4.3 原子的核式结构模型 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

4.3 原子的核式结构模型
基础知识导学
一、电子的发现
1．阴极射线： 发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光．
2．汤姆孙的探究：根据阴极射线 情况断定，它的本质是带 电(填“正”或“负”)的粒子流，并求出了这种粒子的 。组成阴极射线的粒子被称为 。
3．密立根实验：电子电荷的精确测定是由 通过著名的“油滴实验”做出的。目前公认的电子电荷的值为e＝ C(保留两位有效数字)。
4．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的 。
5．电子的质量me＝ kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为
＝ 。
二、原子的核式结构模型
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
体， 弥漫性地 分布在整个球体内，电子 其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“ 模型”或“ 模型”，如图。
2．α粒子散射实验：
(1)α粒子散射实验装置由 、 、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。
(2)实验现象：
① 的α粒子穿过金箔后，基本上仍沿 前进；
② 的α粒子发生了 ；偏转的角度甚至 ，它们几乎被“撞了回来”。
(3)实验意义： 通过α粒子散射实验，否定了 的原子模型，建立了 模型。
3．核式结构模型：原子中带正电部分 ，但几乎 ， 在正电体的外面运动。
三、原子核的电荷与尺度
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 ，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的 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 数。
3．原子核的大小：用 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。
基础小题试练
1.某原子核内有核子N个，其中包含中子n个，当该核俘获一个中子后，放出一个粒子，变成新的原子核，可知这个新的原子核( )
A.有质量数是 B.原子序数是
C.有中子个 D.核子数是个
2.在真空的玻璃管中封有两个电极，当加上一定电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线。若在玻璃管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示，则阴极射线将会( )
A.向上偏转 B.向下偏转 C.向纸内偏转 D.向纸外偏转
3.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型.下列说法正确的是( )
A.α粒子散射实验可以不在真空中完成
B.α粒子散射实验说明原子所有质量都聚集在原子核部分
C.α粒子散射实验可以用来估算核半径
D.原子核式结构模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律
4.1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯登一起进行了著名的“α粒子散射实验”。如图所示，某同学描绘了几个α粒子穿过金箔前后的可能轨迹，下列叙述正确的是( )
A.卢瑟福早于贝克勒尔发现了α射线
B.通过卢瑟福的“α粒子散射实验”可以估算出原子核半径的数量级
C.轨迹d的大角度偏转不可能出现
D.轨迹b、c的大角度偏转可能出现
5.如图所示的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是( )
A.α粒子与原子中的电子发生碰撞
B.正电荷在原子中均匀分布
C.原子中带正电的部分和绝大部分质量集中在一个很小的核上
D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
答案以及解析
1.答案：B
解析：某原子核有N个核子，其中中子n个，当该核俘获一个中子后，中子数为，核子数为；放出一个α粒子后，中子数减少2，核子数减少4，即此时的中子数为，核子数为，原子序数为；故ACD错误，B正确。
2.答案：A
解析：根据右手定则判定通电导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转。故选A。
3.答案：C
解析：A.α粒子散射实验可以在真空中完成，故A错误；B.α粒子散射实验说明原子中的质量几乎都聚集在原子核部分，故B错误；C.α粒子散射实验中只有的粒子发生了大角度的偏转，说明原子核的截面积约为原子截面积的，在知道了原子核的数量级的时候可以用来估算核半径，故C正确；D.原子核式结构模型不能成功地解释氢原子光谱的实验规律，故D错误。故选C。
4.答案：B
解析：A.贝克勒尔发现了天然放射现象，人们意识到原子核可以再分，后来卢瑟福发现放射性物质，放射出的射线并不单一，发现了α射线，A错误;
B.卢瑟福通过“粒子散射实验”发现，大部分α粒子可以穿过金箔，约有的α粒子发生了大角度偏转，原子核的截面积约为原子截面积，在知道了原子的大小的数量级的情况下，从而得出原子核很小，其半径的数量级为，B正确;
C.轨迹d的大角度偏转恰好是α粒子与原子核相碰，是可能出现的，C错误;
D.α粒子与原子核带同种电荷，不可能出现轨迹的偏转情况，D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：A.α粒子与原子中的电子发生碰撞，不会发生大角度偏转，因为电子的质量电荷量太小，所以A错误；
BC.少数α粒子发生大角度偏转，大多数没有发生偏转说明了原子的内部是很空阔的，原子中带正电的部分和绝大部分质量集中在一个很小的核上，所以C正确；B错误；
D.原子的光谱线现象说明了原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在散射中体现不出来，所以D错误；
故选C。