(共45张PPT)
第4章
第2节 原子的核式结构模型
课标要求
1.了解α粒子散射实验的原理、现象和结论。(物理观念)
2.知道卢瑟福的原子核式结构模型的内容和意义。(物理观念)
3.知道原子和原子核大小的数量级以及原子核的电荷数和核外电子数的关系。(物理观念)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
学以致用·随堂检测全达标
基础落实·必备知识全过关
一、α粒子散射实验
1.实验方法
1909年,卢瑟福和他的合作者做了用α粒子轰击金箔的实验。在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋(Po),它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上。α粒子穿过金箔后,打到环形荧光屏上,产生一个个闪烁的光点,这些光点可用显微镜观察到。
2.实验装置
3.实验现象
(1) α粒子穿过金箔后仍沿 的方向前进。
(2)少数α粒子发生了大角度偏转;极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°,有的甚至被原路弹回。
4.实验意义
汤姆孙原子模型无法解释α粒子的大角度散射现象,卢瑟福提出了
模型。
绝大多数
原来
原子核式结构
二、卢瑟福原子模型
1.原子核式结构模型
卢瑟福尊重实验事实,利用与原子结构有关的信息,经过严谨的理论推导,于1911年提出了原子核式结构模型。他认为,原子内部有一个很小的核,称为 ,原子的全部 及几乎全部的 都集中在原子核内; 在原子核外面运动。卢瑟福原子模型有些像太阳系,电子绕原子核运行就像太阳系的行星绕太阳运行似的。因此,原子核式结构模型又被称为行星模型。
原子核
正电荷
质量
电子
2.原子核的电荷与尺度
想一想有人认为α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子上,好像两个玻璃球碰撞一样发生反弹,这种观点正确吗
提示 不正确,α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑力的作用,在微观领域库仑力非常大,二者无法碰在一起。
易错辨析 判一判
(1)α粒子带有一个单位的正电荷,质量为氢原子质量的2倍。( )
(2)α粒子散射实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包”原子模型。( )
(3)卢瑟福的原子核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小,电子在正电体外面运动。( )
(4)原子核的电荷数等于核中的中子数。( )
(5)对于一般的原子,由于原子核很小,所以内部十分空旷。( )
提示 α粒子带有2个单位的正电荷,质量为氢原子质量的4倍。
提示 α粒子实验否定了汤姆孙的原子模型。
提示 原子核的电荷数等于核中的质子数。
×
×
√
×
√
即学即用 练一练
(多选)用α粒子轰击金箔,α粒子在接近原子核时发生偏转的情况如图所示,则α粒子的路径可能是( )
A.a
B.b
C.c
D.a、b、c
AC
解析 α粒子散射的原因是原子核对其有库仑斥力的作用,离核越近,斥力越大,偏转越明显,当正好击中原子核时α粒子被弹回,故A、C正确。
重难探究·能力素养全提升
情境探究
探究一 α粒子散射实验
α粒子散射实验的实验装置示意图如图所示,查阅相关资料,回答以下问题:
(1)什么是α粒子
要点提示 α粒子 )是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,实质是失去两个电子的氦原子核。质量是电子的7 300倍。
(2)实验现象如何
要点提示 α粒子散射实验的实验现象:绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°。
知识归纳
1.α粒子散射实验装置(如图甲所示)
甲
2.实验现象(如图乙所示)
乙
(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
(2)少数α粒子发生较大的偏转。
(3)极少数α粒子偏转角度超过90°,有的几乎达到180°。
3.实验现象的分析
(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。
(2)汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。
(3)少数α粒子发生了大角度偏转,甚至反弹回来,表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了很大的作用力。
(4)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化,说明原子中绝大部分是空的,原子的正电荷和几乎全部质量都集中在体积很小的核内。
应用体验
典例1 (多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属,并同时进行观测,经过大量的实验,最终确定了原子的核式结构模型。如图所示为该实验的装置,其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动。当用α粒子轰击金箔时,在不同位置进行观测,如果观测的时间相同,则下列说法正确的是
( )
A.在1处看到的闪光次数最多
B.2处的闪光次数比4处多
C.3处和4处没有闪光
D.4处有闪光但次数极少
ABD
解析 在卢瑟福α粒子散射实验中,α粒子穿过金箔后,绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进,则在1处看到的闪光次数最多,故A正确;少数α粒子发生大角度偏转,极少数α粒子偏转角度大于90°,极个别α粒子被反弹回来,在2、3、4位置观察到的闪光次数依次减少,故C错误,B、D正确。
针对训练1
α粒子散射实验中,不考虑电子和α粒子的碰撞影响,是因为( )
A.α粒子与电子根本无相互作用
B.α粒子受电子作用的合力为零,是因为电子是均匀分布的
C.α粒子和电子碰撞时受力极小,可忽略不计
D.电子很小,α粒子碰撞不到电子
C
解析 在α粒子散射实验中,电子与α粒子存在相互作用,A错误;电子质量只有α粒子的 ,电子与α粒子碰撞后,电子对α粒子的影响就像灰尘对子弹的影响,完全可忽略不计,C正确,B、D错误。
探究二 卢瑟福原子模型
情境探究
在探究原子内部结构的过程中,卢瑟福说:“我知道了,原子到底是什么样的……可以将它想象成一个小的太阳系。”
你是怎么理解这段话的
要点提示 在原子的中心,有一个很小的核,叫作原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动,这就像行星绕太阳运转一样,原子内部就是一个小型的太阳系。
知识归纳
