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第四章
课时3　原子的核式结构模型
原子结构和波粒二象性
核心 目标 1．知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法．了解α粒子散射实验原理和实验现象．
2．了解卢瑟福的原子核式结构模型，知道原子和原子核大小的数量级．认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程．
必备知识 记忆理解
要点
1
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．汤姆孙的探究及结论
(1) 根据阴极射线在_______和_______中的偏转情况断定，它的本质是带______电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．
(2) 换用____________的阴极做实验，所得比荷的数值都________，是氢离子比荷的近两千倍．
(3) 结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子____________，而质量比氢离子__________，被称为________．
阴极
电场
磁场
负
不同材料
相同
大致相同
小得多
电子
3．汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了________是原子的组成部分．
据此，汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个______，________弥漫性地均匀分布在整个球体内，________镶嵌在球中．
4．电子的电荷量及电荷量子化
(1) 电子电荷量：1910年前后由__________通过著名的____________得出，电子电荷的现代值为e＝___________________．
(2) 电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是_____________．
(3) 电子的质量me＝9.109 383 56×10-31 kg，质子质量与电子质量的比＝_________．
电子
球体
正电荷
电子
密立根
油滴实验
1.602×10-19 C
e的整数倍
1 836
要点
2
原子的核式结构模型
1．α粒子散射实验
(1) 实验装置：α粒子源、________、放大镜和__________等．
(2) 实验现象
①绝大多数的α粒子穿过金箔后____________的方向前进．
②少数α粒子发生了__________的偏转．
③极少数α粒子的偏转角____________，甚至有极个别α粒子被反弹回来．
金箔
荧光屏
仍沿原来
大角度
大于90°
(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．
2．卢瑟福的核式结构模型
1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫__________．它集中了原子全部的__________和几乎全部的________，________在核外空间运动．
核式结构
原子核
正电荷
质量
电子
要点
3
原子核的电荷与尺度
特别提醒：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的．
电子数
质子和中子
A
10-10 m
10-15 m
1．易错辨析
(1) 阴极射线实际上是高速运动的电子流． (　　)
(2) 电子的电荷量是J．J．汤姆孙首先精确测定的． (　　)
(3) 电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值． (　　)
(4) α粒子大角度的偏转是电子造成的． (　　)
(5) α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹． (　　)
√
×
×
×
×
2．关于原子结构的认识历程，下列说法中正确的有 (　　)
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
D
解析：汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷，B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，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，D正确．
把握考向 各个击破
电子的发现
考向
1
1．对阴极射线的认识——两种观点
(1) 电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．
(2) 粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．
2．阴极射线带电性质的判断方法
(1) 在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质．
(2) 在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质．
3．电子发现的意义
人们发现各种物质里都有电子，认识到电子是原子的组成部分；电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的．
　　　(多选)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. 下列说法中正确的是(　　)
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
1
BC
解析：根据α粒子散射实验现象，大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，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，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，B正确，D错误．
对α粒子散射实验的理解
考向
2
1．α粒子的受力及能量转化情况
(1) α粒子的受力情况
α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F＝，α粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小．受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子．
(2) 库仑力对α粒子的做功情况
当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小．
(3) α粒子的能量转化情况
仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变．
2．α粒子散射实验的现象及解释
(1) ____________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．
绝大多数
(2) ________α粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大．
(3) __________ α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，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．分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”、“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为．
少数
极少数
　　　(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．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹．下列说法中正确的是 (　　)
A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受
到的库仑斥力较大
C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小，后变大
D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大，后变小
2
BD
解析：汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子，A错误；α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到较大的库仑斥力，B正确；α粒子在运动过程中，一直受到斥力，靠近原子核过程库仑力做负功，电势能增大，远离原子核过程库仑力做正功，电势能减小，C错误；靠近原子核过程中库仑力增大，加速度增大，远离过程库仑力减小，加速度减小，D正确．
　　　α粒子散射实验装置如图所示，下列说法中正确的是 (　　)
A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是正确的
B．由于电子对α粒子的库仑引力很小，所以在a处观察到绝大多数α粒子
C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同
D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级
3
D
