2025人教版物理重難點(diǎn)-選擇性必修三專題4.4 原子的核式結(jié)構(gòu)模型（含答案）

2025人教版物理重難點(diǎn)-選擇性必修三專題4.4原子的核式結(jié)構(gòu)模型（含答案）專題4.4原子的核式結(jié)構(gòu)模型【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1陰極射線的本質(zhì)】 【題型2陰極射線的研究】 【題型3α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置】 【題型4α粒子散射圖景】 【題型5綜合問題】 【題型6原子的核式結(jié)構(gòu)】 【題型7電子電荷的精確測(cè)定】 【題型1陰極射線的本質(zhì)】【例1】(多選)關(guān)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(dǎo)電的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的電子流C．陰極射線是組成物體的原子D．陰極射線沿直線傳播，但可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)【變式1-1】關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A．陰極射線本質(zhì)是氫原子B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子D．陰極射線本質(zhì)是X射線【變式1-2】(多選)下列敘述中，正確的是()A．湯姆孫根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的棗糕式模型B．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．湯姆孫最早發(fā)現(xiàn)了電子D．盧瑟福最早發(fā)現(xiàn)了電子【變式1-3】(多選)湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，關(guān)于電子的說法正確的是()A．電子是原子核的組成部分B．電子電荷的精確測(cè)定最早是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)的C．電子電荷量的數(shù)值約為1.602×10－19CD．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷【題型2陰極射線的研究】【例2】（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(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)【變式2-1】如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向【變式2-2】（多選）如圖所示，一只陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的軌跡往下偏，則()A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．陰極射線管處磁場方向垂直紙面向里C．若要使電子束的軌跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的軌跡與AB中的電流方向無關(guān)【變式2-3】如圖所示為湯姆孫用來測(cè)定電子比荷的裝置．當(dāng)極板P和P′間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處，形成一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn)，O′點(diǎn)到O點(diǎn)的豎直距離為d，水平距離可忽略不計(jì)；此時(shí)在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)其大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)．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)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大?。?2)推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式．【題型3α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置】【例3】人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，涉及許多實(shí)驗(yàn)的探究及眾多科學(xué)家的創(chuàng)造性思想。（1）1897年，湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況（圖甲），斷定陰極射線是________（填“電磁波”或“電子”），進(jìn)而認(rèn)為原子是一個(gè)球體，提出原子“西瓜模型”或“________模型”；（2）1909年，盧瑟福與他的學(xué)生進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)（圖乙），提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。下列對(duì)此實(shí)驗(yàn)與模型的說法，正確的是________。A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，主要是因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量太小C．極少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)槠涫艿浇鹪雍说膹?qiáng)庫侖斥力D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上【變式3-1】如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)【變式3-2】(多選)如圖為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A，B，C，D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比放在A位置時(shí)稍微少些C．放在C，D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少【變式3-3】（多選）粒子散射實(shí)驗(yàn)是近代物理學(xué)中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)之一，盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．熒光屏在B位置的亮斑比A位置多B．該實(shí)驗(yàn)說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上C．熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少D．該實(shí)驗(yàn)說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)【題型4α粒子散射圖景】【例4】1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革、馬斯頓一起進(jìn)行了著名的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)中大量的粒子穿過金箔前后的運(yùn)動(dòng)模型如圖所示。盧瑟福通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15mD．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m【變式4-1】如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)【變式4-2】（多選）根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是（）A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較大C．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小【變式4-3】（多選）英國物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。如圖所示，O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中能正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是（）A． B．C． D．【題型5綜合問題】【例5】在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是()【變式5-1】(多選)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是()A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”【變式5-2】（多選）物理實(shí)驗(yàn)助推物理學(xué)理論的發(fā)展。對(duì)以下實(shí)驗(yàn)的表述，說法正確的是（）A．圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化B．圖乙：庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，并測(cè)量了靜電力常量C．圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D．圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)【變式5-3】下列關(guān)于原子模型及其建立過程敘述正確的是（）A．陰極射線是電子流，J.J.湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，并精確測(cè)定了電子電荷量B．J.J.湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于球內(nèi)，電子鑲嵌其中;該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為10-10mD．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域——原子核【題型6原子的核式結(jié)構(gòu)】【例6】在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A.原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【變式6-1】盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在()A．電子B．中子C．質(zhì)子 D．原子核【變式6-2】在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略。這是因?yàn)榕cα粒子相比，電子的()A．電量太小B．速度太小C．體積太小D．質(zhì)量太小【變式6-3】(多選)盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，知道了()A．原子具有核式結(jié)構(gòu)B．原子核內(nèi)有中子存在C．原子核是由質(zhì)和中子組成的D．在原子中，原子核占有的空間很小【題型7電子電荷的精確測(cè)定】【例7】美國物理學(xué)家密立根利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，最先測(cè)出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn)．如圖，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場，方向豎直向下，板間油滴P由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止．(1)若要測(cè)出該油滴的電荷量，需要測(cè)出的物理量有__________．A．油滴質(zhì)量m