1.原子的核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核,叫作原子核,原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动。
2.原子内的电荷关系:原子核的电荷数与核外的电子数相等,非常接近原子的原子序数。
3.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。
4.原子核的大小:原子核直径的数量级为10-15 m,原子的直径数量级为10-10 m,原子核的直径只相当于原子直径的十万分之一。
5.原子的核式结构模型对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穿过时,才受到库仑力作用,发生偏转,而这种机会很少,所以有少数粒子发生了偏转。
(3)如果α粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到180°,
这种机会极少,如图所示,所以极少数粒子的偏转角度
大于90°。
应用体验
典例2 (多选)根据卢瑟福的原子核式结构理论,下列对原子结构的认识中,正确的是( )
A.原子中绝大部分是空的,原子核很小
B.电子在核外运动,库仑力提供向心力
C.原子的全部正电荷都集中在原子核里
D.原子核的直径大约为10-10 m
ABC
解析 卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型,提出了关于原子的核式结构学说,并估算出原子核半径的数量级为10-15 m,原子半径的数量级为10-10 m,原子半径是原子核半径的十万倍,所以原子内部是十分“空旷”的,核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑力而绕核旋转,所以A、B、C正确,D错误。
针对训练2
卢瑟福的α粒子散射实验结果表明了( )
A.原子核是可分的
B.原子核是由质子和中子组成的
C.原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成的
D.原子内部有一个很小区域,集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量
D
解析 由α粒子散射实验的结果可知,原子是可分的,它由原子核和电子组成;另外原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量,故选项A、B错误,D正确;选项C是汤姆孙提出的原子模型,故选项C错误。
情境探究
探究三 α粒子散射实验中α粒子的轨迹与受力
如图所示为卢瑟福用α粒子轰击金箔后α粒子的运动示意图。
根据粒子的轨迹判断其中A、B、C三个α粒子的受力情况有什么特点
要点提示 A粒子离原子核很远,受到的库仑斥力很小,运动方向几乎不改变。B粒子和C粒子在穿过时距离正电体很近,因此受到很强的库仑斥力,发生大角度散射。
知识归纳
1.α粒子的运动情况
在离原子核较远处,α粒子近似做匀速直线运动。在α粒子靠近原子核的运动过程中,库仑斥力随运动距离和运动方向的变化而变化,是变力。所以,α粒子做变速运动,当运动方向与α粒子和原子核的连线不在同一方向上时,α粒子做变速曲线运动,受库仑斥力作用,曲线向原子核外侧弯曲且库仑斥力方向与速度方向分布于轨迹两侧。
2.库仑力对α粒子的做功情况
(1)当α粒子靠近原子核时,库仑力做负功,电势能增加。
(2)当α粒子远离原子核时,库仑力做正功,电势能减小。
带正电
应用体验
能力点1 α粒子的轨迹
典例3 如图所示为卢瑟福的α粒子散射实验示意图,①②两条线表示实验中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b
C.轨迹c
D.轨迹d
A
解析 卢瑟福通过研究α粒子散射提出了原子核式结构模型,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,则偏转程度越大,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轨迹a,故A正确,B、C、D错误。
针对训练3
在卢瑟福的α粒子散射实验中,某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图所示,图中P、Q两点为轨迹上的点,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成四个区域,不考虑其他原子核对α粒子的作用,那么关于该原子核的位置,下列说法正确的是( )
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
A
解析 因为α粒子与此原子核之间存在着斥力,如果原子核在②、③或④区,α粒子均应向①区偏折,所以不可能。
能力点2 库仑力对α粒子的做功情况
典例4 如图所示,根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势面,实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从A运动到B再运动到C的过程中,下列说法正确的是( )
A.动能先增大后减小
B.电势能先减小后增大
C.电场力先做负功后做正功,总功等于零
D.加速度先减小后增大
C
解析 α粒子及原子核均带正电,故α粒子受到原子核的斥力,α粒子从A运动到B,电场力做负功,动能减小,电势能增大,从B运动到C,电场力做正功,动能增大,电势能减小,A、C在同一等势面上,A、C两点的电势差为零,则α粒子从A到C的过程中电场力做的总功等于零,A、B错误,C正确;α粒子所受的库仑力F= ,B点离原子核最近,所以α粒子在B点时所受的库仑力最大,加速度最大,故加速度先增大后减小,D错误。
针对训练4
在α粒子散射实验中,根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小。现有一个α粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔,若金原子核的电荷数为79,求该α粒子与金原子核的最近距离。(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为 ,式中k=9.0×109 N·m2/C2,α粒子的质量为6.64×10-27 kg)
答案 2.7×10-14 m
解析 当只有库仑力做功时,动能和势能才相互转化,两者的和保持不变。开始相距很远,可认为电势能为零,相距最近时,可认为动能为零。当α粒子靠近原子核运动时,α粒子的动能转化为其电势能,达到最近距离时,动能全
学以致用·随堂检测全达标
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1.如图所示为卢瑟福α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α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.卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似