解析：α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是错误的，A错误；根据α粒子散射实验的结论，大多数α粒子穿过金箔后不改变方向，在a处观察到绝大多数α粒子，这是由于金原子核较小，大多数的α粒子离原子核较远，受原子核的影响很小，并不是电子对α粒子的库仑引力很小，B错误；有少数α粒子偏离了原来的方向，有的偏转角超过90°，甚至有的被反向弹回，说明发生大角散射的α粒子很少，即打在荧光屏上b处α粒子数大于打在d处的α粒子数，C错误；由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级，D正确．
原子的核式结构模型与原子核的组成
考向
3
1．原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的根本区别．
2．α粒子散射实验是得出____________________的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景．
原子核式结构模型
核式结构模型 枣糕模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内
3．原子核的电荷与尺度
(1) 原子内的电荷关系：原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等．
(2) 原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．
(3) 原子半径的数量级是10-10 m，原子核半径的数量级是10-15 m，两者相差10万倍之多．
　　　(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法中正确的是 (　　)
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径约是1×10-10 m
4
解析：根据α粒子散射实验，绝大多数的α粒子都沿着直线穿过金箔，少数的α粒子发生大角度的偏转，有的甚至被弹回，说明原子内绝大部分区域是“空”的，少数被弹回说明原子全部正电荷都集中在很小的原子核内，并且除了核外电子，其他质量都集中在原子核内，根据散射的概率算出原子核的直径约是1×10-15 m，电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，A、B正确，C、D错误．
AB
随堂内化 即时巩固
1．(2025·广东实验中学期中)卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，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，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法中正确的是 (　　)
D
A．α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞
B．当α粒子接近金箔中的电子时，电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转
C．通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为10-10 m
D．α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量
解析：α粒子偏转主要是占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对运动轨迹的影响可忽略不计，A错误；大角度的偏转不可能是电子造成的，因为电子的质量只有α粒子的，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略，B错误；α粒子散射可以用来估算核半径．对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15 m，而整个原子半径的数量级是10-10 m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的，C错误；占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确．
2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么该原子核可能位于 (　　)
A．①区域 B．②区域
C．③区域 D．④区域
解析：卢瑟福通过α粒子散射实验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，①区域符合题意，故A正确．
A课时3　原子的核式结构模型
考向1　α粒子散射实验
1. (2025·上海期末)卢瑟福与汤姆孙的原子模型的主要区别是(　　)
①原子的组成成分不同
②原子的质量分布不同
③原子的电荷成分不同
④原子内电子的运动状况不同
A. ①② B. ①③
C. ②③ D. ②④
2. (2025·江苏徐州期末)根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型.下列说法中正确的是(　　)
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
考向2　原子的核式结构模型与原子核的组成
3. (多选)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，知道了(　　)
A. 原子具有核式结构
B. 原子核内有中子存在
C. 原子核是由质子和中子组成的
D. 在原子中，原子核占有的空间很小
4. 关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　　)
A. 该实验证实了原子的枣糕模型的正确性
B. 只有少数的α粒子发生大角度偏转
C. 根据该实验估算出原子核的直径约为10－10 m
D. α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转
5. 关于原子和原子核，甲同学说：“科学家真伟大，比原子还要小几十万倍的原子核他们也能揭示其内部结构”.乙同学说：“是啊！要用放大几百万倍的离子显微镜才能看见的原子，他们还能进行操作呢.”根据上述对话，如果我们将原子大小看成一个直径为100 m的操场，那么原子核的大小就相当于操场中心的(　　)
A. 一头大象 B. 一个西瓜
C. 一只苹果 D. 一粒芝麻
6. α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为(　　)
A. α粒子与电子根本无相互作用
B. α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的
C. α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D. 电子很小，α粒子碰撞不到电子
7. (2025·河南许昌期末)1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验.α粒子轰击金箔的轨迹如图所示.下列说法中错误的是(　　)
A. 少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞
B. 绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的
C. 极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核
D. α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最大
8. (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，则阴极射线应打到最右端的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
9. 密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中.小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡.已知小油滴静止处的电场强度是 1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电荷量.这个电荷量是电子电荷量的多少倍？
10. 假设α粒子以速率v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰，电子质量me＝mα，金原子核质量mAu＝49mα.求：
(1) α粒子与电子碰撞后的速度变化.
(2) α粒子与金原子核碰撞后的速度变化.
课时3　原子的核式结构模型
1. D　解析：汤姆孙原子模型认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像蛋糕里的葡萄干那样镶嵌在原子里面.而卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在这个核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.即原子的质量分布和原子内电子的运动状况不同.故选D.
2. C　解析：α粒子散射实验可以在真空中完成，A错误；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，B错误；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，C正确；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，D错误.
3. AD　解析：α粒子散射实验结果说明原子是由原子核和核外电子组成的，原子核集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，而且原子核占有空间很小，但无法说明原子核的内部结构，A、D正确，B、C错误.
