第十八章 第1节 电子的发现
第2节 原子的核式结构模型
练能力、课后提升
一、选择题
1．在卢瑟福提出原子核式结构的实验基础，α粒子散射实验中，大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是( )
A．α粒子穿越金箔时距离原子核较近
B．α粒子穿越金箔时距离原子核较远
C．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力
D．α粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力
解析：选B 当α粒子与核十分接近时，会受到很大的库仑斥力，会发生大角度的偏转，故A错误；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，故B正确，C、D错误．
2．(多选)关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是( )
A．证明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
B．提出了电荷分布的量子化观念
C．证明了电子在原子核外绕核转动
D．为电子质量的最终获得做出了突出贡献
解析：选BD 该实验第一次测定了电子的电荷量．由电子的比荷就可确定电子的质量，D正确；因带电体的电荷量均为某一个电荷量(电子电荷量)的整数倍，故提出了电荷分布的量子化概念，B正确．
3．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是( )
A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
B．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
C．电子的质量无法测定
D．汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线进行研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元
解析：选AD 汤姆孙研究阴极射线发现了电子，并求出了电子的比荷，A正确，B错误；电子的质量是可以测定的，C错误；汤姆孙证明了电子是原子的组成部分，D正确．
4．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )
解析：选D α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．
5．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是( )
A．α粒子散射实验与枣糕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枣糕模型，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，建立了枣糕模型
D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型
解析：选B 卢瑟福通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了原子的核式结构模型，选项B正确，A、C、D错误．
6．(多选)(2018·葫芦岛期末)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．如图为该实验的装置，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和4处没有闪光
D．4处有闪光但次数极少
解析：选ABD 根据α粒子散射实验的规律可知，绝大多数α粒子几乎不发生偏转，故放在1处，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多；放在2处时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少α粒子发生偏转，可知原子内部带正电的体积小；放在3处时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子较大偏转，可知原子内部带正电的体积小且质量大；放在4处时，屏上可以观察到闪光，只不过极少，说明很少很少α粒子发生大角度的偏转，A、B、D选项正确．
7．(2019·湖南长沙期中)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线，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
解析：选C α粒子及原子核均带正电，故α粒子受到原子核的库仑斥力，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在同一条等势线上，a、c两点间的电势差为零，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．
8．如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是( )
A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线
B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转
C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性
D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱
解析：选C 没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直线运动，A选项错误；电子束在阴极管中从左到右运动，根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下偏转，B选项错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，C选项正确；施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场强弱，D选项错误．
9．(多选)如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑．如果只逐渐增大 M1M2之间的电势差U，则( )
A．在荧屏上的亮斑向上移动
B．在荧屏上的亮斑向下移动
C．偏转电场对电子做的功增大
D．偏转电场的电场强度减小
解析：选AC 电极板M1带正电，电子通过偏转电场时，受到的电场力向上，逐渐增大M1M2之间的电势差，电子在荧屏上的亮斑向上移动，A选项正确，B选项错误；电子在匀强偏转电场中的加速度a＝＝，由运动学公式y＝at2，t＝得电子离开偏转电场时的偏转量y＝·2，偏转电场中电场力做功W＝eEy＝·2，如果只逐渐增大M1M2之间的电势差U，电场力做的功增大，C选项正确；偏转电场的电场强度E＝，只逐渐增大M1M2之间的电势差U，偏转电场的电场强度增大，D选项错误．
10.(多选)如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场( )
A．增大电场强度E，减小磁感应强度B
B．减小加速电压U，增大电场强度E
C．适当地增大加速电压U
D．适当地减小电场强度E
解析：选CD 正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力f＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE＝qvB，则应使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E.选项C、D正确．
二、非选择题
11．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，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浮在两板间保持静止．
(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________．
A．油滴质量m B．两板间的电压U
C．两板间的距离d D．两板的长度L
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q＝________.(已知重力加速度为g)
(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e＝________C.
解析：(1)平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有mg＝qE＝，得q＝，所以需要测出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离d.
(2)由(1)中分析可知q＝.
(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e＝1.6×10－19 C.
答案：(1)ABC (2) (3)1.6×10－19
12．已知金的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离设为10－13 m，则α粒子离金核最近时受到的库仑斥力是多大？α粒子产生的加速度是多大？(已知α粒子的电荷量qα＝2e，质量mα＝6.64×10－27 kg)
解析：α粒子离核最近时受到的库仑斥力为
F＝k＝k
＝9×109× N
≈3.64 N
金核的库仑斥力使α粒子产生的加速度大小为
a＝＝ m/s2＝5.48×1026 m/s2.
答案：3.64 N 5.48×1026 m/s2
13．1909～1911年英籍物理学家卢瑟福指导其学生做了用α粒子轰击金箔的实验．他发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角度超过了90°，有的甚至被弹回．这就是α粒子散射实验．为了解释这个结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的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里绕着核旋转．请你利用α粒子散射实验结果估算金原子核半径的大小(保留一位有效数字)．(下列公式或数据为已知：点电荷的电势U＝，k＝9.0×109 N·m2/C2，金原子序数为79，α粒子质量mα＝6.65×10－27 kg，α粒子速度v＝1.6×107 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C)．
解析：当α粒子的速度减为0时，α粒子与金原子核间的距离最小，约等于金原子核的半径．此过程中α粒子的动能转化为电势能．由mαv2＝得r＝，代入数据得r＝4×10－14 m.
答案：4×10－14 m
课件30张PPT。第1节 电子的发现
第2节 原子的核式结构模型固知识、要点梳理阴极 阳极 荧光 影子 阴极 阴极射线 直线 荧光 带电微粒 偏转 带负电 比荷 两千 电子 球 正电荷 电子 正电荷 电子 西瓜 枣糕 正电荷 4 金箔 放大镜 水平面 绝大多数 少数 大于 撞了回来 核式结构 原子核 正电荷 质量 电子 练能力、课后提升点 击 进 入