D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
C
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解析 α粒子散射实验现象:绝大多数α粒子沿原方向前进,少数α粒子有大角度散射,所以A处观察到的粒子数多,B处观察到的粒子数少,所以选项A、B错误。α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用,所以选项D错误,C正确。
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2.(多选)关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )
A.该实验说明原子中正电荷是均匀分布的
B.α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用
C.只有极少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的核内
D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型
BCD
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解析 在α粒子散射实验中,有极少数α粒子发生大角度偏转说明三点:一是原子内有一质量很大的物质存在;二是这一物质带有较多的正电荷;三是这一物质的体积很小,但不能说明原子中正电荷是均匀分布的,故A错误,B、C正确。卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子核式结构模型,D正确。
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3.(多选)卢瑟福原子核式结构模型的主要内容有( )
A.原子的中心有个核,叫原子核
B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C.原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内
D.带负电的电子在核外绕着核旋转
ACD
解析 卢瑟福原子核式结构模型的主要内容是:在原子的中心有一个很小的核,叫作原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内,带负电的电子在核外空间绕着核旋转,由此可见,B选项错误,A、C、D选项正确。
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4.如图所示为卢瑟福α粒子散射实验的金原子核和两个α粒子的径迹,其中可能正确的是( )
A
解析 α粒子与金原子核都带正电,相互排斥,α粒子径迹越靠近金原子核,所受库仑斥力越大,运动方向的偏转角度就越大,根据这个特点可以判断只有A正确。
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5.α粒子散射实验中,当α粒子最接近金原子核时,α粒子的动能 ,电势能 ,所受金原子核的斥力 。(均选填“最大”或“最小”)
最大
最大
解析 α粒子在接近金原子核的过程中,要克服库仑斥力做功,动能减少,电势能增加。两者相距最近时,动能最小,电势能最大,总能量守恒,根据库仑定律,距离最近时,斥力最大。
最小第2节 原子的核式结构模型
A级 必备知识基础练
1.α粒子散射实验中,使α粒子散射的原因是( )
A.α粒子与原子核外电子碰撞
B.α粒子与原子核发生接触碰撞
C.α粒子发生明显衍射
D.α粒子与原子核的库仑斥力的作用
2.(多选)关于α粒子散射实验的装置,下列说法正确的是( )
A.全部设备都放在真空中
B.荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动
C.若将金箔改为银箔,就不能发生散射现象
D.金箔的厚度不会影响实验结果
3.(多选)在α粒子散射实验中,选用金箔的原因,下列说法正确的是( )
A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔
B.金原子核不带电
C.金原子原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动
D.金原子核半径大,易形成大角度散射
4.(2023上海高三模拟)关于卢瑟福的原子核式结构模型,下列说法正确的是( )
A.在原子中心有一很小的带负电的核
B.原子的全部质量都集中在原子核里
C.电子在核外不停地绕核运动
D.电子绕核运动的向心力由核力提供
5.在α粒子散射实验中,我们并没有考虑电子对α粒子偏转角度的影响,这是因为( )
A.电子的体积非常小,以致α粒子碰不到它
B.电子的质量远比α粒子的小,所以它对α粒子运动的影响极其微小
C.α粒子使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
6.如图所示是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置,请根据物理学史的知识完成相关题目:
(1)卢瑟福用这个实验装置发现了 结构模型;
(2)图中的放射源发出的是 粒子;
(3)图中的金箔是 (选填“单”或“多”)层分子膜;
(4)如图所示的A、B、C、D四个显微镜中,闪光频率最高的是 显微镜。
B级 关键能力提升练
7.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。α粒子散射图如图所示,图中实线表示α粒子的运动轨迹,则关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )
A.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
B.图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了直接碰撞
C.绝大多数α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α粒子散射实验可以估算原子大小
8.人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是“葡萄干面包”模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.α粒子散射实验与“葡萄干面包”模型和核式结构模型的建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了“葡萄干面包”模型,建立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了“葡萄干面包”模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了“葡萄干面包”模型和核式结构模型
