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第3節　原子的核式結構模型
(分值：100分)
選擇題1～10題，每小題9分，共90分。
對點題組練
題組一　電子的發現
1.關于陰極射線，下列說法正確的是(　　)
陰極射線就是稀薄氣體導電時的輝光放電現象
陰極射線是在真空管內由正極放出的電子流
陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速
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
2.關于電子的發現，下列敘述中正確的是(　　)
湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而揭示了原子核是可以再分的
電子的發現，說明原子是由電子和原子核組成的
電子質量與電荷量的比值稱為電子的比荷
電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現的
3.(多選)如圖所示，一只陰極射線管左側不斷有電子射出，若在管的正下方平行放置一通電直導線AB，發現射線徑跡向下偏，則(　　)
導線中的電流由A流向B
導線中的電流由B流向A
若要使射線的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現
射線的徑跡與AB中的電流方向無關
題組二　原子的核式結構模型
4.人們在研究原子結構時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結構模型，它們的模型示意圖如圖所示。下列說法正確的是(　　)
α粒子散射實驗與棗糕模型和核式結構模型的建立無關
科學家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型，建立了核式結構模型
科學家通過α粒子散射實驗否定了核式結構模型，建立了棗糕模型
科學家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型和核式結構模型
5.(多選)下列關于原子結構，說法正確的是(　　)
湯姆孫提出了原子的“棗糕模型”，盧瑟福提出了原子的核式結構模型
原子的核式結構模型認為原子的全部正電荷及幾乎全部的質量都在原子核內
根據α粒子散射實驗的數據，盧瑟福推算原子核半徑的數量級為10－10 m
原子的核式結構模型解釋了α粒子散射實驗中α粒子的大角度散射現象
6.(多選)圖為盧瑟福和他的同事們做的α粒子散射實驗裝置示意圖，以下說法中正確的是(　　)
熒光屏在B位置的亮斑比在A位置多
該實驗說明原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上
熒光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少
該實驗說明原子質量均勻地分布在原子內
7.1911年盧瑟福提出了自己的原子結構模型，如圖所示為原子核式結構模型的α粒子散射情況，圖中細線表示粒子的運動軌跡。下列說法正確的是(　　)
α粒子運動軌跡說明在原子內部除原子核外沒有其他帶電粒子
α粒子運動路徑偏轉超過90°，是因為α粒子與原子核發生了碰撞
α粒子運動路徑偏轉接近180°，是因為α粒子近似正對原子核運動
發生散射的α粒子，庫侖力對其做負功，動能減小、電勢能增大
綜合提升練
8.(多選)陰極射線顯像管及其偏轉線圈的示意圖如圖所示。顯像管中有一個陰極，工作時它能發射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發光。安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場，可以使陰極射線發生偏轉。下列說法正確的是(　　)
如果偏轉線圈中沒有電流，則陰極射線應該打在熒光屏正中的O點
如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上A點，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里
如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上B點，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里
如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點向A點移動，則偏轉磁場磁感應強度應該先由小到大，再由大到小
9.如圖為密立根“油滴實驗”示意圖，已知一半徑為r的帶負電的油滴經金屬板A上的小孔進入勻強電場中，當兩金屬板之間的電壓為U時，油滴受到的電場力恰好與重力平衡；若兩金屬板之間的電壓為0，油滴無初速度進入小孔，則經過時間t到達金屬板B。已知油滴密度為ρ，重力加速度為g，不計空氣阻力，則油滴所帶電荷量為 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
10.(2024·湖南五市十校高二聯考)在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經過某一原子核附近時的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，下列說法正確的是(　　)
α粒子受到引力
該原子核的位置可能在①區域
根據α粒子散射實驗可以估算原子核大小
α粒子在P、Q間的運動為勻速圓周運動
培優加強練
