資源簡介

第四章　原子結構
1　電子的發現
2　原子的核式結構模型
(分值：60分)
1~7題每題4分，共28分
考點一　電子的發現
1.(多選)下列關于電子的說法正確的是(　　　　)
A.發現電子是從研究陰極射線開始的
B.湯姆孫發現物質中發出的電子比荷是不同的
C.電子發現的意義是讓人們認識到原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也具有復雜的結構
D.電子是帶負電的，可以在電場和磁場中偏轉
2.湯姆孫對陰極射線本質的研究，采用的科學方法是(　　　　)
A.用陰極射線轟擊金箔，觀察其散射情況
B.用“油滴實驗”精確測定電子的帶電荷量
C.用陰極射線轟擊熒光物質，對熒光物質發出的光進行光分析
D.讓陰極射線通過電場和磁場，通過陰極射線的偏轉情況判斷其電性和計算其比荷
3.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情況跟正電荷受力情況相同
C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同
D.湯姆孫發現了電子，并精確測量了電子的電荷量
4.(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，則陰極射線應打到熒光屏的中點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
考點二　原子的核式結構模型
5.盧瑟福提出了原子核式結構模型。當時他提出這種模型的實驗依據是(　　　　)
A.α粒子散射實驗 B.光電效應實驗
C.天然放射現象 D.陰極射線的發現
6.(2023·綿陽市高二期末)關于α粒子散射實驗的說法中正確的是(　　　　)
A.實驗表明原子的中心有一個很大的核，它占有原子體積的絕大部分
B.實驗表明原子的中心有個很小的核，集中了原子的全部正電荷
C.實驗表明原子核是由質子和中子組成的
D.實驗表明該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性
7.(2023·北京市高二期中)如圖為盧瑟福和他的助手做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關于觀察到的現象，下述說法中正確的是(　　　　)
A.放在C位置時屏上觀察不到閃光
B.放在D位置時屏上能觀察到一些閃光，但次數極少
C.相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數最少
D.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位置時多
8、9題每題6分，10題9分，共21分
8.(多選)關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是(　　　　)
A.在實驗中，觀察到的現象是：絕大多數α粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進，極少數α粒子發生了大角度的偏轉
B.使α粒子發生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當α粒子接近核時，是核的庫侖斥力使α粒子發生明顯偏轉；當α粒子接近電子時，是電子的庫侖引力使之發生明顯偏轉
C.使少數α粒子產生大角度偏轉的力是原子核對α粒子的萬有引力
D.實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分
9.(2024·上海市月考)如圖為盧瑟福的α粒子散射實驗，①、②兩條線表示實驗中α粒子運動的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運動軌跡為(　　　　)
A.軌跡a B.軌跡b
C.軌跡c D.軌跡d
10.(9分)(2024·安慶市高二質檢)美國物理學家密立根通過如圖所示的實驗裝置，最先測出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實驗。如圖所示，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負極相連接，板間產生勻強電場，方向豎直向下，圖中油滴由于帶負電懸浮在兩板間保持靜止。
(1)(3分)若要測出該油滴的電荷量，需要測出的物理量有　　　　；
A.油滴質量m B.兩板間的電壓U
C.兩板間的距離d D.兩板的長度L
(2)(3分)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q=　　　　　(已知重力加速度為g)；
(3)(3分)若電子的帶電荷量為e，則該油滴中帶的電子數為　　　　　。
11.(11分)如圖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。此時再在P與P'之間的區域里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。
(1)(3分)求打在熒光屏O點的電子速度的大??；
(2)(5分)推導出電子比荷的表達式；
(3)(3分)上述實驗中，未記錄陰極K與陽極A之間的加速電壓U0，根據上述實驗數據能否推導出U0的表達式？并說明理由。
答案精析