B．兩板間的電壓UC．兩板間的距離d

D．兩板的長度L(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)(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷．關(guān)于元電荷下列說法正確的是(______)A．油滴的電荷量可能是CB．油滴的電荷量可能是CC．元電荷就是電子D．任何帶電體所帶電荷量可取任意值【變式7-1】以下說法正確的是（）A．密立根用摩擦起電的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子B．密立根用摩擦起電的實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量C．密立根用油滴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子D．密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量【變式7-2】（多選）如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖．油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強(qiáng)電場中，調(diào)節(jié)兩板間的電壓，通過顯微鏡觀察到某一油滴靜止在電場中，下列說法正確的是()A．油滴帶負(fù)電B．油滴質(zhì)量可通過天平來測(cè)量C．只要測(cè)出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量D．該實(shí)驗(yàn)測(cè)得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍【變式7-3】美國物理學(xué)家密立根通過研究帶電油滴在平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)，比較準(zhǔn)確地測(cè)定了元電荷，獲得了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其實(shí)驗(yàn)原理可簡化為如圖所示的模型，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板A、B與電壓為U的恒定電源兩極相連，平行金屬板A、B間距為d，兩板間存在豎直方向的勻強(qiáng)電場，噴霧器噴出帶同種電荷的油滴，少數(shù)油滴通過金屬板A的小孔進(jìn)入平行金屬板間，油滴進(jìn)入金屬板間后，有的油滴剛好懸浮不動(dòng)。（1）已知金屬板A帶正電，金屬板B帶負(fù)電，則平行金屬板A、B間的電場方向______（填“豎直向上”或“豎直向下”），油滴帶______（填“正電”或“負(fù)電”）。（2）若已知兩板間的電場強(qiáng)度大小為，懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g，忽略空氣對(duì)油滴的影響，則懸浮油滴帶的電荷量為______。（3）現(xiàn)在公認(rèn)的元電荷的值______C。