9.了解α粒子散射实验,并完成下列填空。
(1)α粒子散射实验装置由 、 、环形荧光屏等几部分组成。
(2)实验现象
a. α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 的方向前进;
b. α粒子发生了 偏转;有 α粒子的偏转角超过了90°,有的甚至被 。
(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。
10.(2023北京海淀期末)卢瑟福的原子模型认为,氢原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动,电子运动方向如图所示。已知电子质量为m、环绕半径为r、静电力常量为k、元电荷为e。求:
(1)电子绕核运动的角速度大小ω;
(2)电子绕核运动形成的等效电流I。
第2节 原子的核式结构模型
1.D α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的,选项A错误;α粒子与原子核很近时,库仑斥力很强,足以使α粒子发生偏转甚至反向弹回,使α粒子散射的原因是库仑斥力的作用,选项B、C错误,D正确。
2.AB 实验必须在真空中进行,故选项A正确;荧光屏和显微镜应能够围绕金箔在一个圆周上转动,选项B正确;金箔改为银箔能发生散射现象,但不明显,选项C错误;α粒子穿透能力弱,金箔必须很薄,故选项D错误。
3.ACD α粒子散射实验中,选用金箔是因为金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔,α粒子很容易穿过,A正确;金原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动,C正确;金原子核带正电,半径大,易形成大角度散射,故D正确,B错误。
4.C 在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,故A、B错误;带负电的电子在核外空间里绕着核旋转,故C正确;电子绕核运动的向心力由库仑力提供,故D错误。
5.B α粒子的质量是电子质量的7300倍,电子很小,数量很多,α粒子能碰到,但影响微乎其微,选项B正确。
6.答案 (1)核式 (2)α (3)单 (4)A
解析 (1)卢瑟福用这个实验装置发现了原子的核式结构模型。
(2)图中的放射源发出的是α粒子。
(3)图中的金箔是单层分子膜。
(4)如图所示的A、B、C、D四个显微镜中,闪光频率最高的是A显微镜。
7.C 题图中大角度偏转的α粒子所受的静电力先做负功,后做正功,则其电势能先增大后减小,故A错误;题图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核之间的库仑斥力作用,并没有发生直接碰撞,故B错误;从绝大多数α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;依据α粒子散射实验可以估算原子核的大小,故D错误。
8.B α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关,通过该实验,否定了“葡萄干面包”模型,建立了核式结构模型,选项B正确。
9.答案 (1)α粒子源 金箔 (2)绝大多数 原来 少数 较大的 极少数 原路弹回 (3)核式结构
解析 (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成,实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。
(2)绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进;少数α粒子发生了较大的偏转;有极少数α粒子的偏转角超过了90°,有的甚至被原路弹回。
(3)卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模型,建立了核式结构模型。
10.答案 (1) (2)
解析 (1)电子所受原子核的库仑力提供其做圆周运动的向心力,有
k=mω2r
解得ω=。
(2)圆周运动的周期T=
再由电流的定义,可得I=。(共16张PPT)
第4章
第2节 原子的核式结构模型
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A 级 必备知识基础练
1.α粒子散射实验中,使α粒子散射的原因是( )
A.α粒子与原子核外电子碰撞
B.α粒子与原子核发生接触碰撞
C.α粒子发生明显衍射
D.α粒子与原子核的库仑斥力的作用
D
解析 α粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的,选项A错误;α粒子与原子核很近时,库仑斥力很强,足以使α粒子发生偏转甚至反向弹回,使α粒子散射的原因是库仑斥力的作用,选项B、C错误,D正确。
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2.(多选)关于α粒子散射实验的装置,下列说法正确的是( )
A.全部设备都放在真空中
B.荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动
C.若将金箔改为银箔,就不能发生散射现象
D.金箔的厚度不会影响实验结果
AB
解析 实验必须在真空中进行,故选项A正确;荧光屏和显微镜应能够围绕金箔在一个圆周上转动,选项B正确;金箔改为银箔能发生散射现象,但不明显,选项C错误;α粒子穿透能力弱,金箔必须很薄,故选项D错误。
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3.(多选)在α粒子散射实验中,选用金箔的原因,下列说法正确的是( )
A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔
B.金原子核不带电
C.金原子原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动
D.金原子核半径大,易形成大角度散射
ACD
解析 α粒子散射实验中,选用金箔是因为金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔,α粒子很容易穿过,A正确;金原子核质量大,被α粒子轰击后不易移动,C正确;金原子核带正电,半径大,易形成大角度散射,故D正确,B错误。
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4.(2023上海高三模拟)关于卢瑟福的原子核式结构模型,下列说法正确的是( )