11.(10分)在再現湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現光斑。若在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區加上一垂直紙面的磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出)，光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向上偏轉，偏轉角為θ，試解決下列問題：
(1)(3分)說明陰極射線的電性；
(2)(3分)說明圖中磁場沿什么方向；
(3)(4分)根據L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。
第3節　原子的核式結構模型
1.C　[陰極射線是在真空管內由負極放出的高速電子流，A、B錯誤；陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速，C正確，D錯誤。]
2.D　[湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而揭示了原子是可以再分的，A錯誤；原子的核式結構是盧瑟福通過α粒子的散射實驗提出的，B錯誤；電子的電荷量與質量的比值稱為電子的比荷，C錯誤；電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現的，D正確。]
3.BC　[由于AB中通有電流，在陰極射線管中產生磁場，電子受到洛倫茲力的作用而發生偏轉，由左手定則可知，陰極射線管中的磁場方向垂直紙面向里，所以根據安培定則可知，AB中的電流方向應為從B流向A；當AB中的電流方向變為從A流向B時，則AB上方的磁場方向變為垂直紙面向外，電子所受的洛倫茲力方向變為向上，射線的徑跡變為向上偏轉，選項B、C正確。]
4.B　[α粒子散射實驗與核式結構模型的建立有關，通過該實驗，否定了棗糕模型，建立了核式結構模型，選項B正確。]
5.ABD　[湯姆孫發現電子后，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中，電子鑲嵌其中，這個模型被稱為“棗糕模型”，盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，A正確；原子的核式結構模型認為原子的全部正電荷及幾乎全部的質量都集中在原子核內，B正確；根據α粒子散射實驗的數據，盧瑟福推算原子核半徑的數量級為10－15 m，整個原子半徑的數量級為10－10 m，兩者相差十萬倍之多，C錯誤；因為原子核很小，α粒子接近它的機會很少，所以絕大多數α粒子基本上仍按直線方向前進，發生偏轉的粒子中大多數偏轉角度也不大，只有極少數α粒子發生大角度偏轉，甚至被彈回，原子的核式結構模型很好地解釋了α粒子大角度散射現象，D正確。]
6.BC　[根據α粒子散射實驗現象，大多數粒子通過金箔后方向不變，少數粒子方向發生改變，極少數偏轉超過90°，甚至有的被反向彈回，可知熒光屏在B位置的亮斑比在A位置少，熒光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少，選項A錯誤，C正確；該實驗說明原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上，而不是原子質量均勻地分布在原子內，選項B正確，D錯誤。]
7.C　[原子內部除有原子核外，還有電子，A錯誤；題圖中的α粒子運動路徑偏轉超過90°，并不一定是與原子核發生碰撞，主要是在原子核對α粒子的庫侖斥力作用下發生偏轉，B錯誤；個別α粒子發生大角度偏轉(接近180°)說明了占原子質量絕大部分的帶正電的物質集中在很小的空間范圍，只有近似正對原子核運動的α粒子，受到較大的斥力，從而使α粒子“反彈”，即運動路徑偏轉接近180°，C正確；對于發生散射的α粒子，由粒子的運動軌跡可知庫侖力先做負功后做正功，因此α粒子的動能先減小后增大，則電勢能先增大后減小，D錯誤。]
8.AC　[偏轉線圈中沒有電流，陰極射線沿直線運動，打在O點，A正確；由陰極射線的電性及左手定則可知，B錯誤，C正確；由r＝知，B越小，r越大，故磁感應強度應先由大變小，再由小變大，D錯誤。]
9.A　[設油滴質量為m，所帶電荷量為q，兩金屬板間的距離為d，電場強度為E，當油滴受到的電場力恰好與重力平衡時有mg＝qE，油滴質量m＝πr3ρ，若兩金屬板之間的電壓為0，油滴無初速度進入小孔，則經過時間t到達金屬板B，由運動學公式有d＝gt2，又E＝，聯立解得q＝，A正確。]
10.C　[根據軌跡彎曲的方向可知，α粒子受到的庫侖力的方向從原子核指向α粒子的方向，可知α粒子受到的力是斥力，A錯誤；盧瑟福通過α粒子散射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，α粒子所受合外力為原子核給的排斥力，結合合外力指向軌跡凹側的特點可知原子核可能在③區域，①②④區域均不滿足排斥力總指向軌跡凹側，B錯誤；根據α粒子散射實驗可以估算原子核大小，C正確；α粒子受到的庫侖力隨α粒子與原子核之間距離的變化而變化，所以α粒子不可能做勻速圓周運動，D錯誤。]
11.(1)負電　(2)垂直紙面向外　(3)
解析　(1)由于陰極射線在電場中向下偏轉，因此陰極射線受電場力方向向下，又由于勻強電場方向向上，則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上的洛倫茲力，且與電場力平衡，由左手定則知磁場的方向垂直紙面向外。
