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1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
学习目标　1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。2.了解α粒子散射实验原理和实验现象。3.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容。4.知道原子和原子核大小的数量级。
知识点一　电子发现
(教材P72实验探究改编)如图所示，接通真空管(又称阴极射线管)的电源，将条形磁铁的一个磁极靠近射线管，观察阴极射线是否偏转，向什么方向偏转；把另一个磁极靠近射线管，观察射线的偏转情况。你认为射线的偏转是什么原因造成的？你能通过射线偏转的情况来确定射线粒子流携带的是哪种电荷吗？
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1.阴极射线
真空度很高的玻璃管________发射出的一种射线，这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上会产生黄绿色的荧光。
2.微粒比荷的测定　元电荷
(1)汤姆孙的探究
根据阴极射线在磁场或电场中的________情况确定，它的本质是带________(选填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷(带电粒子的________与________之比)。组成阴极射线的粒子被命名为电子。
(2)密立根实验：电子电荷量的精确测量是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的。
目前公认的电子电荷量的值为e＝____________(保留2位有效数字)。
(3)电荷的电荷量：电子所带的电荷就是元电荷，e＝____________ C；任何带电体的电荷量是不连续的，都是元电荷的整数倍。
【思考】
如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法。
若加一磁场，磁场方向沿什么方向？若加一电场，电场方向沿什么方向？
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例1 (教材P73图4－1－3改编)在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，在荧光屏中心F出现光斑。若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
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带电粒子比荷的测定方法
(1)利用磁偏转测量
甲
①让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场(如图甲)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，有qvB＝qE，则粒子的运动速度v＝。
乙
②撤去匀强电场(如图乙)，保留匀强磁场，让带电粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径R。
③由以上两式确定带电粒子的比荷表达式：＝。
(2)利用电偏转测量
带电粒子在匀强电场中运动，沿电场方向的偏转距离y＝at2＝·，故＝，所以在偏转电场中，U、d、L已知时，只需测量v和y即可。
(3)利用加速电场测量
由动能定理有qU＝mv2，
可得＝，在加速电场电压U已知时，只需测出v即可。
训练1 如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是(　　)
A.研究悬浮油滴所带电性
B.测量悬浮油滴的电荷量
C.测出了元电荷的值
D.利用二力平衡测出电场的场强大小
知识点二　原子的核式结构模型
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。”你是怎么样理解这段话的？
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1.汤姆孙原子模型
1904年汤姆孙根据已知的实验现象和认识提出了影响较大的“枣糕模型”，如图所示，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。
2.α粒子散射实验
(1)α粒子散射实验装置由________、________、探测器等几部分组成，实验时从α粒子源到探测器之间是________的。
(2)实验现象
①________α粒子穿过金箔后仍沿________的方向前进或只发生很小的偏转；
②________α粒子发生了较大的偏转，大约1/8 000的α粒子偏转角度超过了________，极少数α粒子甚至被“弹”回来。
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子的“________模型”。
3.原子核式结构模型
(1)原子核：原子中带正电部分体积________，但几乎占有原子的________质量，称之为原子核。
(2)核式结构模型：原子中间有一个体积很小、带________电荷的核，而电子在核外绕核运动。
(3)原子核的大小：原子核的直径约为________ m，只有原子直径的________________。
(4)原子核的电荷数：对于中性原子，所有电子带的负电荷之和________原子核所带的正电荷。
4.原子核式结构模型的局限性
在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度。根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外发射电磁波，要辐射能量。因此，绕核运动的电子将不断地向外辐射电磁波，能量不断减少，轨道半径会越来越小，经计算大约只需 10－11 s，电子就会沿螺旋轨道坠入原子核内，原子将不复存在！这个推论与事实不符。
【思考】 1.α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。
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2.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。
请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
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角度1　α粒子散射实验
例2 (多选)如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置示意图，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，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，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)
A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D.只有少数的α粒子发生大角度偏转
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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)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质量比它本身大得多的物质的作用。汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。
(3)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。
训练2 (多选)(教材P80T2改编)关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是(　　)
A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子
C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
角度2　原子的核式结构模型
