人教版高中物理精講精練-選擇性必修34.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型 原卷版

4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型【知識歸納】考點一：電子的發(fā)現(xiàn)考點二：α粒子散射實驗及其解釋考點三：原子的核式結(jié)構(gòu)模型考點四：原子核的電荷與尺度【考點歸納】知識點一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線．它能使對著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光．2．湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)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＝1.6×10－19_C(保留兩位有效數(shù)字)．4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍．5．電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1_836.技巧歸納：陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法①方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)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(zhì)．②方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)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(zhì)．(3)實驗結(jié)果根據(jù)陰極射線在電場中和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж撾姡?．帶電粒子比荷的測定(1)讓帶電粒子通過相互垂直的勻強電場和勻強磁場，如圖所示，使其做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(Bqv＝qE)，得到粒子的運動速度v＝eq\f(E,B).(2)撤去電場，如圖所示，保留磁場，讓粒子在勻強磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，即Bqv＝meq\f(v2,r)，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識求出其半徑r.(3)由以上兩式確定粒子的比荷表達式：eq\f(q,m)＝eq\f(E,B2r).知識點二、原子的核式結(jié)構(gòu)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(nèi)，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”，如圖知識點三．α粒子散射實驗：(1)α粒子散射實驗裝置由α粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子源到熒光屏這段路程應處于真空中．(2)實驗現(xiàn)象①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進；②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)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α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型．3．核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動．三、原子核的電荷與尺度1．原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的．2．原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)．3．原子核的大小：用核半徑描述核的大?。话愕脑雍?，實驗確定的核半徑的數(shù)量級為10－15m，而整個原子半徑的數(shù)量級是10－10m，兩者相差十萬倍之多．二：考點題型歸納題型一：電子的發(fā)現(xiàn)1．（20-21高二下·吉林長春）關于電子的發(fā)現(xiàn)，下列敘述中正確的是（）A．湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而揭示了原子核是可以再分的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是由電子和原子核組成的C．電子質(zhì)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(xiàn)的2．（19-20高二下·浙江杭州）下列關于電子的說法錯誤的是（）A．發(fā)現(xiàn)電子是從研究陰極射線開始的B．湯姆孫發(fā)現(xiàn)物質(zhì)中發(fā)出的電子比荷是不同的C．電子發(fā)現(xiàn)的意義是讓人們認識到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有復雜的結(jié)構(gòu)D．電子是帶負電的，可以在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)3．（19-20高三上·全國·課后作業(yè)）英國物理學家J.J.湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究，發(fā)現(xiàn)（）A．陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè)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(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D．J.J.湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量題型二：α粒子散射實驗及其解釋4．（22-23高二下·陜西咸陽·階段練習）1909年，英國物理學家盧瑟福和他的助手蓋革、馬斯登一起進行了著名的“粒子散射實驗”，實驗中大量的粒子穿過金箔前后的運動軌跡如圖所示。盧瑟福通過對實驗結(jié)果的分析和研究，于1911年建立了原子的核式結(jié)構(gòu)。下列描述中，正確的是（）A．絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，都發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．少數(shù)粒子穿過金箔后，基本上沿原來方向前進C．該實驗證實了湯姆生原子模型的正確性D．通過粒子散射實驗，估計出原子核半徑的數(shù)量級為5．（22-23高二下·山東威?！て谀│亮Ｗ由⑸鋵嶒灡辉u為世界十大經(jīng)典物理實驗之一，此實驗開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)研究的先河，為建立現(xiàn)代原子核理論打下了基礎，關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（）A．湯姆生根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核的核式結(jié)構(gòu)B．該實驗需要在真空環(huán)境下才能完成C．該實驗表明α粒子大角度偏轉(zhuǎn)可能是與電子直接碰撞造成的D．在其他條件相同情況下，只改變金箔的厚度，對實驗結(jié)果沒有影響6．（22-23高二下·北京大興·期末）在如圖所示的粒子散射實驗中，少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是（）