4. B　解析：通过该实验，提出了原子的核式结构，否定了原子的枣糕模型，A错误；大多数α粒子沿原来的方向继续前进，只有少数的α粒子发生大角度偏转，B正确；根据该实验估算出原子核的直径约为10－15 m，C错误；α粒子与金原子核的碰撞可能会发生大角度偏转，D错误.
5. D　解析：因为直径为100 m的操场的几十万分之一的数量级为m＝10－3 m＝1 mm，如果我们将原子大小看成一个直径为100 m的操场，那么原子核的大小就相当于操场中心的一粒芝麻大小.故选D.
6. C　解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故C正确.
7. A　解析：少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于α粒子受到金箔原子核的斥力作用较大，而非与电子发生了碰撞，A错误，符合题意；绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的，B正确，不符合题意；极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核，C正确，不符合题意；α粒子散射实验中，当α粒子接近原子核时，受到电场斥力作用，则电场力对α粒子做负功，电势能增大，因此当α粒子最接近原子核时，电势能最大，D正确，不符合题意.
8. AC　解析：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，可知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，D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确.
9. 5倍
解析：小油滴质量为m＝ρV＝ρ·πr3
由题意得mg＝Eq
联立解得q＝＝8.0×10－19 C
小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为
n＝＝倍＝5倍
10. (1) －2.7×10－4v0　(2) －1.96v0
解析：α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，动量和能量均守恒，由动量守恒得mαv0＝mαv'1＋mv'2
由能量守恒得 mα＝mαv＋mv
解得v'1＝v0
速度变化Δv＝v'1－v0＝－v0
(1) 与电子碰撞，将me＝mα
代入得Δv1≈－2.7×10－4v0
(2) 与金原子核碰撞，将mAu＝49mα代入得，Δv2＝－1.96v0课时3　原子的核式结构模型
核心 目标 1．知道发现电子的意义，体会电子发现过程中蕴含的科学方法．了解α粒子散射实验原理和实验现象．
2．了解卢瑟福的原子核式结构模型，知道原子和原子核大小的数量级．认识原子核式结构模型建立的科学推理与论证过程．
要点梳理
要点1　电子的发现
1．阴极射线：__阴极__发出的一种射线．它能使对着阴极的玻璃管壁发出荧光．
2．汤姆孙的探究及结论
(1) 根据阴极射线在__电场__和__磁场__中的偏转情况断定，它的本质是带__负__电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．
(2) 换用__不同材料__的阴极做实验，所得比荷的数值都__相同__，是氢离子比荷的近两千倍．
(3) 结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子__大致相同__，而质量比氢离子__小得多__，被称为__电子__．
3．汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了__电子__是原子的组成部分．
据此，汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个__球体__，__正电荷__弥漫性地均匀分布在整个球体内，__电子__镶嵌在球中．
4．电子的电荷量及电荷量子化
(1) 电子电荷量：1910年前后由__密立根__通过著名的__油滴实验__得出，电子电荷的现代值为e＝__1.602×10-19_C__．
(2) 电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是__e的整数倍__．
(3) 电子的质量me＝9.109 383 56×10-31 kg，质子质量与电子质量的比＝__1_836__．
要点2　原子的核式结构模型
1．α粒子散射实验
(1) 实验装置：α粒子源、__金箔__、放大镜和__荧光屏__等．
(2) 实验现象
①绝大多数的α粒子穿过金箔后__仍沿原来__的方向前进．
②少数α粒子发生了__大角度__的偏转．
③极少数α粒子的偏转角__大于90°__，甚至有极个别α粒子被反弹回来．
(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__核式结构__模型．
2．卢瑟福的核式结构模型
1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫__原子核__．它集中了原子全部的__正电荷__和几乎全部的__质量__，__电子__在核外空间运动．
要点3　原子核的电荷与尺度
特别提醒：原子半径与原子核半径相差十万多倍，因此原子内部是十分“空旷”的．
即学即用
1．易错辨析
(1) 阴极射线实际上是高速运动的电子流．(　√　)
(2) 电子的电荷量是J．J．汤姆孙首先精确测定的．(　×　)
(3) 电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．(　×　)
(4) α粒子大角度的偏转是电子造成的．(　×　)
(5) α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹．(　×　)
2．关于原子结构的认识历程，下列说法中正确的有(　D　)
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核内的正电荷是均匀分布的，A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷，B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，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，D正确．
考向1　电子的发现
1．对阴极射线的认识——两种观点
(1) 电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．
(2) 粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．
2．阴极射线带电性质的判断方法
(1) 在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质．
(2) 在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质．
3．电子发现的意义
人们发现各种物质里都有电子，认识到电子是原子的组成部分；电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的．
　 (多选)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．下列说法中正确的是(　BC　)
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，大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，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，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，B正确，D错误．