(3)設此射線帶電荷量為q，質量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，有qE＝qvB。當射線在D、G間的磁場中偏轉時，如圖所示，有
qvB＝
同時又有L＝rsin θ
解得＝。第3節　原子的核式結構模型
學習目標　1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質單元。 2.知道電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整數倍。
3.了解α粒子散射實驗原理和實驗現象。 4.知道盧瑟福的原子核式結構模型的主要內容。 5.知道原子和原子核大小的數量級，各種元素的原子核的電荷數。
知識點一　電子的發現
1.陰極射線：　　　　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　　　　情況斷定，它的本質是帶　　　　（選填“正電”或“負電”）的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。后來，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e的值為e＝　　　　　　　　　 C（保留2位有效數字）。
4.電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是　　　　的整數倍。
5.電子的質量me＝　　　　　　 kg（保留2位有效數字），質子質量與電子質量的比值為＝　　　　。
【思考】
　如圖所示為湯姆孫的氣體放電管的示意圖。
（1）K、A部分起什么作用？
（2）在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時，發現陰極射線向下偏轉，說明它帶正電還是帶負電？
（3）在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發現（　　）
A.陰極射線在電場中偏向正極板一側
B.陰極射線在磁場中受力方向跟正電荷受力方向相同
C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同
D.湯姆孫直接測到了陰極射線粒子的電荷量
例2 如圖所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置。當極板P和P′間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成一個亮點；加上偏轉電壓U后，亮點偏離到O′點，O′點到O點的豎直距離為d，水平距離可忽略不計。此時在P與P′之間的區域里再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調節磁感應強度，當其大小為B時，亮點重新回到O點。已知極板水平方向長度為L1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為L2，不計電子重力。
（1）求打在熒光屏O點的電子速度的大小；
（2）推導出電子比荷的表達式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
帶電粒子的比荷常見的三種測量方法
（1）利用磁偏轉測比荷：由qvB＝m得＝，只需知道磁感應強度B、帶電粒子的速度v和偏轉半徑R即可。
（2）利用電偏轉測比荷：偏移量y＝at2＝·（）2，故＝，所以在偏轉電場電壓U、d、L已知時，只需測量v和y即可。
（3）利用加速電場測比荷：由動能定理qU＝mv2得＝，在加速電場電壓U已知時，只需測出v即可。　　　　
知識點二　原子的核式結構模型　原子核的電荷與尺度
如圖所示為1909年英國物理學家盧瑟福指導他的助手蓋革和馬斯頓進行α粒子散射實驗的實驗裝置示意圖，閱讀課本，回答以下問題：
（1）什么是α粒子？
（2）實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？
（3）實驗現象如何？
（4）少數α粒子發生大角度散射的原因是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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，　　　　　　彌漫性地均勻分布在整個球體內，　　　　鑲嵌其中，如圖所示。有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。
2.α粒子散射實驗
（1）α粒子散射實驗裝置由　　　　　　　　、　　　　、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子放射源到熒光屏這段路程處于　　　　中。
（2）實驗現象
①　　　　　　的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿　　　　的方向前進；
②　　　　α粒子發生了　　　　　　偏轉，極少數偏轉的角度甚至　　　　　　，它們幾乎被“撞了回來”。
（3）實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了　　　　　　模型。
3.核式結構模型：原子中帶　　　　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　　　　數，非常接近它們的　　　　序數，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的　　　　數來排列的。
