14.2 微观世界的结构
一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．运动的物体比静止的物体惯性大
B．重力方向始终竖直向下
C．流体在流速大的地方压强大
D．分子间只存在相互作用的引力
2．从微观世界到浩瀚宇宙，科学家们不断在探索物质的奥秘。对于微观粒子，下列物理学家和他的贡献
说法中错误的是（ ）
A．阿伏伽德罗最先提出分子的概念，认为物质是由分子组成的
B．道尔顿提出了原子学说，证明了原子的存在
C．汤姆孙发现阴极射线是由速度很高的带正电的电子组成
D．卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型
3．如图是我国目前能源使用比例图，其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源.下列有关
核能的说法正确的是
A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能
B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能
C．核能是我国目前消耗的主要能源
D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染
4．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是
A．能量在转化或转移的过程中，可以不遵守能量守恒定量
B．核电站是利用核能进行发电的
C．风能、化石能源都是可再生能源
D．根据能量守恒定律可知，对能源的利用率可以达到 100%
5．下列微观粒子中带正电的是（ ）
A．分子 B．原子 C．原子核 D．电子
6．关于粒子和宇宙的说法正确的是
A．汤姆生发现电子说明原子是可分的 B．吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在引力
C．分子是不可再分的最小粒子 D．弹簧能够被压缩，说明分子间有空隙
7．信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱，以下相关说法正确的是
A．核电站是利用核聚变获得核能的 B．一切信息的传递都必须依靠电磁波
C．LED 灯具有单向导电性 D．超导材料适合制作电炉丝
8．对原子结构的探究最早是从静电现象开始的．对静电现象的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦起电创造了电荷
B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥
C．自然界只存在正、负两种电荷
D．从静电现象认识到原子核是可分的
9．在探索比原子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子．最早发现电子的科学家是
A．卢瑟福 B．汤姆生 C．托勒玫 D．哥白尼
10．下列说法正确的是（ ）
A．中子是物理学家卢瑟福发现的 B．质子是人们最早发现比原子更小的微粒
C．原子的核式结构模型是由查德威克提出的 D．汤姆孙发现了电子，从而说明原子是可以再分的
二、多选题
11．下列关于核能的说法中，正确的是（ ）
A．核电站是利用核能来发电的
B．核反应堆中发生的是链式反应
C．核电站发生泄露时会对人和生物造成伤害
D．核废料不会对环境造成污染
12．2023 年 8 月 25 日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模
式运行，标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。2023 年 12 月 14 日，中
国宣布“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智攻关，共同追逐“人造太阳”能源梦
想。关于核能的利用，下列说法中正确的是（ ）
A．截止目前，核电站均是采用核裂变的方式来利用核能的
B．核电站内主要的能量转化过程：核能→水和蒸汽的内能→机械能→电能
C．核电站所使用的铀矿等核燃料，同煤炭、石油、天然气一样都属于不可再生能源
D．“中国环流三号”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同，只是前者更加平稳可控
13．观看了《流浪地球 2》，小明认识到了信息、能源和材料的重要性，并收集了以下信息，其中说法正确
的是（ ）
A．目前，核反应堆通过可控核聚变反应释放核能，核废水不可以直接倒入大海
B．芯片就是手机的大脑和神经系统，它是由半导体材料制成的
C．5G 信号在15℃空气中的传播速度为340m/s
D．能量的转化和转移具有方向性，在转化和转移过程中能量的总量保持不变
14．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．炭笔画出的连续的线放大后不连续，说明分子间有空隙
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型
C．宇宙是有层次的天体结构系统，是有起源的、膨胀的和演化的
D．红墨水滴入水中，可以看到水中有一路墨水迹，说明分子在做无规则运动
15．关于粒子与宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．破镜不能重圆，主要是因为分子间有排斥力
B．用放大镜能观察到素描炭笔画的线是由一个个分子组成的
C．电子、原子核、原子是按照由小到大的尺度排列的
D．物理学家汤姆生发现了电子，从而揭示了原子核是有结构的
第 II 卷（非选择题）
请点击修改第 II卷的文字说明
三、填空题
16．根据卢瑟福原子结构模型可知：原子中心的原子核由 和中子组成，原子核周围带负电的 绕
核运动．
17．如图是固、液、气三态结构的微观模型，其中 是固态的微观模型。
18．人们在研究原子的结构过程中，提出了“核式模型”的科学家是 ．宇宙是无限的，人们对它的认
识在不断提高和扩大，其中太阳是 系中的一员．