A．原子中帶正電的部分和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中C．粒子與原子中的電子發(fā)生碰撞D．正電荷在原子中均勻分布題型三：原子的核式結(jié)構(gòu)模型7．（22-23高二下·河南南陽·期末）α粒子散射可以用來估算核半徑。對于一般的原子核，實驗確定的核半徑的數(shù)量級為m，而整個原子半徑的數(shù)量級是m，兩者相差十萬倍之多?？梢娫觾?nèi)部是十分“空曠”的。如果把原子放大為直徑是100m的球，原子核的大小相當于下列哪個物體（

）A．一粒小米 B．一粒葡萄 C．一個乒乓球 D．一個籃球8．（21-22高二下·湖南益陽·期末）粒子散射實驗被評為世界十大經(jīng)典物理實驗之一，此實驗開創(chuàng)了原子結(jié)構(gòu)研究的先河，關于粒子散射實驗，下列說法正確的是（

）A．該實驗的數(shù)據(jù)支持了原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”B．粒子散射實驗，證明了原子核是可以再分的C．該實驗選用金的原因之一是金的延展性好，可以制成很薄的金箔D．該實驗表明原子中心有一個體積極大的核，它占有原子體積的極大部分9．（2022高三·全國·專題練習）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(fā)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(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是（）A．該實驗證實了原子棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實驗估算出原子核的直徑約為D．粒子與金原子中的電子碰撞可能會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)題型四：原子核的電荷與尺度10．（20-21高二下·吉林長春·期中）關于原子結(jié)構(gòu)，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(shù)量級是10-10mC．原子的全部電荷都集中在原子核里 D．原子的全部質(zhì)量都集中在原子核里11．（19-20高二·全國·課時練習）下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中，錯誤的是（）A．原子中絕大部分是空的，原子核很小 B．電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)，向心力為庫侖力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里 D．原子核的直徑大約為12．（20-21高二下·甘肅張掖·期中）如圖是盧瑟福的α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(fā)出的α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(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是（）A．該實驗證實了原子的棗糕模型的正確性 B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實驗估算出原子核的半徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)【課堂過關精練】一、單選題13．（23-24高二下·江蘇淮安·期中）通過對下列哪個實驗現(xiàn)象的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型（）A．光電效應 B．黑體輻射實驗C．粒子散射實驗 D．康普頓效應14．（22-23高二下·甘肅白銀·期末）盧瑟福通過對粒子散射實驗的結(jié)果分析，提出的理論是（）A．原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B．電子是原子的組成部分C．原子核由質(zhì)子和中子組成 D．原子核是由質(zhì)子和中子組成15．（22-23高二下·北京通州·期末）根據(jù)盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型解釋粒子散射實驗，使極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是（）A．原子核對粒子的萬有引力 B．原子核對粒子的庫侖斥力C．核外電子對粒子的萬有引力 D．核外電子對粒子的庫侖斥力16．（22-23高二下·福建廈門·期末）人類在研究材料、光、原子結(jié)構(gòu)及核能利用等方面經(jīng)歷了漫長的過程，我國在相關研究領域雖然起步較晚，但是近年對核能的開發(fā)與利用卻走在了世界的前列，有關原子的相關知識，下列正確的是（）A．單晶體中原子（或分子、離子）的排列具有空間周期性，所以在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性B．盧瑟福最先發(fā)現(xiàn)電子，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學說C．原子核發(fā)生衰變時，產(chǎn)生的射線本質(zhì)是高速電子流，因核內(nèi)沒有電子，所以射線是核外電子逸出原子形成的D．貝可勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核是由質(zhì)子和中子組成的17．（22-23高二下·四川綿陽·期末）關于盧瑟福粒子散射實驗現(xiàn)象及分析，下列說法正確的是（

）A．原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)B．絕大多數(shù)粒子在實驗中幾乎不偏轉(zhuǎn)，是因為原子核質(zhì)量很大C．使粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是電子對粒子的庫侖斥力D．使粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對粒子的萬有引力18．（22-23高二下·天津河西·期末）當α粒子被重核散射時，如圖所示的運動軌跡中不可能存在的是（