（2）原子核的組成：原子核是由　　　　　　和　　　　組成的，原子核的電荷數就是核中的　　　　數。
（3）原子核的大小：用核　　　　　　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　　　　　　 m，而整個原子半徑的數量級是　　　　　　 m，兩者相差十萬倍之多。
例3 （多選）在α粒子散射實驗中，只有少數的α粒子發生大角度的偏轉，下列解釋正確的是（　　）
A.相對于原子的體積，集中幾乎所有質量的原子核體積很小
B.多數α粒子通過金箔時，離原子核較遠，受到周圍原子核的庫侖斥力作用可忽略
C.少數的α粒子通過金箔時與電子發生碰撞，運動方向發生了較大的改變
D.少數的α粒子通過金箔時，離原子核較近，受到原子核較大的沖量作用
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練 （多選）盧瑟福提出的原子核式結構學說包括下列哪些內容（　　）
A.原子中心有一個很小的核
B.原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里
C.原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上
D.帶負電的電子在核外空間繞原子核旋轉
隨堂對點自測
1.（陰極射線性質的理解）關于陰極射線，下列說法正確的是（　　）
A.陰極射線是由陰極發出的粒子撞擊玻璃管壁產生的
B.只要陰、陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產生
C.陰極射線可以穿透薄鋁片，這說明它是電磁波
D.陰、陽兩極間加有高壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力作用而脫離陰極
2.（α粒子散射實驗）（多選）在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，觀察到的實驗現象是（　　）
A.絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進
B.有少數α粒子發生了大角度的偏轉
C.原子的中心有一個很小的核
D.比較多的α粒子幾乎都被撞了回來
3.（原子的核式結構模型）下列對原子及原子核的認識，正確的是（　　）
A.原子由原子核和核外電子組成
B.原子核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質量
C.原子核半徑的數量級為10－10 m
D.中性原子核外電子帶的負電荷之和小于原子核所帶的正電荷
第3節　原子的核式結構模型
知識點一
1.陰極　2.偏轉　負電　3.1.6×10－19　4.e　5.9.1×10－31　1 836
[思考] 提示　(1)K、A部分產生陰極射線。
(2)陰極射線向下偏轉，與電場方向相反，說明陰極射線帶負電。
(3)由左手定則可得，在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉。
例1 A　[陰極射線在電場中偏向正極板一側，因此陰極射線應該帶負電荷，A正確；陰極射線在磁場中受力方向跟負電荷受力方向相同，B錯誤；不同材料所產生的陰極射線的比荷相同，C錯誤；湯姆孫并沒有直接測到陰極射線粒子的電荷量，D錯誤。]
例2 (1)　(2)＝
解析　(1)電子在正交的勻強電場和勻強磁場中做勻速直線運動，有evB＝eE＝e
得v＝，即打到熒光屏O點的電子速度的大小為。
(2)P與P′之間只有偏轉電場時，電子的加速度為a，運動時間為t，電子離開偏轉電場的偏移量為y，速度偏轉角為θ，根據運動學公式y＝at2
根據牛頓第二定律有a＝
運動時間t＝
解得y＝
由于＝
可得＝。
知識點二
導學　提示　(1)α粒子(He)是從放射性物質中發射出來的快速運動的粒子，實質是失去兩個電子的氦原子核。質量是電子質量的7 300倍。
(2)①α粒子源：提供α粒子。
②帶熒光屏的顯微鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發出的微弱閃光。
實驗過程：α粒子經過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向。帶有熒光屏的顯微鏡可以沿題圖中虛線轉動，以統計向不同方向散射的α粒子的數目。
(3)α粒子散射實驗的實驗現象：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90°。
(4)α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電部分的排斥力發生了大角度散射。
知識梳理
1.正電荷　電子　2.(1)α粒子源　金箔　真空　(2)①絕大多數　原來　②少數　大角度　大于90°　(3)核式結構　3.正
4.(1)電子　原子　電子　(2)質子　中子　質子　(3)半徑　10－15　10－10
例3 ABD　[由于原子的體積遠遠大于原子核的體積，原子內多為“空曠地帶”，當α粒子通過金箔時，多數α粒子離原子核較遠，α粒子受到的庫侖力可忽略，A、B正確；電子的質量較小，對α粒子的運動方向幾乎不產生影響，C錯誤；當少數α粒子距原子核較近時，庫侖斥力較大，α粒子受到原子核較大的沖量作用，就會發生大角度的偏轉，D正確。]
訓練 ABD　[盧瑟福提出的原子核式結構模型是原子中心有一個很小的原子核，它集中了原子的幾乎全部質量和所有的正電荷，電子在核外繞原子核旋轉，故A、B、D正確，C錯誤。]
隨堂對點自測