19．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。原子是由原子核和核外的 组成的；原子核由
和 组成。
四、计算题
20．把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单
层分子的正方形，边长为 1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口数目的多少
倍？
五、科普阅读题
21．中国“人造太阳”（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST 利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行
的核电站获得核能的方式 （填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间
具有很强的静电 （填“引”或“斥”）力；
（2）EAST 装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环
形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核 （填“做功”或“不做功”），
该过程 （填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态；
（3）太阳能收集板长 10km 宽 5km，太阳光辐射到其表面上每平方米的功率为 1.2×103W，太阳能电池的
光电转化效率为 10%，空间太阳能电站向地面的输电效率可达 20%；空间太阳能电站工作时，太阳能收集
板的发电功率为 W；光照 1h，太阳能收集板产生电能为 J。14.2 微观世界的结构
一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．运动的物体比静止的物体惯性大
B．重力方向始终竖直向下
C．流体在流速大的地方压强大
D．分子间只存在相互作用的引力
【答案】B
【详解】A．惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的运动状态无关，故 A 错误；
B．物体由于地球的吸引而受到的力是重力，重力的方向始终是竖直向下的，故 B 正确；
C．流体流速大的地方压强小，故 C 错误；
D．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，故 D 错误。
故选 B。
2．从微观世界到浩瀚宇宙，科学家们不断在探索物质的奥秘。对于微观粒子，下列物理学家和他的贡献
说法中错误的是（ ）
A．阿伏伽德罗最先提出分子的概念，认为物质是由分子组成的
B．道尔顿提出了原子学说，证明了原子的存在
C．汤姆孙发现阴极射线是由速度很高的带正电的电子组成
D．卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型
【答案】C
【详解】A．十九世纪初，意大利科学家阿伏加德罗在总结前人工作的基础上，提出了分子概念，故 A 正
确，不符合题意；
B．道尔顿发现了原子，并提出了原子学说，故 B 正确，不符合题意；
C．英国物理学家汤姆生发现阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成的，这种粒子就是电子，它的发
现表明原子是可分的，故 C 错误，符合题意；
D．原子由位于中心的原子核和绕核高速转动的电子组成，最早建立原子核式结构模型的是卢瑟福，故 D
正确，不符合题意。
故选 C。
3．如图是我国目前能源使用比例图，其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源.下列有关
核能的说法正确的是
A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能
B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能
C．核能是我国目前消耗的主要能源
D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染
【答案】A
【详解】AB．核电站主要是利用核裂变进行发电的，是将核能转化为电能的过程，A 符合题意，B 不符合
题意；
C．由题图看出化石能源是我国当今主要的能源，C 不符合题意；
D．核电站产生的核废料会对环境造成污染，D 不符合题意.
4．关于能源与可持续发展，下列说法正确的是
A．能量在转化或转移的过程中，可以不遵守能量守恒定量
B．核电站是利用核能进行发电的
C．风能、化石能源都是可再生能源
D．根据能量守恒定律可知，对能源的利用率可以达到 100%
【答案】B
【详解】无论是能量在转化还是能量的转移的过程中，都遵守能量守恒定律，故 A 错误；核电站是利用核
能进行发电的，故 B 正确；化石能源是不可再生的能源，故 C 错误；由于存在能量的转移和转化，即利用
能量时一定有损失，所以对能源的利用率不可能达到 100%，故 D 错误，故选 B．
5．下列微观粒子中带正电的是（ ）
A．分子 B．原子 C．原子核 D．电子
【答案】C
【详解】A．分子不带电，故 A 不符合题意；
BC．原子由原子核和电子组成，原子核带正电，电子带负电，故原子不带电，故 B 不符合题意，C 符合题
意；
D．电子带负电，故 D 不符合题意。
故选 C。
6．关于粒子和宇宙的说法正确的是
A．汤姆生发现电子说明原子是可分的 B．吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在引力
C．分子是不可再分的最小粒子 D．弹簧能够被压缩，说明分子间有空隙
【答案】A
【详解】解答：A. 汤姆生发现了电子，从而说明了原子是可以再分的．此选项正确；B. 吸盘能吸在玻璃
上，是因为吸盘内是真空，外部由于受大气压强而吸附在玻璃上．此选项错误；C. 分子是能够保持物质原
有性质的最小微粒，是由原子组成的．此选项错误；D. 弹簧是由于发生了弹性形变而被压缩，不能说明分
子间有间隙．此选项错误．
故选 A.
