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第四章　原子结构
1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
(分值：60分)
1~7题每题4分，共28分
考点一　电子的发现
1.(多选)下列关于电子的说法正确的是(　　　　)
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.汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是(　　　　)
A.用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况
B.用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量
C.用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光分析
D.让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
3.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.汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量
4.(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之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到荧光屏的中点P1点
B.若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
考点二　原子的核式结构模型
5.卢瑟福提出了原子核式结构模型。当时他提出这种模型的实验依据是(　　　　)
A.α粒子散射实验 B.光电效应实验
C.天然放射现象 D.阴极射线的发现
6.(2023·绵阳市高二期末)关于α粒子散射实验的说法中正确的是(　　　　)
A.实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分
B.实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷
C.实验表明原子核是由质子和中子组成的
D.实验表明该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
7.(2023·北京市高二期中)如图为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是(　　　　)
A.放在C位置时屏上观察不到闪光
B.放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次数极少
C.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
D.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多
8、9题每题6分，10题9分，共21分
8.(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　　　)
A.在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数α粒子发生了大角度的偏转
B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的库仑斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的库仑引力使之发生明显偏转
C.使少数α粒子产生大角度偏转的力是原子核对α粒子的万有引力
D.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
9.(2024·上海市月考)如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为(　　　　)
A.轨迹a B.轨迹b
C.轨迹c D.轨迹d
10.(9分)(2024·安庆市高二质检)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。如图所示，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)(3分)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)(3分)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)(3分)若电子的带电荷量为e，则该油滴中带的电子数为　　　　　。
11.(11分)如图为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P'间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，O'点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计。此时再在P与P'之间的区域里加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。
(1)(3分)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
(2)(5分)推导出电子比荷的表达式；
(3)(3分)上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，根据上述实验数据能否推导出U0的表达式？并说明理由。
答案精析
1.ACD　［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.D　［汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。］
3.A　［阴极射线实质上就是高速运动的电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，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，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，C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时，并未得出电子的电荷量，最早精确测出电子电荷量的是密立根，D错误。］
4.AC　［实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，选项C正确，B错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，选项D错误；当不加电场和磁场时，电子不发生偏转，选项A正确。］
5.A　［卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型，A正确，B、C、D错误。］
6.B　［实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷，占有原子体积的极小部分，证实了原子的核式结构，但是该实验不能表明原子核是由质子和中子组成的。故选B。］
7.B　［根据实验现象可知，放在C位置时屏上能观察到闪光，故A错误；放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，说明极少数α粒子有较大程度的偏折，B正确；放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故C错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，比放在A位置时少，故D错误。］
8.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粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转，选项A正确；当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转，原子核对α粒子的万有引力非常小，可以忽略不计，选项B、C错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，推测使α粒子受到排斥力的核体积极小，选项D正确。］
9.A　［卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a。故选A。］
10.(1)ABC　(2)　(3)
解析　(1)由题意及电场力公式可得，油滴静止时有mg=qE=q，所以需要测油滴质量、两板间的电压和两板间的距离。故选A、B、C。
(2)由上述分析可得q=
(3)设油滴中带的电子数为n，则有ne=q，n==。
11.(1)　(2)=　(3)能　理由见解析
解析　(1)设电子的速度大小为v，则有evB=eE
所以v==。
(2)当极板间仅有偏转电场时，电子在电场中沿竖直方向的偏转距离为y1=a=·)2=
电子离开偏转电场时竖直方向上的分速度为
v1=at1=·