）

A．C軌跡D軌跡 B．D軌跡B軌跡C．A軌跡D軌跡 D．B軌跡C軌跡19．（22-23高二下·四川德陽·期末）物理學家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學認知，推動物理學的發(fā)展。下列說法符合事實的是（）A．普朗克提出了光子說，成功地解釋了光電效應現(xiàn)象B．盧瑟福用粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C．康普頓效應有力證明了光的波粒二象性D．貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核20．（22-23高二下·河南南陽·期末）如圖所示的實驗裝置為用α粒子轟擊金箔，研究α粒子散射情況的實驗裝置。關于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（

）

A．該實驗最早是由玻爾所做B．α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C．盧瑟福根據(jù)該實驗現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D．α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的21．（22-23高二下·江蘇徐州·期末）如圖所示為α粒子散射的實驗裝置示意圖。將顯微鏡先后置于圖中的A點和B點，在這兩點觀察的時間相同，則（

）A．在B點一定觀察不到閃光B．在A、B兩點觀察到的閃光次數(shù)接近C．在B點能觀察到閃光，主要因為α粒子通過金箔時與電子發(fā)生碰撞D．在A點觀察到的閃光次數(shù)遠多于在B點觀察的，說明金原子內(nèi)部非?？諘纭靖叻滞黄凭殹恳弧芜x題22．（22-23高二下·遼寧）1909年，物理學家盧瑟福和他的學生用粒子轟擊金箔，研究粒子散射的情況。關于粒子散射實驗，下列說法正確的是（

）A．粒子大角度散射是由于電子對它的吸引B．粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C．該實驗說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍D．通過粒子散射實驗只能確定原子核很小，而無法估算原子核半徑的數(shù)量級23．（2023·黑龍江哈爾濱·三模）在粒子散射實驗中，下列圖景正確的是（）A．

B．

C．

D．

24．（2023·河北滄州·模擬預測）1909年，物理學家盧瑟福和他的學生用粒子轟擊金箱，研究粒子被散射的情況，實驗用高速的射線轟擊厚度為微米的金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的粒子都照直穿過薄金箔，偏轉(zhuǎn)很小，但有少數(shù)粒子發(fā)生角度較大的偏轉(zhuǎn)，大約有的粒子偏轉(zhuǎn)角大于90°，甚至觀察到偏轉(zhuǎn)角接近180°，其散射情景如圖所示。關于粒子散射實驗，下列說法正確的是（）A．實驗的目的是想證明原子具有核式結(jié)構(gòu)模型B．實驗中粒子穿過金原子核發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是受到電子對它的庫侖力作用C．極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，是原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對粒子的斥力不相等造成的D．由實驗數(shù)據(jù)可以估算出金原子核的直徑數(shù)量級25．（22-23高二下·河南三門峽·階段練習）關于盧瑟福散射實驗和原子核式結(jié)構(gòu)學說下列正確的是（）A．通過粒子散射實驗肯定了湯姆孫提出的“棗糕模型”B．用粒子散射的實驗數(shù)據(jù)估算原子核的大小C．原子核式結(jié)構(gòu)學說結(jié)合經(jīng)典電磁理論，能解釋原子的穩(wěn)定性D．通過粒子散射實驗證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的26．（21-22高二下·北京海淀·期中）下列說法不正確的是（）A．粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．盧瑟福做粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，并測定了電子電荷量，且提出了“棗糕”式原子模型D．盧瑟福提出了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，并解釋了粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因二、多選題27．（22-23高二下·北京西城·期中）如圖為盧瑟福所做的α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四個位置時，下述說法中正確的是（）A．相同時間內(nèi)在A時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在C、D位置時屏上觀察不閃光C．該實驗說明原子中正電荷是均勻分布的D．只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個很小的核上28．（22-23高二下·全國·課前預習）關于電子的發(fā)現(xiàn)，下列敘述中正確的是（）A．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是由電子和原子核組成的B．電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C．電子被人類發(fā)現(xiàn)前，人們認為原子是組成物質(zhì)的最小微粒D．電子的發(fā)現(xiàn)，比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)象29．（22-23高二下·河南·期中）如圖所示為粒子散射實驗的示意圖：放射源發(fā)出射線打到金箔上，帶有熒光屏的放大鏡轉(zhuǎn)到不同位置進行觀察，圖中①②③為其中的三個位置，下列對實驗結(jié)果的敘述或依據(jù)實驗結(jié)果做出的推理錯誤的是（）