【点睛】分子动理论包括：物质是由分子组成的，分子在永不停息地做无规则运动，分子间存在间隙，子
间存在相互的作用力；解答本题要注意分子的概念及各种现象的本质．
7．信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱，以下相关说法正确的是
A．核电站是利用核聚变获得核能的 B．一切信息的传递都必须依靠电磁波
C．LED 灯具有单向导电性 D．超导材料适合制作电炉丝
【答案】C
【详解】A 选项，核电站是利用可控原子核裂变释放的核能来发电的，故 A 错误．
B 选项，传递信息的方式有多种，可以利用声音、电流、电磁波等，故 B 错误．
C 选项，LED 灯的核心元件发光二极管是由半导材料制成的，半导体具有单向导电性，故 C 正确．
D 选项，超导体没有电阻，通电后不会发热，因此不能用来制作电炉丝，故 D 错误．
8．对原子结构的探究最早是从静电现象开始的．对静电现象的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦起电创造了电荷
B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥
C．自然界只存在正、负两种电荷
D．从静电现象认识到原子核是可分的
【答案】C
【详解】A．摩擦起电的实质是电子的转移，电荷的多少没有变化，所以摩擦起电并没有创造电荷，故 A
错误；
B．电荷间的作用规律：同种电荷相排斥，异种电荷相吸引，故 B 错误；
C．自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷，故 C 正确；
D．静电现象是电子的转移，没有涉及到原子核内部情况，所以从静电现象不可能认识到原子核是可分
的，故 D 错误。
故选 C。
9．在探索比原子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子．最早发现电子的科学家是
A．卢瑟福 B．汤姆生 C．托勒玫 D．哥白尼
【答案】B
【详解】1897 年，英国物理学家汤姆生首先发现了电子，电子的发现最先敲开了通向基本粒子的物理学的
大门，它宣告了原子是由更基本的粒子组成的，人类开始揭开原子内部结构的秘密．故 ACD 错误，B 正
确．
10．下列说法正确的是（ ）
A．中子是物理学家卢瑟福发现的 B．质子是人们最早发现比原子更小的微粒
C．原子的核式结构模型是由查德威克提出的 D．汤姆孙发现了电子，从而说明原子是可以再分的
【答案】D
【详解】A．中子是由英国物理学家查德威克于 1932 年发现的，故 A 错误；
BD．在探索比原子更小的微观粒子的过程中，人们首先发现了电子，最早发现电子的物理学家是汤姆孙，
故 B 错误，D 正确；
C．原子的核式结构是由英国物理学家卢瑟福提出的，故 C 错误；
故选 D。
二、多选题
11．下列关于核能的说法中，正确的是（ ）
A．核电站是利用核能来发电的
B．核反应堆中发生的是链式反应
C．核电站发生泄露时会对人和生物造成伤害
D．核废料不会对环境造成污染
【答案】ABC
【详解】A．核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故 A 正确；
B．核反应堆中，发生的是可控链式反应，故 B 正确；
C．核电站发生泄漏时产生的核辐射会对人和生物造成伤害，故 C 正确；
D．核废料有放射性，会对环境造成污染，故 D 错误。
故选 ABC。
12．2023 年 8 月 25 日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模
式运行，标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。2023 年 12 月 14 日，中
国宣布“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智攻关，共同追逐“人造太阳”能源梦
想。关于核能的利用，下列说法中正确的是（ ）
A．截止目前，核电站均是采用核裂变的方式来利用核能的
B．核电站内主要的能量转化过程：核能→水和蒸汽的内能→机械能→电能
C．核电站所使用的铀矿等核燃料，同煤炭、石油、天然气一样都属于不可再生能源
D．“中国环流三号”运行时，同原子弹爆炸时所发生的核反应相同，只是前者更加平稳可控
【答案】ABC
【详解】A．核电站内的核反应堆中发生的是可控制的铀核裂变，因此核电站均是采用核裂变的方式来利
