4.3 原子的核式结构模型（原卷版）

第3节原子的核式结构模型【知识梳理与方法突破】1.对α粒子散射实验的理解（1）现象及解释①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，因为大多数α粒子离金原子核较远。②少数α粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。③极少数α粒子偏转角度超过90∘，有的几乎达到180∘，正对或基本正对着金原子核入射的（2）α粒子的受力及能量转化情况①α粒子的受力情况α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F=kQqα粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小。方向：α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子。②库仑力对α粒子的做功情况当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。③α粒子的能量转化情况仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。2.原子的核式结构模型（1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内（2）核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释①当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。②只有当α粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。③如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180∘3.原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等原子核的组成原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数原子核的大小原子半径的数量级是10−10m，原子核半径的数量级是【例】关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是A．利用粒子散射实验可以估算原子核的半径B．原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量等于原核的总质量C．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大【针对训练】在图中画出了在粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是粒子的径迹的是（）A．a B．b C．c D．d【对点检测】1．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑α粒子跟电子的碰撞，这是因为（

）A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小可以忽略C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零2．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（）A．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙真正的中心3．在卢瑟福的粒子散射实验中，换用不同金属箔片做实验，发现原子序数越大的金属，偏角大的粒子数越多，其原因是（）A．原子序数越大，核外电子越多B．原子序数越大，核外电子越少C．原子序数越大，原子核的质量数和电量数越大D．原子序数越大，原子核的质量数和电量数越小4．关于粒子的散射实验和原子的核式结构，下列说法中正确的是（）A．粒子散射实验用金箔的原因之一是因为金原子核带电荷量多，对粒子的库仑力大些，效果明显些B．粒子的偏折原因：一是由于受到原子核内正电荷的排斥，二是跟原子中的电子发生碰撞C．粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型，建立了完美无缺的原子核式结构的模型D．原子的核式结构模型可以把原子核比作太阳，电子比作绕太阳旋转的行星5．根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的粒子散射图景图中实线表示粒子的运动轨迹。则关于粒子散射实验，下列说法正确的是（

）A．图中大角度偏转的粒子的电势能先减小后增大B．图中的粒子反弹是因为粒子与金原子核发生了碰撞C．绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小D．根据粒子散射实验可以估算原子大小6．粒子散射实验又称金箔实验、Geiger-Marsden实验或卢瑟福粒子散射实验，实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（）A．该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的B．大多数粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响C．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中D．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内7．如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况下列说法正确的是A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子核后产生反弹8．在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的运动轨迹如图中实线所示.图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域.不考虑其他原子核对该粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是（

）A．可能在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．可能在④区域第3节原子的核式结构模型【知识梳理与方法突破】α粒子散射实验和原子的核式结构模型1.对α粒子散射实验的理解（1）现象及解释①绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，因为大多数α粒子离金原子核较远。②少数α粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大。③极少数α粒子偏转角度超过90∘，有的几乎达到180∘，正对或基本正对着金原子核入射的（2）α粒子的受力及能量转化情况①α粒子的受力情况α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F=kQqα粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小。方向：α粒子的受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子。②库仑力对α粒子的做功情况当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。③α粒子的能量转化情况仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。2.原子的核式结构模型（1）原子的核式结构与原子的枣糕模型的比较核式结构枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内（2）核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释①当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转。②只有当α粒子十分接近原子核时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少。③如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180∘3.原子核的电荷与尺度原子内的电荷关系原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等原子核的组成原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数原子核的大小原子半径的数量级是10−10m，原子核半径的数量级是【例】关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是A．利用粒子散射实验可以估算原子核的半径B．原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量等于原核的总质量C．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大【答案】AD【详解】卢瑟福根据a粒子轰击金箔的实验，提出原子核式结构学说，通过实验可以估算原子核的半径，故A正确；原子核经过衰变生成新核的过程中要向外放出大量的能量，所以新核的总质量小于原核的总质量，故B错误；玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故C错误；处于激发态的氢原子放出光子后，向低能级跃迁，核外电子的运动半径减小，根据可知，其动能增大，电势能减小，总能量也减小，故D正确；故选AD．【针对训练】在图中画出了在粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是粒子的径迹的是（）A．a B．b C．c D．d【答案】BD【详解】C．粒子与金原子核均带正电，相互排斥，故不可能沿轨迹c运动；C错误；AB．a轨迹弯曲程度很大，说明受到的库仑力很大，但粒子离核较远，故a轨迹不可能存在而b轨迹正确；A错误，B正确；D．d轨迹是粒子正对金原子核运动时的情况。D正确。故选BD。【对点检测】1．在α粒子散射实验中，我们并没有考虑α粒子跟电子的碰撞，这是因为（