例3 关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有(　　)
A.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
听课笔记______________________________________________________
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训练3 (多选)根据卢瑟福的原子的核式结构模型，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
随堂对点自测
1.(电子的发现)下列关于电子的说法错误的是(　　)
A.发现电子是从研究阴极射线开始的
B.汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是不同的
C.电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D.电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转
2.(α粒子散射实验)(多选)(2024·达州期末)α粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.荧光屏在B位置的亮斑比A位置多
B.该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
C.荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少
D.该实验说明原子质量均匀地分布在原子内
3.(原子核式结构模型)卢瑟福提出原子核式结构模型的依据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子(　　)
A.全部穿过或发生很小的偏转
B.全部发生很大的偏转
C.绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D.绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
4.(原子核式结构模型)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是(　　)
A.在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了较大角度的偏转
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.α粒子散射实验说明原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有原子的全部质量
D.通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10－10 m
1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
知识点一
导学　提示　运动电荷在磁场中受到洛伦兹力。根据左手定则，结合磁场方向、粒子运动方向，可以判断出射线粒子流携带的电荷是正电荷还是负电荷。
知识梳理
1.阴极　2.(1)偏转　负电　电荷量　质量　(2)1.6×10－19 C
(3)1.6×10－19
[思考]
提示　若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向。
例1 (1)负电　(2)垂直纸面向外　(3)
解析　(1)由阴极射线在电场中向下偏转，可知阴极射线受电场力方向向下，又匀强电场方向向上，则阴极射线带负电。
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则知磁场的方向垂直纸面向外。
(3)设此射线带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝qvB。当射线在D、G间的磁场中偏转时，运动轨迹如图所示，有qvB＝
同时又有L＝rsin θ
联立解得＝。
训练1 C　[此实验的目的是测量单一电子的电荷量。方法是使重力与电场力平衡，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷量值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷量，故C正确。]
知识点二
导学　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，原子内部就像一个小型的太阳系。
知识梳理
2.(1)α粒子源　金箔　真空　(2)①绝大多数　原来　②少数　90°　(3)核式结构　3.(1)很小　全部　(2)正　(3)10－15　十万分之一　(4)等于
[思考]
1.提示　α粒子质量比电子大得多，因此α粒子与电子碰撞时速度几乎不受影响。
2.提示　α粒子受到电荷的作用力后，沿直线前进的可能性最大，不可能发生大角度偏转。
例2 AD　[α粒子散射实验的现象是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，A、D正确；通过α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；α粒子发生偏转，主要是α粒子和原子核发生碰撞的结果，C错误。]
训练2 AC　[α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子发生了大角度(超过90°)的偏转，甚至有些被弹回，故A正确；使α粒子发生明显偏转的原因是受到原子核较大的斥力，故B错误；α粒子散射实验表明原子的正中心有一个极小的核(原子核)，它占有原子体积的极小部分，故C正确；α粒子散射实验表明原子中心的原子核带有原子的全部正电荷及几乎全部的质量，故D错误。]
例3 D　[汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷是均匀分布的，故A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，故B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释了原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故D正确。]
训练3 ABC　[卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙的原子模型，提出了原子的核式结构模型，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，则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，A正确，D错误；核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引(库仑力)而绕核旋转，B正确；原子核带有原子的全部正电荷，C正确。]
随堂对点自测
1.B　[汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项A正确；汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错误；汤姆孙发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转，选项D正确。]
2.BC　[根据α粒子散射实验现象，大多数α粒子通过金箔后方向不变，少数α粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，有的甚至被反向弹回，可知荧光屏在B位置的亮斑比A位置少，荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，故A错误，C正确；该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，故B正确，D错误。]
3.D　[卢瑟福提出原子核式结构模型的依据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现绝大多数α粒子穿过不发生偏转，只有少数的α粒子发生很大偏转，有的偏转超过90°，甚至极少数被弹回，故选项D正确。]