用核能的，故 A 正确；
B．核电站中将核能先转化为水和蒸汽的内能，再推动发电机的转子转动，转化为机械能，并在发电机中
最终转化为电能，故 B 正确；
C．化石能源、核电站所使用的铀矿等核燃料，会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它
们属于不可再生能源，故 C 正确；
D．“中国环流三号”运行时，利用的是核聚变，原子弹利用的是核裂变，所发生的核反应不相同，故 D 错
误。
故选 ABC。
13．观看了《流浪地球 2》，小明认识到了信息、能源和材料的重要性，并收集了以下信息，其中说法正确
的是（ ）
A．目前，核反应堆通过可控核聚变反应释放核能，核废水不可以直接倒入大海
B．芯片就是手机的大脑和神经系统，它是由半导体材料制成的
C．5G 信号在15℃空气中的传播速度为340m/s
D．能量的转化和转移具有方向性，在转化和转移过程中能量的总量保持不变
【答案】BD
【详解】A．核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能，核废水不可以直接倒入大海，故 A 错误；
B．芯片是由半导体材料制成的，它是手机的大脑和神经系统，故 B 正确；
C．5G 信号属于电磁波，在 15℃空气中的传播速度为 3×108m/s，故 C 错误；
D．根据能量转化和守恒定律可知能量在转化和转移过程中总量既不会增加，也不会减少，保持不变，能
量的转化和转移具有方向性，故 D 正确。
故选 BD。
14．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．炭笔画出的连续的线放大后不连续，说明分子间有空隙
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的原子核式结构模型
C．宇宙是有层次的天体结构系统，是有起源的、膨胀的和演化的
D．红墨水滴入水中，可以看到水中有一路墨水迹，说明分子在做无规则运动
【答案】BC
【详解】A．炭笔画出连续的线之间的空隙可以用肉眼看到，所以不是分子，肉眼是看不到分子的，不能
说明分子间有空隙，A 错误；
B．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型，是原子的结构模型，B 正确；
C．宇宙是由物质组成的，宇宙中有很多的星系，而在这些星系中也有很多星体，宇宙是一个有层次的天
体结构系统，是有起源的、膨胀的和演化的，C 正确；
D．红墨水滴入水中，可以看到水中有一路墨水迹，这仅说明墨水在运动，不能说明分子在做无规则运
动，因为人眼是看不到分子的运动，D 错误。
故选 BC。
15．关于粒子与宇宙，下列说法正确的是（ ）
A．破镜不能重圆，主要是因为分子间有排斥力
B．用放大镜能观察到素描炭笔画的线是由一个个分子组成的
C．电子、原子核、原子是按照由小到大的尺度排列的
D．物理学家汤姆生发现了电子，从而揭示了原子核是有结构的
【答案】C
【详解】A．“破镜难重圆”是因为破镜碎片间的距离没有达到分子相互作用的距离，不是因为分子间存在着
排斥力，故 A 错误；
B．用放大镜观察不到分子，要用高倍电子显微镜才能观察到分子，故 B 错误；
C．电子、原子核、原子中，电子尺度最小，原子尺度最大，故电子、原子核、原子是按照由小到大的尺
度排列的，故 C 正确；
D．19 世纪末，英国物理学家汤姆生发现了比原子小得多的带负电荷的粒子：电子，从而揭示了原子是有
结构的，故 D 错误。
故选 C。
第 II 卷（非选择题）
请点击修改第 II卷的文字说明
三、填空题
16．根据卢瑟福原子结构模型可知：原子中心的原子核由 和中子组成，原子核周围带负电的 绕
核运动．
【答案】 质子 电子
【详解】试题分析：卢瑟福核式结构模型：原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的
电子组成的，原子核由质子和中子组成，质子带正电，电子带负电．
考点：原子结构
17．如图是固、液、气三态结构的微观模型，其中 是固态的微观模型。
【答案】乙
【详解】固态、液态和气态是物质常见的三种状态。由于固态时分子间作用力较强，分子排列具有间隙
小，排列整齐、紧密的特点，因此，由图可以判断，乙是固态的微观模型。
18．人们在研究原子的结构过程中，提出了“核式模型”的科学家是 ．宇宙是无限的，人们对它的认
识在不断提高和扩大，其中太阳是 系中的一员．
【答案】 卢瑟福 太阳(或银河)