1.ACD?。蹨穼O通過對陰極射線的研究發現了電子，選項A正確；湯姆孫發現不同物質發出的陰極射線的粒子比荷相同，這種粒子即電子，選項B錯誤；湯姆孫發現電子，使人們認識到原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也具有復雜的結構，選項C正確；電子是帶負電的，可以在電場和磁場中偏轉，選項D正確。］
2.D?。蹨穼O對陰極射線本質的研究采用的主要方法是：讓陰極射線通過電、磁場，通過偏轉情況判斷其電性，結合類平拋運動與圓周運動的公式，即可計算其比荷，故D正確。］
3.A　［陰極射線實質上就是高速運動的電子流，所以在電場中偏向正極板一側，A正確；由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，B錯誤；不同材料所產生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，C錯誤；在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子流時，并未得出電子的電荷量，最早精確測出電子電荷量的是密立根，D錯誤。］
4.AC　［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，選項C正確，B錯誤；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，選項D錯誤；當不加電場和磁場時，電子不發生偏轉，選項A正確。］
5.A?。郾R瑟福根據α粒子散射實驗的結果，提出了原子核式結構模型，A正確，B、C、D錯誤。］
6.B　［實驗表明原子的中心有個很小的核，集中了原子的全部正電荷，占有原子體積的極小部分，證實了原子的核式結構，但是該實驗不能表明原子核是由質子和中子組成的。故選B。］
7.B　［根據實驗現象可知，放在C位置時屏上能觀察到閃光，故A錯誤；放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數極少，說明極少數α粒子有較大程度的偏折，B正確；放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多，故C錯誤；放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數較少，比放在A位置時少，故D錯誤。］
8.AD?。郐亮Ｗ由⑸鋵嶒灥默F象是：絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉；少數α粒子發生了較大角度的偏轉；極少數α粒子發生了大角度偏轉，選項A正確；當α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發生明顯偏轉，原子核對α粒子的萬有引力非常小，可以忽略不計，選項B、C錯誤；從絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，推測使α粒子受到排斥力的核體積極小，選項D正確。］
9.A?。郾R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，因離原子核越近，受到的庫侖斥力越強，則偏轉程度越強，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.(1)ABC　(2)　(3)
解析　(1)由題意及電場力公式可得，油滴靜止時有mg=qE=q，所以需要測油滴質量、兩板間的電壓和兩板間的距離。故選A、B、C。
(2)由上述分析可得q=
(3)設油滴中帶的電子數為n，則有ne=q，n==。
11.(1)　(2)=　(3)能　理由見解析
解析　(1)設電子的速度大小為v，則有evB=eE
所以v==。
(2)當極板間僅有偏轉電場時，電子在電場中沿豎直方向的偏轉距離為y1=a=·)2=
電子離開偏轉電場時豎直方向上的分速度為
v1=at1=·
電子離開偏轉電場后做勻速直線運動，到熒光屏的時間為t2，這段時間內沿豎直方向運動的距離為
y2=v1t2=··=
電子在豎直方向上偏轉的總距離為
d=y1+y2=L1(L2+)
解得=。
(3)能。由動能定理可得eU0=mv2-0，已知v和的表達式，可推導出U0的表達式。1　電子的發現
2　原子的核式結構模型
［學習目標］　1.知道陰極射線的組成，體會電子發現過程中所蘊含的科學方法，了解電子比荷的測定方法，知道電荷是量子化的(重點)。2.了解α粒子散射實驗現象以及盧瑟福原子核式結構模型的主要內容(重難點)。3.知道原子和原子核大小的數量級，知道原子核的電荷數(重點)。
一、電子的發現
1.陰極射線：真空度很高的玻璃管　　　　發射出的一種射線，這種射線沿直線傳播，撞擊到玻璃壁上會產生黃綠色的熒光。
2.微粒比荷的測定　元電荷
(1)湯姆孫的探究
根據陰極射線在電場或磁場中的　　　　情況確定，陰極射線的本質是帶　　　　的粒子流，并求出了這種粒子的比荷(帶電粒子的電荷量與質量之比)。組成陰極射線的粒子被稱為　　　　。
(2)密立根實驗：電子電荷量的精確測量是由密立根通過著名的“　　　　　　　　”實現的。目前公認的電子電荷量的值為e=　　　　　　　　 C(保留2位有效數字)。
(3)元電荷：能獨立存在的　　　　電荷稱為元電荷。電子所帶的電荷量就是　　　　　?。蝗魏螏щ婓w的電荷量是　　　　　的，都是元電荷的　　　　　　。
(4)電子的質量me=　　　　　　　　 kg(保留兩位有效數字)。
(1)陰極射線實際上是高速運動的電子流。(　　)
(2)帶電體的電荷量可以是任意數值。(　　)