A.在原子中心有一很小的带负电的核
B.原子的全部质量都集中在原子核里
C.电子在核外不停地绕核运动
D.电子绕核运动的向心力由核力提供
C
解析 在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,故A、B错误;带负电的电子在核外空间里绕着核旋转,故C正确;电子绕核运动的向心力由库仑力提供,故D错误。
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5.在α粒子散射实验中,我们并没有考虑电子对α粒子偏转角度的影响,这是因为( )
A.电子的体积非常小,以致α粒子碰不到它
B.电子的质量远比α粒子的小,所以它对α粒子运动的影响极其微小
C.α粒子使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
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解析 α粒子的质量是电子质量的7 300倍,电子很小,数量很多,α粒子能碰到,但影响微乎其微,选项B正确。
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6.如图所示是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置,请根据物理学史的知识完成相关题目:
(1)卢瑟福用这个实验装置发现了 结构模型;
(2)图中的放射源发出的是 粒子;
(3)图中的金箔是 (选填“单”或“多”)层分子膜;
(4)如图所示的A、B、C、D四个显微镜中,闪光频率最高的是 显微镜。
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解析 (1)卢瑟福用这个实验装置发现了原子的核式结构模型。
(2)图中的放射源发出的是α粒子。
(3)图中的金箔是单层分子膜。
(4)如图所示的A、B、C、D四个显微镜中,闪光频率最高的是A显微镜。
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7.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。α粒子散射图如图所示,图中实线表示α粒子的运动轨迹,则关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )
B 级 关键能力提升练
A.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
B.图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了
直接碰撞
C.绝大多数α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α粒子散射实验可以估算原子大小
C
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解析 题图中大角度偏转的α粒子所受的静电力先做负功,后做正功,则其电势能先增大后减小,故A错误;题图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核之间的库仑斥力作用,并没有发生直接碰撞,故B错误;从绝大多数α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;依据α粒子散射实验可以估算原子核的大小,故D错误。
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8.人们在研究原子结构时提出过许多模型,其中比较有名的是“葡萄干面包”模型和核式结构模型,它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是
( )
A.α粒子散射实验与“葡萄干面包”模型和核
式结构模型的建立无关
B.科学家通过α粒子散射实验否定了“葡萄干
面包”模型,建立了核式结构模型
C.科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了“葡萄干面包”模型
D.科学家通过α粒子散射实验否定了“葡萄干面包”模型和核式结构模型
B
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解析 α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关,通过该实验,否定了“葡萄干面包”模型,建立了核式结构模型,选项B正确。
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9.了解α粒子散射实验,并完成下列填空。
(1)α粒子散射实验装置由 、 、环形荧光屏等几部分组成。
(2)实验现象
a. α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 的方向前进;
b. α粒子发生了 偏转;有 α粒子的偏转角超过了90°,有的甚至被 。
(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。
金箔
α粒子源
绝大多数
原来
少数
较大的
极少数
原路弹回
核式结构
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解析 (1)α粒子散射实验装置由α粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成,实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中。
(2)绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进;少数α粒子发生了较大的偏转;有极少数α粒子的偏转角超过了90°,有的甚至被原路弹回。
(3)卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了汤姆孙的原子模型,建立了核式结构模型。
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10.(2023北京海淀期末)卢瑟福的原子模型认为,氢原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动,电子运动方向如图所示。已知电子质量为m、环绕半径为r、静电力常量为k、元电荷为e。求:
(1)电子绕核运动的角速度大小ω;
(2)电子绕核运动形成的等效电流I。
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解析 (1)电子所受原子核的库仑力提供其做圆周运动的向心力,有