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，到荧光屏的时间为t2，这段时间内沿竖直方向运动的距离为
y2=v1t2=··=
电子在竖直方向上偏转的总距离为
d=y1+y2=L1(L2+)
解得=。
(3)能。由动能定理可得eU0=mv2-0，已知v和的表达式，可推导出U0的表达式。1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
［学习目标］　1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，了解电子比荷的测定方法，知道电荷是量子化的(重点)。2.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重难点)。3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数(重点)。
一、电子的发现
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
根据阴极射线在电场或磁场中的　　　　情况确定，阴极射线的本质是带　　　　的粒子流，并求出了这种粒子的比荷(带电粒子的电荷量与质量之比)。组成阴极射线的粒子被称为　　　　。
(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“　　　　　　　　”实现的。目前公认的电子电荷量的值为e=　　　　　　　　 C(保留2位有效数字)。
(3)元电荷：能独立存在的　　　　电荷称为元电荷。电子所带的电荷量就是　　　　　　；任何带电体的电荷量是　　　　　的，都是元电荷的　　　　　　。
(4)电子的质量me=　　　　　　　　 kg(保留两位有效数字)。
(1)阴极射线实际上是高速运动的电子流。(　　)
(2)带电体的电荷量可以是任意数值。(　　)
(3)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。(　　)
(4)电子的质量与电荷量的比值称为电子的比荷。(　　)
例1　汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的相互作用。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)电子的比荷。
二、原子的核式结构模型
如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯登进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？
(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？
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“　　　　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，否定了汤姆孙的原子模型，建立了　　　　　　　　　　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，根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外辐射能量，能量不断　　　　，轨道半径会越来越　　　　，最终会坠入原子核内，原子将不复存在，这个推论与事实不符。
1.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，做什么运动的可能性最大？
2.α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
例2　(2023·广元高二期中)1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)
A.α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.大部分α粒子发生了大角度的偏转
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
针对训练　(2023·绵阳市高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是(　　)
A.原子的质量几乎全部集中在原子核内
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
例3　下列对原子的认识，正确的是(　　)
A.原子由原子核和核外电子组成
B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量
C.原子核直径的数量级为10-10 m
D.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷
答案精析
一、
1.阴极　
2.(1)偏转　负电　电子　(2)油滴实验
1.6×10-19　(3)最小　元电荷　不连续　整数倍　(4)9.1×10-31
易错辨析
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
例1　(1)　(2)sin θ
解析　(1)电子以速度v进入叠加场，当电子在电场力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动时，电子将打在P1点，
则电子受力平衡eE=evB，
解得匀强磁场的磁感应强度大小为B=
(2)撤去电场后，电子仅在磁场中偏转，如图所示
则有洛伦兹力提供向心力evB=
由几何关系知L=rsin θ，
可得=sin θ。
二、
(1)α粒子He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，质量是电子质量的7 300倍。
(2)①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。
②带荧光屏的显微镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。
梳理与总结
1.枣糕　
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
4.减少　小　
讨论交流
1.α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。
2.α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的库仑斥力发生了大角度偏转。
例2　A　［从绝大多数粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷和几乎全部质量，故A正确；α粒子发生大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B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就小，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，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数α粒子几乎不发生偏转，故C错误；α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。］
针对训练　A　［卢瑟福α粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的库仑斥力，A正确。］
例3　A　［原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与核外电子的质量之和是原子的全部质量，故B错误；原子直径的数量级是10-10 m，原子核是原子内很小的核，直径数量级为10-15 m，C错误；中性原子电子电荷量之和与原子核所带正电荷之和相等，D错误。］(共51张PPT)
DISIZHANG
第四章
1　电子的发现
2　原子的核式结构模型
1.知道阴极射线的组成，体会电子发现过程中所蕴含的科学方法，了解电子比荷的测定方法，知道电荷是量子化的(重点)。
2.了解α粒子散射实验现象以及卢瑟福原子核式结构模型的主要内容(重难点)。
3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数(重点)。
学习目标
一、电子的发现
二、原子的核式结构模型
课时对点练
内容索引
电子的发现
一
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
根据阴极射线在电场或磁场中的 情况确定，阴极射线的本质是带
的粒子流，并求出了这种粒子的比荷(带电粒子的电荷量与质量之比)。组成阴极射线的粒子被称为 。
阴极
偏转
负电
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“_____
”实现的。目前公认的电子电荷量的值为e= C(保留2位有效数字)。
(3)元电荷：能独立存在的 电荷称为元电荷。电子所带的电荷量就是 ；任何带电体的电荷量是 的，都是元电荷的 。
(4)电子的质量me= kg(保留两位有效数字)。
油滴
实验
1.6×10-19
最小
元电荷
不连续
整数倍
9.1×10-31
(1)阴极射线实际上是高速运动的电子流。(　　)