(3)電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的。(　　)
(4)電子的質量與電荷量的比值稱為電子的比荷。(　　)
例1　湯姆孫測定電子比荷(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內，陰極K發出的電子經加速后，穿過小孔A、C，沿中心軸線OP1以速度v進入兩塊水平正對放置的極板D1、D2間，射出后到達右端的熒光屏上形成光點。若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點。現在極板間加上豎直方向、電場強度大小為E的勻強電場后，電子向上偏轉；再在極板間施加一個方向垂直于紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，電子在熒光屏上產生的光點又回到了P1點；接著去掉電場，電子向下偏轉，射出極板時偏轉角為θ。已知極板的長度為L，忽略電子的重力及電子間的相互作用。求：
(1)勻強磁場的磁感應強度大??；
(2)電子的比荷。
二、原子的核式結構模型
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登進行α粒子散射實驗的實驗裝置，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？
1.湯姆孫原子模型
1904年湯姆孫根據已知的實驗現象和認識提出了影響較大的“　　　　模型”，如圖所示，假想正電荷構成一個密度均勻的球體，電子“鑲嵌”其中，并分布在一些特定的同心圓環或球殼上。
2.α粒子散射實驗
(1)α粒子散射實驗裝置由　　　　　　、　　　　、探測器等幾部分組成，實驗時從α粒子源到探測器之間是　　　　的。
(2)實驗現象
①　　　　　　　　α粒子穿過金箔后仍沿　　　　的方向前進或只發生很小的偏轉；
②　　　　α粒子發生了較大的偏轉，大約1/8 000的α粒子偏轉角度超過了　　　，極少數α粒子甚至被“彈”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.原子核式結構模型
(1)原子核：原子中帶正電部分體積　　　，但幾乎占有原子的　　　　質量，稱之為原子核。
(2)核式結構模型：原子中間有一個體積很小、帶　　　　電荷的核，而電子在核外繞核運動。
(3)原子核的大?。涸雍说闹睆郊s為　　　　 m，只有原子直徑的　　　　　。
(4)原子核的電荷數：對于中性原子，所有電子帶的負電荷之和　　　　原子核所帶的正電荷。
4.原子核式結構模型的局限性
在核式結構模型中，電子繞原子核做圓周運動，根據經典電磁理論，帶電粒子做加速運動時，要向外輻射能量，能量不斷　　　　，軌道半徑會越來越　　　　，最終會墜入原子核內，原子將不復存在，這個推論與事實不符。
1.按照湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個原子球體內。α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，做什么運動的可能性最大？
2.α粒子散射實驗中，少數α粒子發生大角度偏轉的原因是什么？
例2　(2023·廣元高二期中)1909年，物理學家盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是(　　)
A.α粒子散射實驗說明原子中有一個帶正電的核幾乎占有原子的全部質量
B.α粒子大角度散射是由于它跟電子發生了碰撞
C.大部分α粒子發生了大角度的偏轉
D.α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的
針對訓練　(2023·綿陽市高二期末)關于盧瑟福α粒子散射實驗現象及分析，下列說法正確的是(　　)
A.原子的質量幾乎全部集中在原子核內
B.絕大多數α粒子在實驗中幾乎不偏轉，是因為原子核質量很大
C.使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是電子對α粒子的庫侖斥力
D.使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是原子核對α粒子的萬有引力
例3　下列對原子的認識，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.原子核直徑的數量級為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
答案精析
一、
1.陰極　
2.(1)偏轉　負電　電子　(2)油滴實驗
1.6×10-19　(3)最小　元電荷　不連續　整數倍　(4)9.1×10-31
易錯辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
例1　(1)　(2)sin θ
解析　(1)電子以速度v進入疊加場，當電子在電場力和洛倫茲力共同作用下做勻速直線運動時，電子將打在P1點，
則電子受力平衡eE=evB，
解得勻強磁場的磁感應強度大小為B=
(2)撤去電場后，電子僅在磁場中偏轉，如圖所示
則有洛倫茲力提供向心力evB=
由幾何關系知L=rsin θ，
可得=sin θ。
二、
(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：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的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。
