4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型（原卷版）-1

4.3原子的核式結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線．它能使對著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光。2．湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負電(填“正電”或“負電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷．組成陰極射線的粒子被稱為電子。3．密立根實驗：電子電荷的精確測定是由密立根通過著名的“油滴實驗”做出的．目前公認的電子電荷的值為e＝1.6×10－19C(保留兩位有效數(shù)字)。4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍。5．電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1836。要點二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。2．粒子散射實驗：(1)粒子散射實驗裝置由粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實驗時從粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中。(2)實驗現(xiàn)象①絕大多數(shù)的粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進；②少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來”。(3)實驗意義：盧瑟福通過粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。3．核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動。4.原子核的電荷與尺度（1）原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來排列的。（2）原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)。（3）原子核的大?。河煤税霃矫枋龊说拇笮。灰话愕脑雍?，實驗確定的核半徑的數(shù)量級為10－15m，而整個原子半徑的數(shù)量級是10－10m，兩者相差十萬倍之多。要點突破突破一：電子的發(fā)現(xiàn)1．對陰極射線的認識(1)對陰極射線本質(zhì)的認識——兩種觀點①電磁波說，代表人物——赫茲，他認為這種射線是一種電磁輻射；②粒子說，代表人物——湯姆孫，他認為這種射線是一種帶電粒子流；(2)陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法①方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點位置的變化和電場的情況確定陰極射線的帶電性質(zhì)；②方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)熒光屏上亮點位置的變化和左手定則確定陰極射線的帶電性質(zhì)。(3)實驗結(jié)果：根據(jù)陰極射線在電場中和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж撾姟?．電子發(fā)現(xiàn)的意義(1)電子發(fā)現(xiàn)以前人們認為物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微粒；(2)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子，而且電子是原子的組成部分；(3)電子帶負電，而原子是電中性的，說明原子是可再分的。突破二：原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．實驗現(xiàn)象的分析(1)核外電子不會使粒子的速度發(fā)生明顯改變；(2)少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量比它本身大得多的物質(zhì)的作用．湯姆孫的原子模型不能解釋粒子的大角度散射；(3)絕大多數(shù)粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在體積很小的核內(nèi)；2．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。（1）原子的核式結(jié)構(gòu)與原子的棗糕模型的比較核式結(jié)構(gòu)棗糕模型原子內(nèi)部是非?？諘绲模姾杉性谝粋€很小的核原子是充滿了正電荷的球體電子繞核高速旋轉(zhuǎn)電子均勻嵌在原子球體內(nèi)（2）核式結(jié)構(gòu)模型對α粒子散射實驗結(jié)果的解釋①當α粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小，因為原子核很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②只有當α粒子十分接近原子核時，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機會很少。③如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°3.原子核的電荷與尺度原子內(nèi)的電荷關(guān)系原子核的電荷數(shù)即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，與核外的電子數(shù)相等原子核的組成原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)原子核的大小原子半徑的數(shù)量級是10-10m，原子核半徑的數(shù)量級是10-15m典例精析題型一：電子的發(fā)現(xiàn)例一．電子的發(fā)現(xiàn)揭示了（）A．原子可再分 B．原子具有核式結(jié)構(gòu)C．原子核可再分 D．原子核由質(zhì)子和中子組成變式遷移1：物理學(xué)史的學(xué)習(xí)是物理學(xué)習(xí)中很重要的一部分，下列關(guān)于物理學(xué)史敘述中正確的是（）A．湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，從而證明了原子核可再分B．盧瑟福通過對α粒子散射實驗現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，并提出了光量子理論成功解釋了光電效應(yīng)D．玻爾首先把能量子引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念題型二：原子的核式結(jié)構(gòu)例二．引力波也被稱為“時空的漣漪”，是愛因斯坦根據(jù)廣義相對論做出的預(yù)言之一。對于引力波概念的提出過程，我們大致可以這樣理解：麥克斯韋認為，電荷周圍有電場，當電荷加速運動時，會輻射電磁波；愛因斯坦認為，物體周圍存在引力場，當物體加速運動時，會也輻射出引力波。在中學(xué)物理學(xué)習(xí)過程中，你認為可能用到與愛因斯坦上述思想方法類似的是（）A．盧瑟福預(yù)言中子的存在B．