參考答案【題型1陰極射線的本質(zhì)】【例1】(多選)關(guān)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(dǎo)電的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的電子流C．陰極射線是組成物體的原子D．陰極射線沿直線傳播，但可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)答案BD解析陰極射線是在真空管中由陰極發(fā)出的電子流，B正確，A錯(cuò)誤；電子是原子的組成部分，C錯(cuò)誤；電子可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)，D正確。【變式1-1】關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A．陰極射線本質(zhì)是氫原子B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子D．陰極射線本質(zhì)是X射線解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的。答案C【變式1-2】(多選)下列敘述中，正確的是()A．湯姆孫根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的棗糕式模型B．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．湯姆孫最早發(fā)現(xiàn)了電子D．盧瑟福最早發(fā)現(xiàn)了電子答案BC解析湯姆孫最先發(fā)現(xiàn)了電子。α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是大部分α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，少部分發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90°甚至達(dá)到180°，說明原子的幾乎全部質(zhì)量與全部正電荷都集中在很小的核上，據(jù)此盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正確答案為B、C。【變式1-3】(多選)湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，關(guān)于電子的說法正確的是()A．電子是原子核的組成部分B．電子電荷的精確測(cè)定最早是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)的C．電子電荷量的數(shù)值約為1.602×10－19CD．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷答案：BC解析：電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的．電子的電荷量與質(zhì)量的比值稱為電子的比荷，也叫荷質(zhì)比．【題型2陰極射線的研究】【例2】（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(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)答案：AC解析：實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B的說法錯(cuò)誤；加上垂直紙面向里的磁場時(shí)，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要向下偏轉(zhuǎn)，因而選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場和磁場時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A的說法正確?！咀兪?-1】如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：選B,若加磁場，由左手定則可判定其方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場，根據(jù)受力情況可知其方向應(yīng)沿z軸正方向，故只有B項(xiàng)是正確的．應(yīng)明確管內(nèi)是電子流，然后根據(jù)洛倫茲力和電場力方向的判定方法進(jìn)行判定．【變式2-2】（多選）如圖所示，一只陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的軌跡往下偏，則()A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．陰極射線管處磁場方向垂直紙面向里C．若要使電子束的軌跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的軌跡與AB中的電流方向無關(guān)解析：選BC，陰極射線是高速電子流，由左手定則判斷可知，磁場垂直紙面向里，由安培定則可知，導(dǎo)線AB中的電流由B流向A，且改變AB中的電流方向時(shí)可以使電子束的軌跡往上偏，故選項(xiàng)B、C正確．【變式2-3】如圖所示為湯姆孫用來測(cè)定電子比荷的裝置．當(dāng)極板P和P′間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處，形成一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn)，O′點(diǎn)到O點(diǎn)的豎直距離為d，水平距離可忽略不計(jì)；此時(shí)在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)其大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)．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)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大?。?2)推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式．答案：(1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2Ud,B2bL1L1＋2L2)解析：(1)電子在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有Bev＝Ee＝eq\f(U,b)e，得v＝eq\f(U,Bb)即打到熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小為eq\f(U,Bb).(2)由題意得d＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,mb)·(eq\f(L1,v))2＋eq\f(eU,mb)·eq\f(L1L2,v2)，代入v＝eq\f(U,Bb)，解得eq\f(e,m)＝eq\f(2Ud,B2bL1L1＋2L2).【題型3α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置】【例3】人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，涉及許多實(shí)驗(yàn)的探究及眾多科學(xué)家的創(chuàng)造性思想。（1）1897年，湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況（圖甲），斷定陰極射線是________（填“電磁波”或“電子”），進(jìn)而認(rèn)為原子是一個(gè)球體，提出原子“西瓜模型”或“________模型”；（2）1909年，盧瑟福與他的學(xué)生進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)（圖乙），提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。下列對(duì)此實(shí)驗(yàn)與模型的說法，正確的是________。A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，主要是因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量太小C．極少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)槠涫艿浇鹪雍说膹?qiáng)庫侖斥力D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上答案