【分析】1911 年，英国物理学家卢瑟福提出了最早的原子结构模型，即“核式模型”，由太阳、行星及其卫
星与环系、小行星、彗星、流星体和行星际物质等构成太阳系，据此即可解答．
【详解】根据 α 粒子散射实验，卢瑟福提出了“核式模型”模型理论，他认为原子的全部正电荷和几乎全部
质量都集中在原子核上，带负电的电子在原子核外绕核做圆周运动；宇宙是无限的，人们对它的认识在不
断提高和扩大，其中地球、太阳都是太阳系的星体，即太阳是银河系的一员．
19．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图。原子是由原子核和核外的 组成的；原子核由
和 组成。
【答案】 电子 质子 中子
【分析】物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，原子的中心是原子核，在原子核周围，有一定数
目的电子在绕核运动，原子核是由更小的粒子质子和中子组成。
【详解】[1][2]物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，原子的核式模型可知，原子是由原子核和电
子组成，原子核是由质子和中子组成的。
四、计算题
20．把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单
层分子的正方形，边长为 1cm。该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口数目的多少
倍？
【答案】（1）1×1016 个；（2）1.25×106 倍
【详解】解：人们常以 10-10m 为单位来度量分子，正方形的边长
a=1cm=1×10-2m
正方形的面积
S=a2=(1×10-2m)2=1×10-4m2
正方形中分子个数
n 1 10
-4 m2
= =1 1016个
(10-10 m)2
全球人口数约 80 亿，这些分子数目大约是全球人口数目的倍数
1 1016
9 =1.25 10
6
8 10
答：（1）正方形中约有个分子 1×1016 个；
（2）约是全球人口数目的 1.25×106 倍。
五、科普阅读题
21．中国“人造太阳”（EAST）取得重大突破，奠定了我国在核聚变研究领域的世界领先地位。
（1）EAST 利用氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核，同时释放出巨大的核能。这与我国正在运行
的核电站获得核能的方式 （填“相同”或“不同”）。结合成氦原子核时，带正电的氘、氚原子核间
具有很强的静电 （填“引”或“斥”）力；
（2）EAST 装置中，超导线圈中的强大电流产生强磁场，氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环
形轨道内运动，运动方向始终与磁力方向垂直。磁力对氘、氚原子核 （填“做功”或“不做功”），
该过程 （填“能”或“不能”）说明磁力可以改变物体的运动状态；
（3）太阳能收集板长 10km 宽 5km，太阳光辐射到其表面上每平方米的功率为 1.2×103W，太阳能电池的
光电转化效率为 10%，空间太阳能电站向地面的输电效率可达 20%；空间太阳能电站工作时，太阳能收集
板的发电功率为 W；光照 1h，太阳能收集板产生电能为 J。
【答案】 不同 斥 不做功 不能 6×109 2.16×1013
【详解】（1）[1]核电站是利用核能发电，利用了核裂变原理。它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生
的链式反应，是可加控制的。与氘、氚原子核，在超高温下结合成氦原子核的核聚变方式不同。
[2]由于同种电荷相互排斥，故带正电的氘、氚原子核间具有很强的静电斥力。
（2）[3]由材料知，氘、氚原子核运动方向始终与磁力方向垂直，没有在磁力方向上移动距离，故磁力对
氘、氚原子核不做功。
[4]氘、氚原子核在磁力作用下被约束在真空室的环形轨道内运动，运动方向时刻在变化，故该过程能说明
磁力可以改变物体的运动状态。
（3）[5]已知太阳光辐射到其表面上每平方米的功率为 1.2×103W，收集板的面积为
S=ld=10×103m×5×103m=5×107m2
太阳能电池的光电转化效率为 10%，故它的发电功率
P=P1S×10%=1.2×103W/m2×5×107m2×10%=6×109W
[6]光照 1h，太阳能收集板产生电能为
W=Pt=6×109W×3600s=2.16×1013J