1.D　[陰極射線是由陰極直接發出的，選項A錯誤；只有當兩極間加有高壓且陰極接電源負極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，選項B錯誤，D正確；陰極射線是高速電子流，選項C錯誤。]
2.AB　[在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，觀察到的實驗現象是：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度超過90°，甚至有的被反向彈回，選項A、B正確，C、D錯誤。]
3.A　[原子由原子核和核外電子組成，故A正確；原子核的質量與電子的質量和就是原子的質量，故B錯誤；原子半徑的數量級是10－10 m，原子核是原子內很小的核，半徑數量級為10－15 m，C錯誤；中性原子電子電荷量之和與原子核所帶正電荷之和相等，D錯誤。](共47張PPT)
第3節　原子的核式結構模型
第四章　原子結構和波粒二象性
1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質單元。 2.知道電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整數倍。 3.了解α粒子散射實驗原理和實驗現象。 4.知道盧瑟福的原子核式結構模型的主要內容。 5.知道原子和原子核大小的數量級，各種元素的原子核的電荷數。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　原子的核式結構模型　原子核的電荷與尺度
知識點一　電子的發現
知識點一　電子的發現
1.陰極射線：______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______情況斷定，它的本質是帶______(選填“正電”或“負電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷。后來，組成陰極射線的粒子被稱為電子。
陰極
偏轉
負電　
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e的值為e＝_____________ C(保留2位有效數字)。
4.電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是___的整數倍。
1.6×10－19
e
9.1×10－31
1 836
【思考】
如圖所示為湯姆孫的氣體放電管的示意圖。
(1)K、A部分起什么作用？
(2)在金屬板D1、D2之間加上如圖所示的電場時，發現陰極射線向下偏轉，說明它帶正電還是帶負電？
(3)在金屬板D1、D2之間單獨加哪個方向的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉？
提示　(1)K、A部分產生陰極射線。
(2)陰極射線向下偏轉，與電場方向相反，說明陰極射線帶負電。
(3)由左手定則可得，在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉。
A
例1 英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發現(　　)
A.陰極射線在電場中偏向正極板一側
B.陰極射線在磁場中受力方向跟正電荷受力方向相同
C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同
D.湯姆孫直接測到了陰極射線粒子的電荷量
解析　陰極射線在電場中偏向正極板一側，因此陰極射線應該帶負電荷，A正確；陰極射線在磁場中受力方向跟負電荷受力方向相同，B錯誤；不同材料所產生的陰極射線的比荷相同，C錯誤；湯姆孫并沒有直接測到陰極射線粒子的電荷量，D錯誤。
例2 如圖所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置。當極板P和P′間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成一個亮點；加上偏轉電壓U后，亮點偏離到O′點，O′點到O點的豎直距離為d，水平距離可忽略不計。此時在P與P′之間的區域里再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調節磁感應強度，當其大小為B時，亮點重新回到O點。已知極板水平方向長度為L1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為L2，不計電子重力。
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大小；
(2)推導出電子比荷的表達式。
解析　(1)電子在正交的勻強電場和勻強磁場中做勻速直線運動，
(2)P與P′之間只有偏轉電場時，電子的加速度為a，運動時間為t，電子離開偏轉電場的偏移量為y，速度偏轉角為θ，根據運動學公式
帶電粒子的比荷常見的三種測量方法
知識點二　原子的核式結構模型　原子核的電荷與尺度
如圖所示為1909年英國物理學家盧瑟福指導他的助手蓋革和馬斯頓進行α粒子散射實驗的實驗裝置示意圖，閱讀課本，回答以下問題：
(1)什么是α粒子？
(2)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？
(3)實驗現象如何？
(4)少數α粒子發生大角度散射的原因是什么？
(2)①α粒子源：提供α粒子。
②帶熒光屏的顯微鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發出的微弱閃光。