梳理與總結
1.棗糕　
2.(1)α粒子源　金箔　真空
(2)①絕大多數　原來?、谏贁怠?0°　(3)核式結構
3.(1)很小　全部　(2)正　(3)10-15
十萬分之一　(4)等于
4.減少　小　
討論交流
1.α粒子受到的各方向正電荷的斥力基本會相互平衡，因此α粒子沿直線運動的可能性最大，最不可能發生大角度偏轉。
2.α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的占原子質量絕大部分的原子核的庫侖斥力發生了大角度偏轉。
例2　A?。蹚慕^大多數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，實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷和幾乎全部質量，故A正確；α粒子發生大角度散射是由于它受到原子核庫侖斥力的作用，而不是與電子發生碰撞，故B錯誤；當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力就小，運動方向改變小。只有當α粒子與核十分接近時，才會受到很大的庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數大角度的偏轉，而絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，故C錯誤；α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是錯誤的，故D錯誤。］
針對訓練　A　［盧瑟福α粒子帶正電，原子核質量很大，且也帶正電，它們接近時就表現出很大的庫侖斥力作用，使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是原子核對α粒子的庫侖斥力，A正確。］
例3　A　［原子由原子核和核外電子組成，故A正確；原子核的質量與核外電子的質量之和是原子的全部質量，故B錯誤；原子直徑的數量級是10-10 m，原子核是原子內很小的核，直徑數量級為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51張PPT)
DISIZHANG
第四章
1　電子的發現
2　原子的核式結構模型
1.知道陰極射線的組成，體會電子發現過程中所蘊含的科學方法，了解電子比荷的測定方法，知道電荷是量子化的(重點)。
2.了解α粒子散射實驗現象以及盧瑟福原子核式結構模型的主要內容(重難點)。
3.知道原子和原子核大小的數量級，知道原子核的電荷數(重點)。
學習目標
一、電子的發現
二、原子的核式結構模型
課時對點練
內容索引
電子的發現
一
1.陰極射線：真空度很高的玻璃管 發射出的一種射線，這種射線沿直線傳播，撞擊到玻璃壁上會產生黃綠色的熒光。
2.微粒比荷的測定　元電荷
(1)湯姆孫的探究
根據陰極射線在電場或磁場中的 情況確定，陰極射線的本質是帶
的粒子流，并求出了這種粒子的比荷(帶電粒子的電荷量與質量之比)。組成陰極射線的粒子被稱為 。
陰極
偏轉
負電
電子
(2)密立根實驗：電子電荷量的精確測量是由密立根通過著名的“_____
”實現的。目前公認的電子電荷量的值為e= C(保留2位有效數字)。
(3)元電荷：能獨立存在的 電荷稱為元電荷。電子所帶的電荷量就是 ；任何帶電體的電荷量是 的，都是元電荷的 。
(4)電子的質量me= kg(保留兩位有效數字)。
油滴
實驗
1.6×10-19
最小
元電荷
不連續
整數倍
9.1×10-31
(1)陰極射線實際上是高速運動的電子流。(　　)
(2)帶電體的電荷量可以是任意數值。(　　)
(3)電子的電荷量是湯姆孫首先精確測定的。(　　)
(4)電子的質量與電荷量的比值稱為電子的比荷。(　　)
×
√
返回
×
×
　湯姆孫測定電子比荷(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內，陰極K發出的電子經加速后，穿過小孔A、C，沿中心軸線OP1以速度v進入兩塊水平正對放置的極板D1、D2間，射出后到達右端的熒光屏上形成光點。若極板D1、D2間無電壓，電子將打在熒光屏上的中心P1點。現在極板間加上豎直方向、電場強度大小為E的勻強電場后，電子向上偏轉；再在極板間施加一個方向垂直于紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，電子在熒光屏上產生的光點又回到了P1點；接著去掉電場，電子向下偏轉，射出極板時偏轉角為θ。已知極
板的長度為L，忽略電子的重力及電子間的
相互作用。求：
例1
(1)勻強磁場的磁感應強度大?。?br/>答案　
電子以速度v進入疊加場，當電子在電場力和洛倫茲力共同作用下做勻速直線運動時，電子將打在P1點，
則電子受力平衡eE=evB，
解得勻強磁場的磁感應強度大小為B=
(2)電子的比荷。
答案　sin θ
撤去電場后，電子僅在磁場中偏轉，如圖所示
則有洛倫茲力提供向心力evB=
由幾何關系知L=rsin θ，
可得=sin θ。
返回
原子的核式結構模型
二
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登進行α粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課本，回答以下問題：
(1)什么是α粒子？