庫侖預(yù)測兩點電荷間的相互作用力與萬有引力有相似的規(guī)律C．法拉第猜想：電能生磁，磁也一定能生電D．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后猜測原子中存在帶正電的物質(zhì)變式遷移2：如圖是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是（）A．該實驗證實了原子的棗糕模型的正確性B．只有少數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)C．根據(jù)該實驗估算出原子核的半徑約為10－10mD．α粒子與金原子中的電子碰撞可能會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)強化訓(xùn)練選擇題1、人們在研究原子結(jié)構(gòu)時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示．下列說法中正確的是（）A．α粒子散射實驗與棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型的建立無關(guān)B．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型C．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型D．科學(xué)家通過α粒子散射實驗否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型2、如圖所示是粒子散射實驗裝置的示意圖。從粒子源發(fā)射的粒子射向金箔，利用觀測裝置觀測發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，基本上熒光屏仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)粒子（約占八千分之一）發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角粒子束度甚至大于90°。下列說法正確的是（）A．粒子是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的質(zhì)子流B．實驗結(jié)果說明原子中的正電荷彌漫性地均勻分布在原子內(nèi)C．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是金箔中的電子對粒子的作用引起的D．粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是帶正電的原子核對粒子的斥力引起的3、在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）A．原子中的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中4、如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況。下列說法中正確的是（）A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同重金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈5、在α粒子散射實驗中，我們并沒有考慮電子對α粒子偏轉(zhuǎn)角度的影響，這是因為（）A．電子的體積非常小，以致α粒子碰不到它B．電子的質(zhì)量遠比α粒子的小，所以它對α粒子運動的影響極其微小C．α粒子使各個電子碰撞的效果相互抵消D．電子在核外均勻分布，所以α粒子受電子作用的合外力為零6、1911年，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。他提出這種模型的依據(jù)是（）A．粒子散射實驗 B．光電效應(yīng)實驗 C．天然放射現(xiàn)象 D．核聚變反應(yīng)7、α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為（）A．α粒子與電子根本無相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計D．電子很小，α粒子碰撞不到電子8、分子運動是看不見、摸不著的，其運動特征不容易研究，但科學(xué)家可以通過布朗運動認識它，這種方法叫做“轉(zhuǎn)換法”.下面給出的四個研究實例，其中采取的方法與上述研究分子運動的方法相同的是（）A．牛頓通過對天體現(xiàn)象的研究，總結(jié)出萬有引力定律B．密立根通過油滴實驗，測定了元電荷的電荷量C．歐姆在研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先保持電阻不變研究電流與電壓的關(guān)系；然后再保持電壓不變研究電流與電阻的關(guān)系D．奧斯特通過放在通電直導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)得出通電導(dǎo)線的周圍存在磁場的結(jié)論9、．對圖中的甲、乙、丙、丁圖，下列說法中正確的是（）A．圖甲中，盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B．圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角i逐漸增大到某一值后不會再有光線從bb′面射出C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的D．圖丁中的M、N是偏振片，P是光屏，當M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光亮度將發(fā)生變化，此現(xiàn)象表明光是橫波10、下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法不正確的是（）A．原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時，運行軌道的半徑是任意的B．光電效應(yīng)實驗說明了光具有粒子性C．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣證實了電子具有波動性D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間11、．1909年，英籍物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生蓋革·馬斯頓一起進行了著名的“α粒子散射實驗”，實驗中大量的粒子穿過金屬箔前后的運動情形如圖所示，下列關(guān)于該實驗的描述正確的是（）A．“α粒子散射實驗”現(xiàn)象中觀察到絕大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)B．“α粒子散射實驗”現(xiàn)象能夠說明原子中帶正電的物質(zhì)占據(jù)的空間很小C．根據(jù)α粒子散射實驗不可以估算原子核的大小D．該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性12、．根據(jù)α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實線表示α粒子運動軌跡。下列說法正確的是：（）A．盧瑟福在α粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時受到的庫侖