4.C　[当α粒子穿过金箔时，电子对α粒子影响很小，主要影响α粒子运动的是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数发生大角度的偏转，而绝大多数基本沿原来的方向前进，故A错误；造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，不是由于它跟电子发生了碰撞，故B错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使α粒子受到排斥力的原子核体积极小，实验表明原子中心的核占有原子的全部正电和几乎全部质量，故C正确；α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10－15～10－14 m，故D错误。](共49张PPT)
1　电子的发现 2　原子的核式结构模型
第四章 原子结构
1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。2.了解α粒子散射实验原理和实验现象。3.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容。4.知道原子和原子核大小的数量级。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　原子的核式结构模型
知识点一　电子发现
知识点一　电子发现
　　　 (教材P72实验探究改编)如图所示，接通真空管(又称阴极射线管)的电源，将条形磁铁的一个磁极靠近射线管，观察阴极射线是否偏转，向什么方向偏转；把另一个磁极靠近射线管，观察射线的偏转情况。你认为射线的偏转是什么原因造成的？你能通过射线偏转的情况来确定射线粒子流携带的是哪种电荷吗？
提示　运动电荷在磁场中受到洛伦兹力。根据左手定则，结合磁场方向、粒子运动方向，可以判断出射线粒子流携带的电荷是正电荷还是负电荷。
1.阴极射线
真空度很高的玻璃管______发射出的一种射线，这种射线沿直线传播，撞击到玻璃壁上会产生黄绿色的荧光。
阴极
2.微粒比荷的测定　元电荷
(1)汤姆孙的探究
根据阴极射线在磁场或电场中的______情况确定，它的本质是带______ (选填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷(带电粒子的________与______之比)。组成阴极射线的粒子被命名为电子。
(2)密立根实验：电子电荷量的精确测量是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的。
目前公认的电子电荷量的值为e＝______________ (保留2位有效数字)。
(3)电荷的电荷量：电子所带的电荷就是元电荷，e＝_________ C；任何带电体的电荷量是不连续的，都是元电荷的整数倍。
偏转
负电
电荷量
质量
1.6×10－19 C
1.6×10－19
【思考】
如图所示是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法。
若加一磁场，磁场方向沿什么方向？若加一电场，电场方向沿什么方向？
提示　若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向。
例1 (教材P73图4－1－3改编)在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，在荧光屏中心F出现光斑。若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷。
解析　(1)由阴极射线在电场中向下偏转，可知阴极射线受电场力方向向下，又匀强电场方向向上，则阴极射线带负电。
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则知磁场的方向垂直纸面向外。
带电粒子比荷的测定方法
(1)利用磁偏转测量
甲 乙
C
训练1 如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是(　　)
A.研究悬浮油滴所带电性
B.测量悬浮油滴的电荷量
C.测出了元电荷的值
D.利用二力平衡测出电场的场强大小
解析　此实验的目的是测量单一电子的电荷量。方法是使重力与电场力平衡，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷量值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷量，故C正确。
知识点二　原子的核式结构模型
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。”你是怎么样理解这段话的？
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，原子内部就像一个小型的太阳系。
1.汤姆孙原子模型
1904年汤姆孙根据已知的实验现象和认识提出了影响较大的“枣糕模型”，如图所示，假想正电荷构成一个密度均匀的球体，电子“镶嵌”其中，并分布在一些特定的同心圆环或球壳上。
2.α粒子散射实验
(1)α粒子散射实验装置由__________、______、探测器等几部分组成，实验时从α粒子源到探测器之间是______的。
(2)实验现象
①__________α粒子穿过金箔后仍沿______的方向前进或只发生很小的偏转；
②______α粒子发生了较大的偏转，大约1/8 000的α粒子偏转角度超过了______，极少数α粒子甚至被“弹”回来。
(3)实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出了原子的“__________模型”。
α粒子源
金箔
真空
绝大多数
原来
少数
90°
核式结构
3.原子核式结构模型
(1)原子核：原子中带正电部分体积______，但几乎占有原子的______质量，称之为原子核。
(2)核式结构模型：原子中间有一个体积很小、带____电荷的核，而电子在核外绕核运动。
(3)原子核的大小：原子核的直径约为_____ m，只有原子直径的____________。
(4)原子核的电荷数：对于中性原子，所有电子带的负电荷之和______原子核所带的正电荷。
很小
全部
正
10－15
十万分之一
等于
4.原子核式结构模型的局限性
在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度。根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外发射电磁波，要辐射能量。因此，绕核运动的电子将不断地向外辐射电磁波，能量不断减少，轨道半径会越来越小，经计算大约只需 10－11 s，电子就会沿螺旋轨道坠入原子核内，原子将不复存在！这个推论与事实不符。
【思考】 1.α粒子射入金箔时难免与电子碰撞。试估计这种碰撞对α粒子速度影响的大小。
提示　α粒子质量比电子大得多，因此α粒子与电子碰撞时速度几乎不受影响。
2.按照J.J.汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。
请分析：α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。
提示　α粒子受到电荷的作用力后，沿直线前进的可能性最大，不可能发生大角度偏转。
角度1　α粒子散射实验
例2 (多选)如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置示意图，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，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，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(　　)
A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D.只有少数的α粒子发生大角度偏转
AD
解析　α粒子散射实验的现象是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，A、D正确；通过α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；α粒子发生偏转，主要是α粒子和原子核发生碰撞的结果，C错误。
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)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质量比它本身大得多的物质的作用。汤姆孙的原子模型不能解释α粒子的大角度散射。
(3)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。
AC