電子

棗糕

CD解析（1）湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，斷定其本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，并斷定陰極射線是電子。湯姆孫認(rèn)為正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“棗糕模型”。（2）α粒子散射實(shí)驗(yàn)不能證明原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，也不會(huì)證實(shí)原子核由質(zhì)子和中子組成，故A錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，主要是因?yàn)樵觾?nèi)部絕大部分空間是空的，故B錯(cuò)誤；極少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)槠涫艿浇鹪雍说膹?qiáng)庫侖斥力，故C正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上，故D正確。故選CD。【變式3-1】如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：選A盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對(duì)α粒子的影響不大，C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進(jìn)，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】(多選)如圖為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A，B，C，D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比放在A位置時(shí)稍微少些C．放在C，D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少答案AD解析盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到以下結(jié)論：大部分α粒子都能直接穿過金箔，個(gè)別的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤?！咀兪?-3】（多選）粒子散射實(shí)驗(yàn)是近代物理學(xué)中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)之一，盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．熒光屏在B位置的亮斑比A位置多B．該實(shí)驗(yàn)說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上C．熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少D．該實(shí)驗(yàn)說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)答案：BC解析：根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大多數(shù)粒子通過金箔后方向不變，少數(shù)粒子方向發(fā)生改變，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)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A位置少，熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；該實(shí)驗(yàn)說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，而不是原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤?！绢}型4α粒子散射圖景】【例4】1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革、馬斯頓一起進(jìn)行了著名的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)中大量的粒子穿過金箔前后的運(yùn)動(dòng)模型如圖所示。盧瑟福通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15mD．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m解析：選C絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)。少數(shù)α粒子穿過金箔后，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，A、B錯(cuò)誤；通過“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”盧瑟福確定了原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，C正確；原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－10m，不是通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)確定的，D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)解析：選Cα粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確?！咀兪?-2】（多選）根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是（）A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較大C．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小答案：BD解析：湯姆孫對(duì)陰極射線的探究發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)誤；α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到較大的庫侖斥力，B正確；α粒子在運(yùn)動(dòng)過程中，一直受到斥力，靠近原子核過程庫侖力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，遠(yuǎn)離原子核過程庫侖力做正功，電勢(shì)能減小，C錯(cuò)誤；靠近原子核過程中庫侖力增大，加速度增大，遠(yuǎn)離過程庫侖力減小，加速度減小，D正確。【變式4-3】（多選）英國物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。如圖所示，O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中能正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是（）A． B．C． D．答案：BD解析：當(dāng)α粒子靠近金原子核時(shí)，α粒子將受到金原子核的斥力作用，而α粒子的曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡總是彎向受力的一側(cè)，A錯(cuò)誤、B正確；α粒子和原子核都帶正電，α粒子離核越近所受斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度越大，C錯(cuò)誤、D正確。【題型5綜合問題】【例5】在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是()答案D解析發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是盧瑟福的α粒子轟擊金箔發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)D正確?！咀兪?-1】(多選)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是()A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”答案AD解析玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤?！咀兪?-2】（多選）物理實(shí)驗(yàn)助推物理學(xué)理論的發(fā)展。對(duì)以下實(shí)驗(yàn)的表述，說法正確的是（）A．圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化B．圖乙：庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，并測(cè)量了靜電力常量C．圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D．圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)答案：ACD解析：圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化，故A正確；庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，靜電力常量既不是庫侖通過扭秤測(cè)出來的，也不是后人通過庫侖扭秤測(cè)出來的，而是通過麥克斯韋的相關(guān)理論算出來的，故B錯(cuò)誤；圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確；圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故D正確?！咀兪?-3】下列關(guān)于原子模型及其建立過程敘述正確的是（）A．陰極射線是電子流，J.J.湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，并精確測(cè)定了電子電荷量B．J.J.湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于球內(nèi)，電子鑲嵌其中;該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為10-10mD．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域——原子核答案：B解析：陰極射線是電子流，J.J.湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，密立根精確測(cè)定了電子電荷量，故A錯(cuò)誤。J.J.湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于整個(gè)球內(nèi);該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代，故B正確。通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為10-15m，故C錯(cuò)誤。盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域——原子核，故D錯(cuò)誤?！绢}型6原子的核式結(jié)構(gòu)】【例6】在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A.原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案A【變式6-1】盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在()A．電子B．中子C．質(zhì)子 D．原子核解析：選D盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中觀察到絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎不改變運(yùn)動(dòng)方向，只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，說明在原子的中央存在一個(gè)體積很小的帶正電荷的物質(zhì)，將其稱為原子核，D正確?！咀兪?-2】在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略。這是因?yàn)榕cα粒子相比，電子的()A．電量太小B．速度太小C．體積太小D．質(zhì)量太小解析：選D在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，由于電子的質(zhì)量太小，電子的質(zhì)量只有α粒子的eq\f(1,7300)，它對(duì)α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對(duì)槍彈的影響，完全可以忽略。故D正確，A、B、C錯(cuò)誤?！咀兪?-3】(多選)盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，知道了()A．原子具有核式結(jié)構(gòu)B．原子核內(nèi)有中子存在C．原子核是由質(zhì)和中子組成的D．在原子中，原子核占有的空間很小答案AD解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原子是由原子核和核外電子組成的，原子核集中了全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，而且原子核占有空間很小，但無法說明原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。【題型7電子電荷的精確測(cè)定】【例7】美國物理學(xué)家密立根利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，最先測(cè)出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn)．如圖，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場，方向豎直向下，板間油滴P由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止．(1)若要測(cè)出該油滴的電荷量，需要測(cè)出的物理量有__________．A．油滴質(zhì)量m

