m，當射線在間做勻速直線運動時，有
①
當射線在間的磁場中偏轉時，有
②
如圖所示
同時又有
③
聯立①②③得
19．近百年前英國科學家湯姆遜以及他所帶領的一批學者對原子結構的研究奠定了近代物理學的基石，其中他對陰極射線粒子比荷測定實驗最為著名，裝置如圖（1）所示．阜寧中學某班的學生在實驗室重做該實驗，裝置如圖（2）所示，在玻璃管內的陰極K 發射的射線被加速后，沿直線到達畫有正方形方格的熒光屏上．在上下正對的平行金屬極板上加上電壓，在板間形成電場強度為 E 的勻強電場，射線向上偏轉；再給玻璃管前后的勵磁線圈加上適當的電壓，在線圈之間形成磁感應強度為 B 的勻強磁場，射線沿直線運動，不發生偏轉．之后再去掉平行板間的電壓，射線向下偏轉，經過屏上 A 點，如圖（3）所示．
（不計射線的重力，勻強電場、勻強磁場范圍限定在刻度“1”和“7”所在的豎直直線之間，且射線由刻度“1”所在位置進入該區域）．求：
（1）求該射線進入場區域時的初速度v ；
（2）已知正方形方格邊長為d ，求該射線粒子的比.
（3）帶電粒子在磁場中運動到A點的時間？
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)射線被加速后在電場力和洛倫茲力共同作用勻速直線運動，根據平衡得：
qE=qvB
解得：射線被加速后的速度為
(2)去掉金屬板間電壓后，粒子不再受到電場力，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，經過A點，則圓心為O點，半徑為r，如圖所示
則有
解得：
因為洛倫茲力提供向心力，則
聯立解得：
(3)設粒子軌跡對應的圓心角為θ，根據幾何關系可得
解得
帶電粒子在磁場中運動到A點的時間為：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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