考向2　对α粒子散射实验的理解
1．α粒子的受力及能量转化情况
(1) α粒子的受力情况
α粒子与原子核间的作用力是库仑斥力F＝，α粒子离原子核越近，库仑力越大，运动加速度越大；反之，则越小．受力沿原子核与α粒子的连线，由原子核指向α粒子．
(2) 库仑力对α粒子的做功情况
当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加；当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小．
(3) α粒子的能量转化情况
仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变．
2．α粒子散射实验的现象及解释
(1) __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．
(2) __少数__α粒子发生较大的偏转，发生较大偏转的α粒子是由于离金原子核较近，库仑斥力较大．
(3) __极少数__ α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，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．分析α粒子散射实验中的现象时，应注意是“绝大多数”、“少数”还是“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为．
　(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．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹．下列说法中正确的是(　BD　)
A．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
B．α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较大
C．α粒子出现较大角度偏转的过程中电势能先变小，后变大
D．α粒子出现较大角度偏转的过程中加速度先变大，后变小
解析：汤姆孙对阴极射线的探究发现了电子，A错误；α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子接近原子核时受到较大的库仑斥力，B正确；α粒子在运动过程中，一直受到斥力，靠近原子核过程库仑力做负功，电势能增大，远离原子核过程库仑力做正功，电势能减小，C错误；靠近原子核过程中库仑力增大，加速度增大，远离过程库仑力减小，加速度减小，D正确．
　α粒子散射实验装置如图所示，下列说法中正确的是(　D　)
A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是正确的
B．由于电子对α粒子的库仑引力很小，所以在a处观察到绝大多数α粒子
C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同
D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级
解析：α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是错误的，A错误；根据α粒子散射实验的结论，大多数α粒子穿过金箔后不改变方向，在a处观察到绝大多数α粒子，这是由于金原子核较小，大多数的α粒子离原子核较远，受原子核的影响很小，并不是电子对α粒子的库仑引力很小，B错误；有少数α粒子偏离了原来的方向，有的偏转角超过90°，甚至有的被反向弹回，说明发生大角散射的α粒子很少，即打在荧光屏上b处α粒子数大于打在d处的α粒子数，C错误；由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级，D正确．
考向3　原子的核式结构模型与原子核的组成
1．原子的核式结构模型与原子的枣糕模型的根本区别．
核式结构模型 枣糕模型
原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体
电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内
2．α粒子散射实验是得出__原子核式结构模型__的实验基础，对实验现象的分析是建立卢瑟福核式结构模型的关键．通过对α粒子散射实验这一宏观探测，间接地构建出原子结构的微观图景．
3．原子核的电荷与尺度
(1) 原子内的电荷关系：原子核的电荷数即核内质子数，与核外的电子数相等．
(2) 原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数．
(3) 原子半径的数量级是10-10 m，原子核半径的数量级是10-15 m，两者相差10万倍之多．
　(多选)关于原子的核式结构学说，下列说法中正确的是(　AB　)
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径约是1×10-10 m
解析：根据α粒子散射实验，绝大多数的α粒子都沿着直线穿过金箔，少数的α粒子发生大角度的偏转，有的甚至被弹回，说明原子内绝大部分区域是“空”的，少数被弹回说明原子全部正电荷都集中在很小的原子核内，并且除了核外电子，其他质量都集中在原子核内，根据散射的概率算出原子核的直径约是1×10-15 m，电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，A、B正确，C、D错误．
1．(2025·广东实验中学期中)卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，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，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法中正确的是(　D　)
A．α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞
B．当α粒子接近金箔中的电子时，电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转
C．通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为10-10 m
D．α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量
解析：α粒子偏转主要是占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对运动轨迹的影响可忽略不计，A错误；大角度的偏转不可能是电子造成的，因为电子的质量只有α粒子的，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略，B错误；α粒子散射可以用来估算核半径．对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10-15 m，而整个原子半径的数量级是10-10 m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的，C错误；占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确．
2．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么该原子核可能位于(　A　)
A．①区域 B．②区域
C．③区域 D．④区域
解析：卢瑟福通过α粒子散射实验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，①区域符合题意，故A正确．

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