實驗過程：α粒子經過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向。帶有熒光屏的顯微鏡可以沿題圖中虛線轉動，以統計向不同方向散射的α粒子的數目。
(3)α粒子散射實驗的實驗現象：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90°。
(4)α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電部分的排斥力發生了大角度散射。
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，_________彌漫性地均勻分布在整個球體內，______鑲嵌其中，如圖所示。有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。
正電荷
電子
2.α粒子散射實驗
α粒子源　
(1)α粒子散射實驗裝置由____________、______、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子放射源到熒光屏這段路程處于______中。
(2)實驗現象
①____________的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿______的方向前進；
②______α粒子發生了_________偏轉，極少數偏轉的角度甚至_______________，它們幾乎被“撞了回來”。
(3)實驗意義：盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了____________模型。
金箔
真空
絕大多數
原來
少數
大角度
大于90°
核式結構
3.核式結構模型：原子中帶___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______數，非常接近它們的______序數，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的______數來排列的。
(2)原子核的組成：原子核是由______和______組成的，原子核的電荷數就是核中的______數。
(3)原子核的大小：用核______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______ m，而整個原子半徑的數量級是_______m，兩者相差十萬倍之多。
正
電子
原子
電子
質子
中子
質子
半徑
10－15　
10－10
ABD
例3 (多選)在α粒子散射實驗中，只有少數的α粒子發生大角度的偏轉，下列解釋正確的是(　 　)
A.相對于原子的體積，集中幾乎所有質量的原子核體積很小
B.多數α粒子通過金箔時，離原子核較遠，受到周圍原子核的庫侖斥力作用可忽略
C.少數的α粒子通過金箔時與電子發生碰撞，運動方向發生了較大的改變
D.少數的α粒子通過金箔時，離原子核較近，受到原子核較大的沖量作用
解析　由于原子的體積遠遠大于原子核的體積，原子內多為“空曠地帶”，當α粒子通過金箔時，多數α粒子離原子核較遠，α粒子受到的庫侖力可忽略，A、B正確；電子的質量較小，對α粒子的運動方向幾乎不產生影響，C錯誤；當少數α粒子距原子核較近時，庫侖斥力較大，α粒子受到原子核較大的沖量作用，就會發生大角度的偏轉，D正確。
ABD
訓練 (多選)盧瑟福提出的原子核式結構學說包括下列哪些內容(　 　)
A.原子中心有一個很小的核
B.原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里
C.原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上
D.帶負電的電子在核外空間繞原子核旋轉
解析　盧瑟福提出的原子核式結構模型是原子中心有一個很小的原子核，它集中了原子的幾乎全部質量和所有的正電荷，電子在核外繞原子核旋轉，故A、B、D正確，C錯誤。
隨堂對點自測
2
D
1.(陰極射線性質的理解)關于陰極射線，下列說法正確的是(　　)
A.陰極射線是由陰極發出的粒子撞擊玻璃管壁產生的
B.只要陰、陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產生
C.陰極射線可以穿透薄鋁片，這說明它是電磁波
D.陰、陽兩極間加有高壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力作用而脫離陰極
解析　陰極射線是由陰極直接發出的，選項A錯誤；只有當兩極間加有高壓且陰極接電源負極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，選項B錯誤，D正確；陰極射線是高速電子流，選項C錯誤。
AB
2.(α粒子散射實驗)(多選)在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，觀察到的實驗現象是(　　)
A.絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進
B.有少數α粒子發生了大角度的偏轉
C.原子的中心有一個很小的核
D.比較多的α粒子幾乎都被撞了回來
解析　在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，觀察到的實驗現象是：絕大多數α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度超過90°，甚至有的被反向彈回，選項A、B正確，C、D錯誤。