A．在位置②接收到的粒子最多B．在位置①接收到粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內(nèi)C．位置②接收到的粒子一定比位置①接收到的粒子所受金原子核斥力的沖量更大D．若正電荷均勻分布在原子內(nèi)，則①②③三個位置接收到粒子的比例應相差不多30．（22-23高二下·吉林白山·期末）1909年，物理學家盧瑟福和他的學生用粒子轟擊金箔，研究粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關于粒子散射實驗，下列說法正確的是（）

A．少數(shù)粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)的角度大于B．粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C．粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的D．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(zhì)量31．（22-23高二下·遼寧遼陽·期末）粒子散射實驗是近代物理學中經(jīng)典的實驗之一，盧瑟福通過該實驗證實了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，其實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是（）

A．熒光屏在C位置的亮斑比在A、B位置的亮斑少B．該實驗說明原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上C．熒光屏在B位置的亮斑比在A位置的亮斑多D．該實驗說明原子質(zhì)量均勻地分布在原子內(nèi)32．（21-22高二下·四川成都·階段練習）物理學家通過實驗及科學推理，從而獲得了對自然現(xiàn)象的科學認識，推動了物理學的發(fā)展。下列說法符合事實的是（）A．JJ湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，并測量了電子的比荷B．密立根通過“油滴實驗”直接測出了電子的電荷量。C．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗現(xiàn)象，提出了原子內(nèi)部有一個原子核D．在α粒子散射實驗中，正對原子核入射的粒子，離核越近速度越小，電勢能也越小33．（21-22高二下·北京豐臺·階段練習）1909年盧瑟福指導他的學生做了著名的α粒子散射實驗。α粒子轟擊金箔的軌跡如圖所示。下列說法正確的是（）A．少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)是由于其與電子發(fā)生了碰撞B．絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過，偏轉(zhuǎn)角很小，說明原子內(nèi)部大部分是中空的C．極少數(shù)α粒子被彈回，說明原子中心是一個體積小、帶正電且占有原子幾乎全部質(zhì)量的核D．在α粒子散射實驗中，當α粒子最接近原子核時，電勢能最小34．（21-22高二下·四川成都·階段練習）如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α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四個位置時觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是（）

A．放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光C．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗觀察到的現(xiàn)象肯定了湯姆孫的“棗糕模型”D．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型35．（21-22高二下·新疆昌吉·期中）盧瑟福在研究α粒子轟擊金箔的實驗中，根據(jù)現(xiàn)象提出原子的核式結(jié)構(gòu)。以下說法正確的是（）A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔運動方向不變，說明原子帶正電的部分是均勻分布的B．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，說明這些α粒子受到了較大的庫侖斥力作用C．α粒子轟擊金箔的實驗現(xiàn)象說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里D．α粒子轟擊金箔的實驗現(xiàn)象說明帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)三、填空題36．（2022·上海虹口·二模）圖示為英國物理學家盧瑟福設計的實驗裝置圖。實驗中，金箔的厚度約為4.0×m（選填“10-11”、“10-6”、“10-3”）。用高速飛行的α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)：α粒子產(chǎn)生超過90°的大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回（選填“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”、“極少數(shù)”）。37．（20-21高二下·河南洛陽·期中）如圖所示為湯姆孫做陰極射線實驗時用到的氣體放電管，在K、A之間加高電壓，便有陰極射線射出；C、D間不