）A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它B．α粒子跟电子碰撞时，损失的能量很小可以忽略C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零【答案】B【详解】由于电子质量很小，只有α粒子质量的，α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰，α粒子几乎不损失能量，所以不考虑α粒子跟电子的碰撞。故选B。2．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（）A．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的D．组成大自然的天体和微观粒子都在不停地运动，其中太阳是宇宙真正的中心【答案】D【详解】A．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，选项A正确，不符合题意；B．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子结构的行星模型，选项B正确，不符合题意；C．近代科学家提出质子和中子都是由被称为夸克的更小粒子组成的，选项C正确，不符合题意；D．太阳只是太阳系的中心，只是银河系中一颗普通的恒星，宇宙处于普遍的膨胀之中，没有中心，选项D错误，符合题意。故选D。3．在卢瑟福的粒子散射实验中，换用不同金属箔片做实验，发现原子序数越大的金属，偏角大的粒子数越多，其原因是（）A．原子序数越大，核外电子越多B．原子序数越大，核外电子越少C．原子序数越大，原子核的质量数和电量数越大D．原子序数越大，原子核的质量数和电量数越小【答案】C【详解】原子序数越大，原子核越大，则粒子接近原子核的可能性越大，原子序数越大，电荷数越多，受原子核库仑力作用的范围越大，故偏角大的粒子数越多。故选C。4．关于粒子的散射实验和原子的核式结构，下列说法中正确的是（）A．粒子散射实验用金箔的原因之一是因为金原子核带电荷量多，对粒子的库仑力大些，效果明显些B．粒子的偏折原因：一是由于受到原子核内正电荷的排斥，二是跟原子中的电子发生碰撞C．粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型，建立了完美无缺的原子核式结构的模型D．原子的核式结构模型可以把原子核比作太阳，电子比作绕太阳旋转的行星【答案】A【详解】A．因为只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑力，发生大角度偏转，而核内带电荷量越多，库仑力越大，偏转越显著，A正确；B．粒子的偏折是由于受到原子核内正电荷的排斥，这是正确的，但认为又是由于跟原子中的电子碰撞而发生的，这是错误的。因为粒子的质量约为电子质量的7200倍，如果粒子碰上电子的话，粒子的运动状态几乎不会发生变化，B错误；C．虽然卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释粒子的散射实验，仅仅是初步建立了原子结构的正确图景，C错误；D．行星绕太阳旋转是有确定的轨道的，而电子绕核运动是没有确定的轨道的。D错误。故选A。5．根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的粒子散射图景图中实线表示粒子的运动轨迹。则关于粒子散射实验，下列说法正确的是（

）A．图中大角度偏转的粒子的电势能先减小后增大B．图中的粒子反弹是因为粒子与金原子核发生了碰撞C．绝大多数粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小D．根据粒子散射实验可以估算原子大小【答案】C【详解】A．图中大角度偏转的粒子的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，故A错误；B．图中的粒子反弹是因为粒子与金原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，故B错误；C．从绝大多数粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，故C正确；D．依据粒子散射实验可以估算原子核的大小，故D错误；故选C。6．粒子散射实验又称金箔实验、Geiger-Marsden实验或卢瑟福粒子散射实验，实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（）A．该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的B．大多数粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响C．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中D．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内【答案】D【详解】ACD．正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是汤姆孙的认为，卢瑟福设计了粒子散射证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“西瓜模型”是错误的，故AC错误，D正确；B．当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，故B