第四章　3　原子的核式结构模型

DISIZHANG第四章3原子的核式结构模型1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，知道电荷是量子化的。2.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重难点)。3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数(重点)。

学习目标一、电子的发现二、原子的核式结构模型课时对点练三、原子核的电荷与尺度

内容索引电子的发现一

1.6×10-19Ce9.1×10-31kg1836如图所示为汤姆孙的气体放电管。思考与讨论(1)K、A部分起什么作用？答案K、A部分产生阴极射线。(2)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？答案阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电。(3)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？答案由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转。(1)阴极射线实际上是高速运动的电子流。(

)(2)带电体的电荷量可以是任意数值。(

)(3)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。(

)(4)电子的质量与电荷量的比值称为电子的比荷。(

)×√××

汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求：例1(1)匀强磁场的磁感应强度大小；

(2)电子的比荷。

撤去电场后，电子仅在磁场中偏转，如图所示返回

原子的核式结构模型二如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：(1)什么是α粒子？

(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？答案①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。②带荧光屏的显微镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向。带有显微镜的荧光屏可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目。1.汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“

模型”，如图。梳理与总结枣糕2.α粒子散射实验：(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、

、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于

中。金箔真空(2)实验现象①

α粒子穿过金箔后，基本上仍沿

的方向前进；②

α粒子发生了

偏转；极少数偏转的角度甚至

，它们几乎被“

”。(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了

模型。3.核式结构模型：原子中带

电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。梳理与总结绝大多数原来少数大角度大于90°撞了回来核式结构正1.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进？思考与讨论答案

α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。2.少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？答案α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的排斥力发生了大角度偏转。

(2023·咸阳市模拟)如图甲所示为α粒子散射实验装置的剖面图，图中铅盒内的放射性元素钋(Po)所放出的α粒子由铅盒上的小孔射出，形成一束很细的粒子束打到金箔上。α粒子束能穿过很薄的金箔打到荧光屏上，并产生闪光，这些闪光可以通过显微镜观察；α粒子穿越金箔前后运动方向之间的夹角θ称为散射角，如图乙所示，荧光屏和显微镜可一起绕金箔沿圆周转动，以便观察α粒子穿过金箔后散射角的变化情况。下列说法正确的是例2A.整个装置可以不放在抽成真空的容器中B.α粒子散射实验的结果表明，少数α粒子穿过金箔后，散射角很小(平

均为2°~3°)，几乎沿原方向前进C.α粒子散射实验中观察到的个别α粒子被反弹回来，这种现象可用“枣

糕模型”来解释D.原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行

星，可称为原子的“行星模型”√整个装置一定要放在抽成真空的容器中，若不放在真空中进行，α粒子会使空气发生电离，选项A错误；α粒子散射实验的结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后，散射角很小(平均为2°~3°)，几乎沿原方向前进，少数α粒子的散射角较大，极少数α粒子的散射角超过90°，个别α粒子甚至被反弹回来，选项B错误；α粒子散射实验中观察到的个别α粒子被反弹回来，这种现象可用“原子的核式结构模型”来解释，选项C错误；原子的核式结构模型有些类似太阳系，原子核犹如太阳，电子犹如行星，所以也被称为原子的“行星模型”，选项D正确。返回

(2023·绵阳市高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是A.原子的质量几乎全部集中在原子核内B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力例3√α粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的库仑斥力，A正确。返回原子核的电荷与尺度三1.原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的电子数，非常接近它们的原子序数，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的。2.原子核的组成：原子核是由

和

组成的，原子核的电荷数就是核中的

。3.原子核的大小：用核半径描述核的大小。一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为

m，而整个原子半径的数量级是

m，两者相差十万倍之多。质子中子质子数10-1510-10

下列对原子及原子核的认识，正确的是A.原子由原子核和核外电子组成B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量C.原子核半径的数量级为10-10mD.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷例4√原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与电子的质量之和就是原子的质量，故B错误；原子半径的数量级是10-10

m，原子核是原子内很小的核，半径数量级为10-15

m，C错误；中性原子核外电子带的负电荷之和与原子核所带的正电荷相等，D错误。返回课时对点练四考点一电子的发现1.下列关于电子的说法错误的是A.发现电子是从研究阴极射线开始的B.汤姆孙发现不同物质中发出的电子比荷是不同的C.电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子

本身也具有复杂的结构D.电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转1234567891011基础对点练√1234567891011汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项A正确；汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错误；汤姆孙发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转，选项D正确。2.汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是A.用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况B.用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量C.用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光分析D.让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和

计算其比荷1234567891011√1234567891011汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。考点二原子的核式结构模型3.(2023·北京市西城区高二月考)卢瑟福提出了原子核式结构模型。当时他提出这种模型的实验依据是A.α粒子散射实验 B.光电效应实验C.天然放射现象 D.阴极射线的发现1234567891011√卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型，A正确，B、C、D错误。4.如图为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是A.放在C位置时屏上观察不到闪光B.放在D位置时屏上能观察到一些闪光，

但次数极少C.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少D.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多1234567891011√1234567891011根据实验现象可知，放在C位置时屏上能观察到闪光，故A错误；放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子有较大程度的偏折，B正确；放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故C错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少，故D错误。5.(2024·日照市月考)卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是1234567891011A.α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞B.当α粒子接近金箔中的电子时，

电子对α粒子的吸引

力使之发生明显偏转C.通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为10-10mD.α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全

部的质量√1234567891011

1234567891011α粒子散射可以用来估算核半径，对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15

m，C错误；占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确。考点三原子核的电荷与尺度6.关于原子结构，下列说法正确的是A.原子中的原子核很小，核外很“空旷”B.原子核半径的数量级是10-10mC.原子的全部电荷都集中在原子核里D.原子的全部质量都集中在原子核里1234567891011√1234567891011原子中的原子核很小，核外很“空旷”，A正确；原子核半径的数量级是10-15

m，原子半径的数量级是10-10

m，B错误；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，核外电子带负电且具有一定质量，C、D错误。7.(多选)对原子的认识，正确的是A.原子由原子核和核外电子组成B.原子核的质量就是原子的质量C.原子核的电荷数就是核中的质子数D.原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值1234567891011√√√8.(2023·威海市高二期末)α粒子散射实验被评为世界十大经典物理实验之一，此实验开创了原子结构研究的先河，为建立现代原子核理论打下了基础，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是A.汤姆孙根据α粒子散射实验，提出了原子核的核式结构B.该实验需要在真空环境下才能完成C.该实验表明α粒子大角度偏转可能是与电子直接碰撞造成的D.在其他条件相同情况下，只改变金箔的厚度，对实验结果没有影响1234567891011能力综合练√9.如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为A.轨迹a B.轨迹bC.轨迹c D.轨迹d1234567891011√1234567891011卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，故选A。10.(2023·泸州市高二月考)美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