训练2 (多选)(教材P80T2改编)关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是(　　)
A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子
C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
解析　α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子发生了大角度(超过90°)的偏转，甚至有些被弹回，故A正确；使α粒子发生明显偏转的原因是受到原子核较大的斥力，故B错误；α粒子散射实验表明原子的正中心有一个极小的核(原子核)，它占有原子体积的极小部分，故C正确；α粒子散射实验表明原子中心的原子核带有原子的全部正电荷及几乎全部的质量，故D错误。
D
角度2　原子的核式结构模型
例3 关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有(　　)
A.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B.汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
C.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
解析　汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷是均匀分布的，故A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，故B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释了原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，故C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故D正确。
训练3 (多选)根据卢瑟福的原子的核式结构模型，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
解析　卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了汤姆孙的原子模型，提出了原子的核式结构模型，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，则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，A正确，D错误；核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引(库仑力)而绕核旋转，B正确；原子核带有原子的全部正电荷，C正确。
ABC
随堂对点自测
2
B
1.(电子的发现)下列关于电子的说法错误的是(　　)
A.发现电子是从研究阴极射线开始的
B.汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是不同的
C.电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构
D.电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转
解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项A正确；汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，选项B错误；汤姆孙发现电子，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电的，可以在电场和磁场中偏转，选项D正确。
BC
2.(α粒子散射实验)(多选)(2024·达州期末)α粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.荧光屏在B位置的亮斑比A位置多
B.该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
C.荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少
D.该实验说明原子质量均匀地分布在原子内
解析　根据α粒子散射实验现象，大多数α粒子通过金箔后方向不变，少数α粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，有的甚至被反向弹回，可知荧光屏在B位置的亮斑比A位置少，荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，故A错误，C正确；该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，故B正确，D错误。
D
3.(原子核式结构模型)卢瑟福提出原子核式结构模型的依据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子(　　)
A.全部穿过或发生很小的偏转
B.全部发生很大的偏转
C.绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D.绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
解析　卢瑟福提出原子核式结构模型的依据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现绝大多数α粒子穿过不发生偏转，只有少数的α粒子发生很大偏转，有的偏转超过90°，甚至极少数被弹回，故选项D正确。
C
4.(原子核式结构模型)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是(　　)
A.在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了较大角度的偏转
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.α粒子散射实验说明原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有原子的全部质量
D.通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10－10 m
解析　当α粒子穿过金箔时，电子对α粒子影响很小，主要影响α粒子运动的是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数发生大角度的偏转，而绝大多数基本沿原来的方向前进，故A错误；造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比较大，不是由于它跟电子发生了碰撞，故B错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使α粒子受到排斥力的原子核体积极小，实验表明原子中心的核占有原子的全部正电和几乎全部质量，故C正确；α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10－15～10－14 m，故D错误。
课后巩固训练
3
C
题组一　电子的发现
1.下列关于阴极射线的说法正确的是(　　)
A.阴极射线是高速的质子流
B.阴极射线可以用人眼直接观察到
C.阴极射线是高速运动的电子流
D.阴极射线是电磁波
解析　阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，A、B、D错误。
对点题组练
AD
2.(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　)
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量
解析　阴极射线实质是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，故A正确；由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，故B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，故C错误；最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故D正确。
BD
3.(多选)下列说法中，正确的是(　　)