(2)带电体的电荷量可以是任意数值。(　　)
(3)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的。(　　)
(4)电子的质量与电荷量的比值称为电子的比荷。(　　)
×
√
返回
×
×
　汤姆孙测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C，沿中心轴线OP1以速度v进入两块水平正对放置的极板D1、D2间，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点。现在极板间加上竖直方向、电场强度大小为E的匀强电场后，电子向上偏转；再在极板间施加一个方向垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，电子在荧光屏上产生的光点又回到了P1点；接着去掉电场，电子向下偏转，射出极板时偏转角为θ。已知极
板的长度为L，忽略电子的重力及电子间的
相互作用。求：
例1
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
答案　
电子以速度v进入叠加场，当电子在电场力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动时，电子将打在P1点，
则电子受力平衡eE=evB，
解得匀强磁场的磁感应强度大小为B=
(2)电子的比荷。
答案　sin θ
撤去电场后，电子仅在磁场中偏转，如图所示
则有洛伦兹力提供向心力evB=
由几何关系知L=rsin θ，
可得=sin θ。
返回
原子的核式结构模型
二
如图所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革和马斯登进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？
答案　α粒子He)是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的氦原子核，质量是电子质量的7 300倍。
(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？
答案　①α粒子源：把放射性元素钋放在带
小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子。
②带荧光屏的显微镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光。
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“ 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。
梳理与总结
枣糕
α粒子源
金箔
真空
(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，否定了汤姆孙的原子模型，建立了 模型。
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，根据经典电磁理论，带电粒子做加速运动时，要向外辐射能量，能量不断 ，轨道半径会越来越 ，最终会坠入原子核内，原子将不复存在，这个推论与事实不符。
减少
小
1.按照汤姆孙的原子模型，正电荷均匀分布在整个原子球体内。α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，做什么运动的可能性最大？
讨论交流
答案　α粒子受到的各方向正电荷的斥力基本会相互平衡，因此α粒子沿直线运动的可能性最大，最不可能发生大角度偏转。
2.α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是什么？
答案　α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的占原子质量绝大部分的原子核的库仑斥力发生了大角度偏转。
　(2023·广元高二期中)1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是
A.α粒子散射实验说明原子中有一个带
正电的核几乎占有原子的全部质量
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发
生了碰撞
C.大部分α粒子发生了大角度的偏转
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
例2
√
从绝大多数粒子几乎不发生偏转，
可以推测使粒子受到排斥力的核
体积极小，实验表明原子中心的
核带有原子的全部正电荷和几乎
全部质量，故A正确；
α粒子发生大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B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
的库仑斥力就小，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，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数α粒子几乎不发生偏转，故C错误；
α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。
　 (2023·绵阳市高二期末)关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下
列说法正确的是
A.原子的质量几乎全部集中在原子核内
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑斥力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
√
针对训练
卢瑟福α粒子带正电，原子核质量很大，且也带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的库仑斥力，A正确。
　下列对原子的认识，正确的是
A.原子由原子核和核外电子组成
B.原子核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量
C.原子核直径的数量级为10-10 m
D.中性原子核外电子带的负电荷之和小于原子核所带的正电荷
例3
√
原子由原子核和核外电子组成，故A正确；
原子核的质量与核外电子的质量之和是原子的全部质量，故B错误；
原子直径的数量级是10-10 m，原子核是原子内很小的核，直径数量级为10-15 m，C错误；
中性原子电子电荷量之和与原子核所带正电荷之和相等，D错误。
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课时对点练
三
考点一　电子的发现
1.(多选)下列关于电子的说法正确的是
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
基础对点练
√
√
√
1
2
3
4
5
6
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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.汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是
A.用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况
B.用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量
C.用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光分析
D.让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和
计算其比荷
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汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。
3.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.汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量
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阴极射线实质上就是高速运动的电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，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，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，C错误；
在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时，并未得出电子的电荷量，最早精确测出电子电荷量的是密立根，D错误。
4.(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之间不加电场和磁
场，则阴极射线应打到荧光屏
的中点P1点