A
3.(原子的核式結構模型)下列對原子及原子核的認識，正確的是(　　)
A.原子由原子核和核外電子組成
B.原子核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質量
C.原子核半徑的數量級為10－10 m
D.中性原子核外電子帶的負電荷之和小于原子核所帶的正電荷
解析　原子由原子核和核外電子組成，故A正確；原子核的質量與電子的質量和就是原子的質量，故B錯誤；原子半徑的數量級是10－10 m，原子核是原子內很小的核，半徑數量級為10－15 m，C錯誤；中性原子電子電荷量之和與原子核所帶正電荷之和相等，D錯誤。
課后鞏固訓練
3
C
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
解析　陰極射線是在真空管內由負極放出的高速電子流，A、B錯誤；陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速，C正確，D錯誤。
對點題組練
題組一　電子的發現
1.關于陰極射線，下列說法正確的是(　　)
D
2.關于電子的發現，下列敘述中正確的是(　　)
A.湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而揭示了原子核是可以再分的
B.電子的發現，說明原子是由電子和原子核組成的
C.電子質量與電荷量的比值稱為電子的比荷
D.電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現的
解析　湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，從而揭示了原子是可以再分的，A錯誤；原子的核式結構是盧瑟福通過α粒子的散射實驗提出的，B錯誤；電子的電荷量與質量的比值稱為電子的比荷，C錯誤；電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現的，D正確。
BC
3.(多選)如圖所示，一只陰極射線管左側不斷有電子射出，若在管的正下方平行放置一通電直導線AB，發現射線徑跡向下偏，則(　　)
A.導線中的電流由A流向B
B.導線中的電流由B流向A
C.若要使射線的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現
D.射線的徑跡與AB中的電流方向無關
解析　由于AB中通有電流，在陰極射線管中產生磁場，電子受到洛倫茲力的作用而發生偏轉，由左手定則可知，陰極射線管中的磁場方向垂直紙面向里，所以根據安培定則可知，AB中的電流方向應為從B流向A；當AB中的電流方向變為從A流向B時，則AB上方的磁場方向變為垂直紙面向外，電子所受的洛倫茲力方向變為向上，射線的徑跡變為向上偏轉，選項B、C正確。
B
題組二　原子的核式結構模型
4.人們在研究原子結構時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結構模型，它們的模型示意圖如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.α粒子散射實驗與棗糕模型和核式結構模型的建立無關
B.科學家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型，建立了核式結構模型
C.科學家通過α粒子散射實驗否定了核式結構模型，建立了棗糕模型
D.科學家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型和核式結構模型
解析　α粒子散射實驗與核式結構模型的建立有關，通過該實驗，否定了棗糕模型，建立了核式結構模型，選項B正確。
ABD
5.(多選)下列關于原子結構，說法正確的是(　 　)
A.湯姆孫提出了原子的“棗糕模型”，盧瑟福提出了原子的核式結構模型
B.原子的核式結構模型認為原子的全部正電荷及幾乎全部的質量都在原子核內
C.根據α粒子散射實驗的數據，盧瑟福推算原子核半徑的數量級為10－10 m
D.原子的核式結構模型解釋了α粒子散射實驗中α粒子的大角度散射現象
解析　湯姆孫發現電子后，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中，電子鑲嵌其中，這個模型被稱為“棗糕模型”，盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，A正確；原子的核式結構模型認為原子的全部正電荷及幾乎全部的質量都集中在原子核內，B正確；根據α粒子散射實驗的數據，盧瑟福推算原子核半徑的數量級為10－15 m，整個原子半徑的數量級為10－10 m，兩者相差十萬倍之多，C錯誤；因為原子核很小，α粒子接近它的機會很少，所以絕大多數α粒子基本上仍按直線方向前進，發生偏轉的粒子中大多數偏轉角度也不大，只有極少數α粒子發生大角度偏轉，甚至被彈回，原子的核式結構模型很好地解釋了α粒子大角度散射現象，D正確。
BC
A.熒光屏在B位置的亮斑比在A位置多
B.該實驗說明原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上
C.熒光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少
D.該實驗說明原子質量均勻地分布在原子內
6.(多選)圖為盧瑟福和他的同事們做的α粒子散射實驗裝置示意圖，以下說法中正確的是(　　)