A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量
B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D.通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
D
4.关于电子的发现，下列叙述中正确的是(　　)
A.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是可以再分的
B.电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的
C.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
D.电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
解析　汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误；原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子的散射实验提出的，B错误；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的，D正确。
AC
5.(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点
B.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
解析　阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，所以将打到最右端的中心P1点，选项A正确；在D1、D2两极板间仅加上竖直向下的电场时，阴极射线受到竖直向上的电场力，应向上偏转，选项C正确，B错误；加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误。
ABD
题组二　原子的核式结构模型
6.(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。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　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，偏转角度大于90°，极少数α粒子被反弹回来，则在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。
CD
7.(多选)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，下列说法中正确的是(　　)
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，总功为零
D.加速度先变大，后变小
解析　α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知，从a运动到b的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，由于a与c在同一等势线上，故整个过程中电场力做功为零，A、B错误，C正确；根据点电荷周围电场的特点可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故D正确。
D
8.如图所示为α粒子散射实验的图像，图中实线表示α粒子运动轨迹。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B.图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
C.根据α粒子散射实验可以估算原子的大小
D.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
解析　卢瑟福在α粒子散射实验中没有发现电子，A错误；题图中大角度偏转的α粒子受到的静电力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，C错误；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正确。
B
9.关于原子模型及其建立过程的说法正确的是(　　)
A.阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
B.汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷是弥漫性分布于球内，该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代
C.α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10－10 m
D.卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力
解析　阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，密立根精确测定了电子电荷量，A错误；汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷是弥漫性分布于球内，该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代，B正确；α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10－15 m，C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，电子绕核做圆周运动，D错误。
综合提升练
C
10.密立根油滴实验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间距离为d，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
12.1890年，汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。气体放电管的示意图如图甲所示。气体放电管的基本原理是在D1和D2两极板区域施加电场或磁场，电子在电场或磁场中发生偏转，通过偏转情况可分析电子的性质。具体情况可以抽象成如图乙所示的模型，电子从A点以初速度v0水平进入竖直向上的匀强电场，电场强度为E，然后从B点射出。已知AB连线和电场方向夹角为60°，AB的长度为L，求：
(1)电子的比荷；
(2)撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从A点以初速度v0水平进入，从B点射出，则磁场的大小和方向？
培优加强练1　电子的发现　2　原子的核式结构模型
(分值：100分)
选择题1～10题，每小题8分，共80分。
对点题组练
题组一　电子的发现
1.下列关于阴极射线的说法正确的是(　　)
阴极射线是高速的质子流
阴极射线可以用人眼直接观察到
阴极射线是高速运动的电子流
阴极射线是电磁波
2.(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　)
阴极射线在电场中偏向正极板一侧
阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量
3.(多选)下列说法中，正确的是(　　)
汤姆孙精确地测出了电子电荷量
电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
4.关于电子的发现，下列叙述中正确的是(　　)
汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是可以再分的
电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的
电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
5.(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的中心P1点
若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
若在D1、D2两极板之间仅加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