B．兩板間的電壓UC．兩板間的距離d

D．兩板的長度L(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)(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷．關(guān)于元電荷下列說法正確的是(______)A．油滴的電荷量可能是CB．油滴的電荷量可能是CC．元電荷就是電子D．任何帶電體所帶電荷量可取任意值【解析】(1)平行金屬板板間存在勻強(qiáng)電場，液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，電場力與重力平衡，則有，所以需要測(cè)出的物理量有油滴質(zhì)量m，兩板間的電壓U，兩板間的距離d；故選ABC．(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷，其值為，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤；故選B．【答案】ABCB【變式7-1】以下說法正確的是（）A．密立根用摩擦起電的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子B．密立根用摩擦起電的實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量C．密立根用油滴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子D．密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量答案：D解析：湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量。故選D。【變式7-2】（多選）如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖．油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強(qiáng)電場中，調(diào)節(jié)兩板間的電壓，通過顯微鏡觀察到某一油滴靜止在電場中，下列說法正確的是()A．油滴帶負(fù)電B．油滴質(zhì)量可通過天平來測(cè)量C．只要測(cè)出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量D．該實(shí)驗(yàn)測(cè)得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍答案：AD解析：由圖知，電容器板間電場方向向下，油滴所受的電場力向上，則知油滴帶負(fù)電，故A正確．油滴的質(zhì)量很小，不能通過天平測(cè)量，故B錯(cuò)誤．根據(jù)油滴受力平衡得：mg＝qE＝qeq\f(U,d)，得q＝eq\f(mgd,U)，所以要測(cè)出兩板間的距離、電壓和油滴的質(zhì)量才能求出油滴的電量，故C錯(cuò)誤．根據(jù)密立根油滴實(shí)驗(yàn)研究知：該實(shí)驗(yàn)測(cè)得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍，故D正確．【變式7-3】美國物理學(xué)家密立根通過研究帶電油滴在平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)，比較準(zhǔn)確地測(cè)定了元電荷，獲得了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其實(shí)驗(yàn)原理可簡化為如圖所示的模型，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板A、B與電壓為U的恒定電源兩極相連，平行金屬板A、B間距為d，兩板間存在豎直方向的勻強(qiáng)電場，噴霧器噴出帶同種電荷的油滴，少數(shù)油滴通過金屬板A的小孔進(jìn)入平行金屬板間，油滴進(jìn)入金屬板間后，有的油滴剛好懸浮不動(dòng)。（1）已知金屬板A帶正電，金屬板B帶負(fù)電，則平行金屬板A、B間的電場方向______（填“豎直向上”或“豎直向下”），油滴帶______（填“正電”或“負(fù)電”）。（2）若已知兩板間的電場強(qiáng)度大小為，懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g，忽略空氣對(duì)油滴的影響，則懸浮油滴帶的電荷量為______。（3）現(xiàn)在公認(rèn)的元電荷的值______C。答案