解析　根據α粒子散射實驗現象，大多數粒子通過金箔后方向不變，少數粒子方向發生改變，極少數偏轉超過90°，甚至有的被反向彈回，可知熒光屏在B位置的亮斑比在A位置少，熒光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少，選項A錯誤，C正確；該實驗說明原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上，而不是原子質量均勻地分布在原子內，選項B正確，D錯誤。
C
7.1911年盧瑟福提出了自己的原子結構模型，如圖所示為原子核式結構模型的α粒子散射情況，圖中細線表示粒子的運動軌跡。下列說法正確的是(　　)
A.α粒子運動軌跡說明在原子內部除原子核外沒有其他帶電粒子
B.α粒子運動路徑偏轉超過90°，是因為α粒子與原子核發生了碰撞
C.α粒子運動路徑偏轉接近180°，是因為α粒子近似正對原子核運動
D.發生散射的α粒子，庫侖力對其做負功，動能減小、電勢能增大
解析　原子內部除有原子核外，還有電子，A錯誤；題圖中的α粒子運動路徑偏轉超過90°，并不一定是與原子核發生碰撞，主要是在原子核對α粒子的庫侖斥力作用下發生偏轉，B錯誤；個別α粒子發生大角度偏轉(接近180°)說明了占原子質量絕大部分的帶正電的物質集中在很小的空間范圍，只有近似正對原子核運動的α粒子，受到較大的斥力，從而使α粒子“反彈”，即運動路徑偏轉接近180°，C正確；對于發生散射的α粒子，由粒子的運動軌跡可知庫侖力先做負功后做正功，因此α粒子的動能先減小后增大，則電勢能先增大后減小，D錯誤。
AC
綜合提升練
8.(多選)陰極射線顯像管及其偏轉線圈的示意圖如圖所示。顯像管中有一個陰極，工作時它能發射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發光。安裝在管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場，可以使陰極射線發生偏轉。下列說法正確的是(　　)
A.如果偏轉線圈中沒有電流，則陰極射線應該打在熒光屏正中的O點
B.如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在
熒光屏上A點，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里
C.如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在
熒光屏上B點，則偏轉磁場的方向應該垂直紙面向里
D.如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點向A點移動，則偏轉磁場磁感應強度應該先由小到大，再由大到小
A
9.如圖為密立根“油滴實驗”示意圖，已知一半徑為r的帶負電的油滴經金屬板A上的小孔進入勻強電場中，當兩金屬板之間的電壓為U時，油滴受到的電場力恰好與重力平衡；若兩金屬板之間的電壓為0，油滴無初速度進入小孔，則經過時間t到達金屬板B。已知油滴密度為ρ，重力加速度為g，不計空氣阻力，則油滴所帶電荷量為 (　　)
C
10.(2024·湖南五市十校高二聯考)在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經過某一原子核附近時的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，下列說法正確的是(　　)
A.α粒子受到引力
B.該原子核的位置可能在①區域
C.根據α粒子散射實驗可以估算原子核大小
D.α粒子在P、Q間的運動為勻速圓周運動
解析　根據軌跡彎曲的方向可知，α粒子受到的庫侖力的方向從原子核指向α粒子的方向，可知α粒子受到的力是斥力，A錯誤；盧瑟福通過α粒子散射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，α粒子所受合外力為原子核給的排斥力，結合合外力指向軌跡凹側的特點可知原子核可能在③區域，①②④區域均不滿足排斥力總指向軌跡凹側，B錯誤；根據α粒子散射實驗可以估算原子核大小，C正確；α粒子受到的庫侖力隨α粒子與原子核之間距離的變化而變化，所以α粒子不可能做勻速圓周運動，D錯誤。
培優加強練
11.在再現湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現光斑。若在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區加上一垂直紙面的磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出)，光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向上偏轉，偏轉角為θ，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θ，求出陰極射線的比荷。
解析　(1)由于陰極射線在電場中向下偏轉，
因此陰極射線受電場力方向向下，又由于勻強電場方向向上，則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上的洛倫茲力，且與電場力平衡，由左手定則知磁場的方向垂直紙面向外。
(3)設此射線帶電荷量為q，質量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，
有qE＝qvB。當射線在D、G間的磁場中偏轉時，如圖所示，有

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