答案　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)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？
答案?、佴亮Ｗ釉矗喊逊派湫栽蒯暦旁趲?br/>小孔的鉛盒中，放射出高能的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。
1.湯姆孫原子模型
1904年湯姆孫根據已知的實驗現象和認識提出了影
響較大的“ 模型”，如圖所示，假想正電荷
構成一個密度均勻的球體，電子“鑲嵌”其中，并
分布在一些特定的同心圓環或球殼上。
2.α粒子散射實驗
(1)α粒子散射實驗裝置由 、 、探測器等幾部分組成，實驗時從α粒子源到探測器之間是 的。
梳理與總結
棗糕
α粒子源
金箔
真空
(2)實驗現象
① α粒子穿過金箔后仍沿 的方向前進或只發生很小的偏轉；
② α粒子發生了較大的偏轉，大約1/8 000的α粒子偏轉角度超過了
，極少數α粒子甚至被“彈”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。
絕大多數
原來
少數
90°
核式結構
3.原子核式結構模型
(1)原子核：原子中帶正電部分體積 ，但幾乎占有原子的 質量，稱之為原子核。
(2)核式結構模型：原子中間有一個體積很小、帶 電荷的核，而電子在核外繞核運動。
(3)原子核的大?。涸雍说闹睆郊s為 m，只有原子直徑的_______
______。
(4)原子核的電荷數：對于中性原子，所有電子帶的負電荷之和 原子核所帶的正電荷。
很小
全部
正
10-15
十萬分
之一
等于
4.原子核式結構模型的局限性
在核式結構模型中，電子繞原子核做圓周運動，根據經典電磁理論，帶電粒子做加速運動時，要向外輻射能量，能量不斷 ，軌道半徑會越來越 ，最終會墜入原子核內，原子將不復存在，這個推論與事實不符。
減少
小
1.按照湯姆孫的原子模型，正電荷均勻分布在整個原子球體內。α粒子穿過金箔，受到電荷的作用力后，做什么運動的可能性最大？
討論交流
答案　α粒子受到的各方向正電荷的斥力基本會相互平衡，因此α粒子沿直線運動的可能性最大，最不可能發生大角度偏轉。
2.α粒子散射實驗中，少數α粒子發生大角度偏轉的原因是什么？
答案　α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的占原子質量絕大部分的原子核的庫侖斥力發生了大角度偏轉。
　(2023·廣元高二期中)1909年，物理學家盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是
A.α粒子散射實驗說明原子中有一個帶
正電的核幾乎占有原子的全部質量
B.α粒子大角度散射是由于它跟電子發
生了碰撞
C.大部分α粒子發生了大角度的偏轉
D.α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的
例2
√
從絕大多數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，實驗表明原子中心的
核帶有原子的全部正電荷和幾乎
全部質量，故A正確；
α粒子發生大角度散射是由于它受到原子核庫侖斥力的作用，而不是與電子發生碰撞，故B錯誤；
當α粒子穿過原子時，電子對α粒
子影響很小，影響α粒子運動的主
要是原子核，離核遠則α粒子受到
的庫侖斥力就小，運動方向改變小。
只有當α粒子與核十分接近時，才
會受到很大的庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數大角度的偏轉，而絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，故C錯誤；
α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是錯誤的，故D錯誤。
　 (2023·綿陽市高二期末)關于盧瑟福α粒子散射實驗現象及分析，下
列說法正確的是
A.原子的質量幾乎全部集中在原子核內
B.絕大多數α粒子在實驗中幾乎不偏轉，是因為原子核質量很大
C.使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是電子對α粒子的庫侖斥力
D.使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是原子核對α粒子的萬有引力
√
針對訓練
盧瑟福α粒子帶正電，原子核質量很大，且也帶正電，它們接近時就表現出很大的庫侖斥力作用，使α粒子產生大角度偏轉的作用力，是原子核對α粒子的庫侖斥力，A正確。
　下列對原子的認識，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.原子核直徑的數量級為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
例3
√
原子由原子核和核外電子組成，故A正確；
原子核的質量與核外電子的質量之和是原子的全部質量，故B錯誤；
原子直徑的數量級是10-10 m，原子核是原子內很小的核，直徑數量級為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。
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課時對點練
三
考點一　電子的發現
1.(多選)下列關于電子的說法正確的是
A.發現電子是從研究陰極射線開始的
B.湯姆孫發現物質中發出的電子比荷是不同的