B.若在D1、D2之间加上竖直向下
的电场，则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
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实验证明，阴极射线是电子，它
在电场中偏转时应偏向带正电的
极板一侧，选项C正确，B错误；
加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，选项D错误；
当不加电场和磁场时，电子不发生偏转，选项A正确。
考点二　原子的核式结构模型
5.卢瑟福提出了原子核式结构模型。当时他提出这种模型的实验依据是
A.α粒子散射实验 B.光电效应实验
C.天然放射现象 D.阴极射线的发现
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卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型，A正确，B、C、D错误。
6.(2023·绵阳市高二期末)关于α粒子散射实验的说法中正确的是
A.实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分
B.实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷
C.实验表明原子核是由质子和中子组成的
D.实验表明该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
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实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷，占有原子体积的极小部分，证实了原子的核式结构，但是该实验不能表明原子核是由质子和中子组成的。故选B。
7.(2023·北京市高二期中)如图为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是
A.放在C位置时屏上观察不到闪光
B.放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次
数极少
C.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少
D.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多
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根据实验现象可知，放在C位置时屏上能观
察到闪光，故A错误；
放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，
但次数极少，说明极少数α粒子有较大程度
的偏折，B正确；
放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故C错误；
放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，比放在A位置时少，故D错误。
8.(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是
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
的方向前进，极少数α粒子发生了大角度的偏转
B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近
核时，是核的库仑斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，
是电子的库仑引力使之发生明显偏转
C.使少数α粒子产生大角度偏转的力是原子核对α粒子的万有引力
D.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
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能力综合练
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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粒子发生了较大角度的偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转，选项A正确；
当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转，原子核对α粒子的万有引力非常小，可以忽略不计，选项B、C错误；
从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，推测使α粒子受到排斥力的核体积极小，选项D正确。
9.(2024·上海市月考)如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射
向原子核的α粒子可能的运动轨迹为
A.轨迹a B.轨迹b
C.轨迹c D.轨迹d
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卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结
构模型，正电荷全部集中在原子核内，α粒
子带正电，同种电荷相互排斥，因离原子核
越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越
强，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a。故选A。
10.(2024·安庆市高二质检)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。如图所示，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
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ABC
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由题意及电场力公式可得，油滴静止时有
mg=qE=q，所以需要测油滴质量、两板间
的电压和两板间的距离。故选A、B、C。
(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)；
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由上述分析可得q=
(3)若电子的带电荷量为e，则该油滴中带的
电子数为　　。
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设油滴中带的电子数为n，则有ne=q，n==。
11.如图为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。当极板P和P'间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，O'点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计。此时再在P与P'之间的区域里加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。
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尖子生选练
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
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答案　
设电子的速度大小为v，则有evB=eE
所以v==。
(2)推导出电子比荷的表达式；
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答案　=　
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当极板间仅有偏转电场时，电子在电场中沿竖直方向的偏转距离为
y1=a=·)2=
电子离开偏转电场时竖直方向上的
分速度为v1=at1=·
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，到荧光屏的时间为t2，这段时间内沿竖直方向运动的距离为
y2=v1t2=··=
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电子在竖直方向上偏转的总距离为
d=y1+y2=L1(L2+)
解得=。
(3)上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，根据上述实验数据能否推导出U0的表达式？并说明理由。
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答案　能　理由见解析
能。由动能定理可得eU0=mv2-0，已知v和的表达式，可推导出U0的
表达式。
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