若在D1、D2两极板之间仅加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
题组二　原子的核式结构模型
6.(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。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(　　)
在1处看到的闪光次数最多 2处的闪光次数比4处多
3和4处没有闪光 4处有闪光但次数极少
7.(多选)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，下列说法中正确的是(　　)
动能先增大，后减小
电势能先减小，后增大
电场力先做负功，后做正功，总功为零
加速度先变大，后变小
8.如图所示为α粒子散射实验的图像，图中实线表示α粒子运动轨迹。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
根据α粒子散射实验可以估算原子的大小
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
综合提升练
9.关于原子模型及其建立过程的说法正确的是(　　)
阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷是弥漫性分布于球内，该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代
α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10－10 m
卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力
10.密立根油滴实验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间距离为d，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
悬浮油滴带正电
悬浮油滴的电荷量为
增大场强，悬浮油滴将向上运动
油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍
11.(8分)为了测定带电粒子的比荷，让带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板后，测得偏离入射方向的距离为d。如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向，求。
培优加强练
12.(12分)1890年，汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。气体放电管的示意图如图甲所示。气体放电管的基本原理是在D1和D2两极板区域施加电场或磁场，电子在电场或磁场中发生偏转，通过偏转情况可分析电子的性质。具体情况可以抽象成如图乙所示的模型，电子从A点以初速度v0水平进入竖直向上的匀强电场，电场强度为E，然后从B点射出。已知AB连线和电场方向夹角为60°，AB的长度为L，求：
(1)(6分)电子的比荷；
(2)(6分)撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从A点以初速度v0水平进入，从B点射出，则磁场的大小和方向？
1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
1.C　[阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，A、B、D错误。]
2.AD　[阴极射线实质是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，故A正确；由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，故B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，故C错误；最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故D正确。]
3.BD　[密立根通过“油滴实验”测出了电子的电荷量，故A错误，B正确；密立根通过“油滴实验”确定电荷量是不连续的，即任何电荷量只能是e的整数倍，故C错误；根据电子的比荷和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确。]
4.D　[汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误；原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子的散射实验提出的，B错误；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的，D正确。]
5.AC　[阴极射线是电子流，当D1、D2两极板之间不加电场和磁场时，因电子所受的重力可以忽略不计，阴极射线不发生偏转，所以将打到最右端的中心P1点，选项A正确；在D1、D2两极板间仅加上竖直向下的电场时，阴极射线受到竖直向上的电场力，应向上偏转，选项C正确，B错误；加上与电子运动方向垂直的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，选项D错误。]
6.ABD　[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，偏转角度大于90°，极少数α粒子被反弹回来，则在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。]
7.CD　[α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知，从a运动到b的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，由于a与c在同一等势线上，故整个过程中电场力做功为零，A、B错误，C正确；根据点电荷周围电场的特点可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故D正确。]
8.D　[卢瑟福在α粒子散射实验中没有发现电子，A错误；题图中大角度偏转的α粒子受到的静电力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，B错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，C错误；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正确。]
9.B　[阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，密立根精确测定了电子电荷量，A错误；汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷是弥漫性分布于球内，该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代，B正确；α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10－15 m，C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域——原子核，电子绕核做圆周运动，D错误。]
10.C　[带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，A项错误；悬浮不动的油滴受力平衡，有qE＝mg，即q＝mg，所以q＝，B项错误；当E变大时，qE变大，合力向上，油滴将向上运动，C项正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量(元电荷)的整数倍，D项错误。]
11.
解析　仅加电场时，加速度a＝；d＝·a；
加复合场时有qv0B＝qE，联立解得＝。
12.(1)　(2)　垂直纸面向里
解析　(1)电子从A点进入竖直向上的匀强电场，做类平抛运动，
垂直于电场线方向有Lsin 60°＝v0t
沿电场的反方向有Lcos 60°＝at2
根据牛顿第二定律有qE＝ma
联立可得＝。
(2)撤去电场，加上磁场后，电子做匀速圆周运动，
由几何关系可得轨迹半径r＝L
由洛伦兹力提供向心力有qv0B＝m
联立解得B＝
由左手定则知，磁场垂直纸面向里。

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