豎直向下

負(fù)電

（也正確）解析（1）根據(jù)電場線起于正電荷終于負(fù)電荷可知，平行金屬板A、B間的電場方向豎直向下。懸浮油滴在兩極板間受力平衡，則油滴所受的電場力方向豎直向上，與電場方向相反，所以油滴帶負(fù)電。（2）懸浮油滴在兩極板間受力平衡，則有即（3）在密立根之后，人們又做了許多測(cè)量，現(xiàn)在公認(rèn)的元電荷的值。專題4.4原子的核式結(jié)構(gòu)模型【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1陰極射線的本質(zhì)】 【題型2陰極射線的研究】 【題型3α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置】 【題型4α粒子散射圖景】 【題型5綜合問題】 【題型6原子的核式結(jié)構(gòu)】 【題型7電子電荷的精確測(cè)定】 【題型1陰極射線的本質(zhì)】【例1】(多選)關(guān)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(dǎo)電的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的電子流C．陰極射線是組成物體的原子D．陰極射線沿直線傳播，但可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)答案BD解析陰極射線是在真空管中由陰極發(fā)出的電子流，B正確，A錯(cuò)誤；電子是原子的組成部分，C錯(cuò)誤；電子可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)，D正確?！咀兪?-1】關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A．陰極射線本質(zhì)是氫原子B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子D．陰極射線本質(zhì)是X射線解析陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的。答案C【變式1-2】(多選)下列敘述中，正確的是()A．湯姆孫根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的棗糕式模型B．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．湯姆孫最早發(fā)現(xiàn)了電子D．盧瑟福最早發(fā)現(xiàn)了電子答案BC解析湯姆孫最先發(fā)現(xiàn)了電子。α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是大部分α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，少部分發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90°甚至達(dá)到180°，說明原子的幾乎全部質(zhì)量與全部正電荷都集中在很小的核上，據(jù)此盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正確答案為B、C?！咀兪?-3】(多選)湯姆孫對(duì)陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，關(guān)于電子的說法正確的是()A．電子是原子核的組成部分B．電子電荷的精確測(cè)定最早是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)的C．電子電荷量的數(shù)值約為1.602×10－19CD．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷答案：BC解析：電子是原子的組成部分，電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的．電子的電荷量與質(zhì)量的比值稱為電子的比荷，也叫荷質(zhì)比．【題型2陰極射線的研究】【例2】（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(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)答案：AC解析：實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B的說法錯(cuò)誤；加上垂直紙面向里的磁場時(shí)，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要向下偏轉(zhuǎn)，因而選項(xiàng)D錯(cuò)誤；當(dāng)不加電場和磁場時(shí)，電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A的說法正確?！咀兪?-1】如圖是電子射線管示意圖．接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：選B,若加磁場，由左手定則可判定其方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場，根據(jù)受力情況可知其方向應(yīng)沿z軸正方向，故只有B項(xiàng)是正確的．應(yīng)明確管內(nèi)是電子流，然后根據(jù)洛倫茲力和電場力方向的判定方法進(jìn)行判定．【變式2-2】（多選）如圖所示，一只陰極射線管左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線的軌跡往下偏，則()A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．陰極射線管處磁場方向垂直紙面向里C．若要使電子束的軌跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的軌跡與AB中的電流方向無關(guān)解析：選BC，陰極射線是高速電子流，由左手定則判斷可知，磁場垂直紙面向里，由安培定則可知，導(dǎo)線AB中的電流由B流向A，且改變AB中的電流方向時(shí)可以使電子束的軌跡往上偏，故選項(xiàng)B、C正確．【變式2-3】如圖所示為湯姆孫用來測(cè)定電子比荷的裝置．當(dāng)極板P和P′間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處，形成一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn)，O′點(diǎn)到O點(diǎn)的豎直距離為d，水平距離可忽略不計(jì)；此時(shí)在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)其大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)．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)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大?。?2)推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式．答案：(1)eq\f(U,Bb)(2)eq\f(2Ud,B2bL1L1＋2L2)解析：(1)電子在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有Bev＝Ee＝eq\f(U,b)e，得v＝eq\f(U,Bb)即打到熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小為eq\f(U,Bb).(2)由題意得d＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,mb)·(eq\f(L1,v))2＋eq\f(eU,mb)·eq\f(L1L2,v2)，代入v＝eq\f(U,Bb)，解得eq\f(e,m)＝eq\f(2Ud,B2bL1L1＋2L2).【題型3α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置】【例3】人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，涉及許多實(shí)驗(yàn)的探究及眾多科學(xué)家的創(chuàng)造性思想。（1）1897年，湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況（圖甲），斷定陰極射線是________（填“電磁波”或“電子”），進(jìn)而認(rèn)為原子是一個(gè)球體，提出原子“西瓜模型”或“________模型”；（2）1909年，盧瑟福與他的學(xué)生進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)（圖乙），提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。下列對(duì)此實(shí)驗(yàn)與模型的說法，正確的是________。A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，主要是因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量太小C．極少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)槠涫艿浇鹪雍说膹?qiáng)庫侖斥力D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上答案