C.電子發現的意義是讓人們認識到原子不是組成物質的最小微粒，原子
本身也具有復雜的結構
D.電子是帶負電的，可以在電場和磁場中偏轉
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湯姆孫通過對陰極射線的研究發現了電子，選項A正確；
湯姆孫發現不同物質發出的陰極射線的粒子比荷相同，這種粒子即電子，選項B錯誤；
湯姆孫發現電子，使人們認識到原子不是組成物質的最小微粒，原子本身也具有復雜的結構，選項C正確；
電子是帶負電的，可以在電場和磁場中偏轉，選項D正確。
2.湯姆孫對陰極射線本質的研究，采用的科學方法是
A.用陰極射線轟擊金箔，觀察其散射情況
B.用“油滴實驗”精確測定電子的帶電荷量
C.用陰極射線轟擊熒光物質，對熒光物質發出的光進行光分析
D.讓陰極射線通過電場和磁場，通過陰極射線的偏轉情況判斷其電性和
計算其比荷
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湯姆孫對陰極射線本質的研究采用的主要方法是：讓陰極射線通過電、磁場，通過偏轉情況判斷其電性，結合類平拋運動與圓周運動的公式，即可計算其比荷，故D正確。
3.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情況跟正電荷受力情況相同
C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同
D.湯姆孫發現了電子，并精確測量了電子的電荷量
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陰極射線實質上就是高速運動的電子流，所以在電場中偏向正極板一側，A正確；
由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，B錯誤；
不同材料所產生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，C錯誤；
在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子流時，并未得出電子的電荷量，最早精確測出電子電荷量的是密立根，D錯誤。
4.(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，則陰極射線應打到熒光屏
的中點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
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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，選項C正確，B錯誤；
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，選項D錯誤；
當不加電場和磁場時，電子不發生偏轉，選項A正確。
考點二　原子的核式結構模型
5.盧瑟福提出了原子核式結構模型。當時他提出這種模型的實驗依據是
A.α粒子散射實驗 B.光電效應實驗
C.天然放射現象 D.陰極射線的發現
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盧瑟福根據α粒子散射實驗的結果，提出了原子核式結構模型，A正確，B、C、D錯誤。
6.(2023·綿陽市高二期末)關于α粒子散射實驗的說法中正確的是
A.實驗表明原子的中心有一個很大的核，它占有原子體積的絕大部分
B.實驗表明原子的中心有個很小的核，集中了原子的全部正電荷
C.實驗表明原子核是由質子和中子組成的
D.實驗表明該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性
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實驗表明原子的中心有個很小的核，集中了原子的全部正電荷，占有原子體積的極小部分，證實了原子的核式結構，但是該實驗不能表明原子核是由質子和中子組成的。故選B。
7.(2023·北京市高二期中)如圖為盧瑟福和他的助手做α粒子散射實驗的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，關于觀察到的現象，下述說法中正確的是
A.放在C位置時屏上觀察不到閃光
B.放在D位置時屏上能觀察到一些閃光，但次
數極少
C.相同時間內放在A位置時觀察到屏上的閃光次數最少
D.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位置時多
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根據實驗現象可知，放在C位置時屏上能觀
察到閃光，故A錯誤；
放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，
但次數極少，說明極少數α粒子有較大程度
的偏折，B正確；
放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多，故C錯誤；
放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數較少，比放在A位置時少，故D錯誤。
8.(多選)關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是
A.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
的方向前進，極少數α粒子發生了大角度的偏轉
B.使α粒子發生明顯偏轉的力來自帶正電的核和核外電子，當α粒子接近
核時，是核的庫侖斥力使α粒子發生明顯偏轉；當α粒子接近電子時，
是電子的庫侖引力使之發生明顯偏轉
C.使少數α粒子產生大角度偏轉的力是原子核對α粒子的萬有引力
D.實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分
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α粒子散射實驗的現象是：絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉；少數α粒子發生了較大角度的偏轉；極少數α粒子發生了大角度偏轉，選項A正確；
當α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發生明顯偏轉，原子核對α粒子的萬有引力非常小，可以忽略不計，選項B、C錯誤；
從絕大多數α粒子幾乎不發生偏轉，推測使α粒子受到排斥力的核體積極小，選項D正確。
9.(2024·上海市月考)如圖為盧瑟福的α粒子散射實驗，①、②兩條線表示實驗中α粒子運動的軌跡，則沿③所示方向射
向原子核的α粒子可能的運動軌跡為
A.軌跡a B.軌跡b
C.軌跡c D.軌跡d
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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，因離原子核
越近，受到的庫侖斥力越強，則偏轉程度越
強，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.(2024·安慶市高二質檢)美國物理學家密立根通過如圖所示的實驗裝置，最先測出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實驗。如圖所示，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負極相連接，板間產生勻強電場，方向豎直向下，圖中油滴由于帶負電懸浮在兩板間保持靜止。
(1)若要測出該油滴的電荷量，需要測出的物
理量有　 ??；
A.油滴質量m B.兩板間的電壓U
C.兩板間的距離d D.兩板的長度L
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ABC
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由題意及電場力公式可得，油滴靜止時有
mg=qE=q，所以需要測油滴質量、兩板間
的電壓和兩板間的距離。故選A、B、C。
(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q=
　 　(已知重力加速度為g)；
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由上述分析可得q=
(3)若電子的帶電荷量為e，則該油滴中帶的
電子數為　　。
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設油滴中帶的電子數為n，則有ne=q，n==。
11.如圖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。此時再在P與P'之間的區域里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。
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尖子生選練
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大小；
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答案　
設電子的速度大小為v，則有evB=eE
所以v==。
(2)推導出電子比荷的表達式；
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答案　=　
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當極板間僅有偏轉電場時，電子在電場中沿豎直方向的偏轉距離為
y1=a=·)2=
電子離開偏轉電場時豎直方向上的
分速度為v1=at1=·
電子離開偏轉電場后做勻速直線運動，到熒光屏的時間為t2，這段時間內沿豎直方向運動的距離為
y2=v1t2=··=
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電子在豎直方向上偏轉的總距離為
d=y1+y2=L1(L2+)
解得=。
(3)上述實驗中，未記錄陰極K與陽極A之間的加速電壓U0，根據上述實驗數據能否推導出U0的表達式？并說明理由。
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答案　能　理由見解析
能。由動能定理可得eU0=mv2-0，已知v和的表達式，可推導出U0的
表達式。
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