電子

棗糕

CD解析（1）湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，斷定其本質(zhì)是帶負(fù)電的粒子流，并斷定陰極射線是電子。湯姆孫認(rèn)為正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“棗糕模型”。（2）α粒子散射實(shí)驗(yàn)不能證明原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，也不會(huì)證實(shí)原子核由質(zhì)子和中子組成，故A錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，主要是因?yàn)樵觾?nèi)部絕大部分空間是空的，故B錯(cuò)誤；極少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)槠涫艿浇鹪雍说膹?qiáng)庫侖斥力，故C正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上，故D正確。故選CD?！咀兪?-1】如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：選A盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對(duì)α粒子的影響不大，C錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進(jìn)，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】(多選)如圖為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中A，B，C，D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比放在A位置時(shí)稍微少些C．放在C，D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少答案AD解析盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到以下結(jié)論：大部分α粒子都能直接穿過金箔，個(gè)別的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。【變式3-3】（多選）粒子散射實(shí)驗(yàn)是近代物理學(xué)中經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)之一，盧瑟福通過該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A．熒光屏在B位置的亮斑比A位置多B．該實(shí)驗(yàn)說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上C．熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少D．該實(shí)驗(yàn)說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)答案：BC解析：根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大多數(shù)粒子通過金箔后方向不變，少數(shù)粒子方向發(fā)生改變，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)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A位置少，熒光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；該實(shí)驗(yàn)說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，而不是原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤?！绢}型4α粒子散射圖景】【例4】1909年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革、馬斯頓一起進(jìn)行了著名的“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”，實(shí)驗(yàn)中大量的粒子穿過金箔前后的運(yùn)動(dòng)模型如圖所示。盧瑟福通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了他自己的原子結(jié)構(gòu)模型。下列關(guān)于“α粒子穿過金箔后”的描述中，正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15mD．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，確定了原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m解析：選C絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進(jìn)。少數(shù)α粒子穿過金箔后，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，A、B錯(cuò)誤；通過“α粒子散射實(shí)驗(yàn)”盧瑟福確定了原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，C正確；原子半徑的數(shù)量級(jí)為10－10m，不是通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)確定的，D錯(cuò)誤。【變式4-1】如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是()A．M點(diǎn) B．N點(diǎn)C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn)解析：選Cα粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確。【變式4-2】（多選）根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是（）A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較大C．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小答案：BD解析：湯姆孫對(duì)陰極射線的探究發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)誤；α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到較大的庫侖斥力，B正確；α粒子在運(yùn)動(dòng)過程中，一直受到斥力，靠近原子核過程庫侖力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，遠(yuǎn)離原子核過程庫侖力做正功，電勢(shì)能減小，C錯(cuò)誤；靠近原子核過程中庫侖力增大，加速度增大，遠(yuǎn)離過程庫侖力減小，加速度減小，D正確?！咀兪?-3】（多選）英國物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。如圖所示，O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中能正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是（）A． B．C． D．答案：BD解析：當(dāng)α粒子靠近金原子核時(shí)，α粒子將受到金原子核的斥力作用，而α粒子的曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡總是彎向受力的一側(cè)，A錯(cuò)誤、B正確；α粒子和原子核都帶正電，α粒子離核越近所受斥力越大，偏轉(zhuǎn)角度越大，C錯(cuò)誤、D正確?！绢}型5綜合問題】【例5】在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是()答案D解析發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是盧瑟福的α粒子轟擊金箔發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)D正確。【變式5-1】(多選)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是()A．玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律B．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”答案AD解析玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤?！咀兪?-2】（多選）物理實(shí)驗(yàn)助推物理學(xué)理論的發(fā)展。對(duì)以下實(shí)驗(yàn)的表述，說法正確的是（）A．圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化B．圖乙：庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，并測(cè)量了靜電力常量C．圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D．圖?。簻穼O通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)答案：ACD解析：圖甲：密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量了電子的電荷量，揭示了電荷的量子化，故A正確；庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的作用規(guī)律，靜電力常量既不是庫侖通過扭秤測(cè)出來的，也不是后人通過庫侖扭秤測(cè)出來的，而是通過麥克斯韋的相關(guān)理論算出來的，故B錯(cuò)誤；圖丙：盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確；圖丁：湯姆孫通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故D正確?！咀兪?-3】下列關(guān)于原子模型及其建立過程敘述正確的是（）A．陰極射線是電子流，J.J.湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，并精確測(cè)定了電子電荷量B．J.J.湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于球內(nèi)，電子鑲嵌其中;該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為10-10mD．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域——原子核答案：B解析：陰極射線是電子流，J.J.湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，密立根精確測(cè)定了電子電荷量，故A錯(cuò)誤。J.J.湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于整個(gè)球內(nèi);該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代，故B正確。通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為10-15m，故C錯(cuò)誤。盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域——原子核，故D錯(cuò)誤。【題型6原子的核式結(jié)構(gòu)】【例6】在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A.原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案A【變式6-1】盧瑟福通