第四章　3　原子的核式结构模型

第四章YUANZIDEHESHIJIEGOUMOXING3

原子的核式结构模型梳理教材夯实基础/探究重点提升素养/课时对点练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，

知道电荷是量子化的.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.3.知道原子和原子核大小的数量级，知道原子核的电荷数.学习目标内容索引梳理教材夯实基础Part1探究重点提升素养Part2课时对点练Part3梳理教材夯实基础Part

11.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.汤姆孙的探究根据阴极射线在电场和磁场中的

情况断定，阴极射线的本质是带____(填“正电”或“负电”)的粒子流，并求出了这种粒子的比荷.组成阴极射线的粒子被称为电子.3.密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的.目前公认的电子电荷e的值为e＝

(保留两位有效数字).一、电子的发现阴极偏转负电1.6×10－19C4.电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是

的整数倍.5.电子的质量me＝

kg(保留两位有效数字)，质子质量与电子质量的比值为

＝

.9.1×10－311836e1.汤姆孙原子模型：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

在整个球体内，电子

其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“

模型”，如图.二、原子的核式结构模型2.α粒子散射实验：(1)α粒子散射实验装置由α粒子源、

、显微镜等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于

中.球体正电荷均匀分布镶嵌枣糕金箔真空(2)实验现象①

α粒子穿过金箔后，基本上仍沿

的方向前进；②

α粒子发生了

偏转；极少数偏转的角度甚至

，它们几乎被“

”.(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.核式结构模型：原子中带

电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动.绝大多数原来少数大角度大于90°撞了回来核式结构正三、原子核的电荷与尺度1.原子核的电荷数：各种元素的原子核的电荷数，即原子内的

数，非常接近它们的

，这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的

来排列的.2.原子核的组成：原子核是由

和

组成的，原子核的电荷数就是核中的

.3.原子核的大小：用核

描述核的大小.一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为

m，而整个原子半径的数量级是

m，两者相差十万倍之多.电子原子序数电子数质子中子质子数半径10－1510－10判断下列说法的正误.(1)汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转证明了阴极射线带正电.(

)(2)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值.(

)(3)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动.(

)(4)原子核的电荷数等于核中的中子数.(

)√×即学即用返回××探究重点提升素养Part

2一、电子的发现如图所示为汤姆孙的气体放电管.(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？答案阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电.导学探究(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？答案由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转.导学探究1.对阴极射线的认识(1)对阴极射线本质的认识——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.知识深化(2)阴极射线带电性质的判断方法①方法一：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方法二：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)实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电.知识深化2.带电粒子比荷的测定(1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，如图所示，使其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝

.知识深化(2)撤去电场，如图所示，保留磁场，让粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝

，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r.知识深化3.电子发现的意义(1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒.(2)现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分.(3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可再分的.知识深化

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.汤姆孙直接测得了阴极射线粒子的电荷量例1√阴极射线在电场中偏向正极板一侧，因此阴极射线应该带负电荷，A正确；阴极射线在磁场中受力情况跟负电荷受力情况相同，B错误；不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，C错误；汤姆孙并没有直接测得阴极射线粒子的电荷量，D错误.

(2021·北京师大附中高二期中)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，接着在荧光屏F中心出现光斑.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为B的匀强磁场(图中未画出)，荧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；例2答案负电由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受到的静电力方向向下，又由于匀强电场方向向上，静电力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.(2)说明磁场沿什么方向；答案垂直纸面向外由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与静电力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外.(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷.方法总结方法总结二、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顿进行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

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7300倍.导学探究(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？导学探究答案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.实验过程：α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向.带有荧光屏的显微镜可以沿题图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目.导学探究(3)实验现象如何？导学探究答案α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°.(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？导学探究答案α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射.1.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.知识深化2.卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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内绕着核旋转.知识深化

(2021·南开区期末)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.关于α粒子散射实验，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10－10m√考向1

α粒子散射实验及其解释例3当α粒子穿过金箔时，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.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10－15m，故D错误.

(2021·东莞市光明中学高二月考)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√考向2

原子的核式结构模型例4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，故A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷，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.三、原子核的电荷与尺度

(多选)(2021·江苏高二期末)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.原子核的质量就是原子的质量C.原子核的电荷数就是核中的质子数D.原子序数等于核电荷与电子电荷量大小的比值例5√√√原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与电子的质量和就是原子的质量，故B错误；原子核的电荷数就是核中的质子数，故C正确；原子序数等于核电荷与电子电荷量大小的比值，故D正确.返回课时对点练Part

3考点一电子的发现1.(2021·杭州市高二月考)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√基础对点练12345678910111213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.123456789101112132.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12345678910111213√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作用时，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.123456789101112133.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谱分析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√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.4.(2021·长春市第一中学高二月考)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√1234567891011121312345678910111213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粒子的散射实验才提出的，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.(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√12345678910111213√12345678910111213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，选项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，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确.考点二原子的核式结构模型6.(2021·孝感市期中)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况.下列说法正确的是A.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子

的核式结构模型B.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时

间内观察到屏上的闪光次数一样多C.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹12345678910111213√α粒子散射实验中，绝大多数α粒子能够穿过原子，只有少数发生大角度偏转，故卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型，故A正确；12345678910111213放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，故B、C错误；α粒子发生散射的主要原因是α粒子接近金原子核后，因库仑力作用，且金原子核质量较大，从而发生大角度散射，故D错误.7.(多选)(2021·故城高二期中)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒

子受力平衡的结果B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，

说明原子中绝大部分是空的C.少数α粒子发生大角度偏转，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大

于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小D.使α粒子发生大角度偏转的原因是原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥

力不相等√12345678910111213√12345678910111213从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的原子核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是正电荷均匀分布在原子内，故A错误，B正确；少数α粒子发生大角度偏转，主要是α粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小，故C正确，D错误.8.(2020·上海交大附中高二期中)如图所示为α粒子散射实验装置，α粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置.则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的是A.1305、25、7、1 B.202、405、625、825C.1202、1010、723、203 D.1202、1305、723、203√1234567891011121312345678910111213由于绝大多数α粒子运动方向基本不变，所以A位置闪烁次数最多，少数α粒子发生了偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转.符合该规律的数据只有A选项，A正确.9.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12345678910111213√12345678910111213α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，选项B正确.1234567891011121310.(2021·河南高二期中)如图所示为α粒子散射实验的图景，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√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；12345678910111213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.11.(多选)在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是A.α粒子先受到原子核的斥力作用，后受到原子核的引力作用B.α粒子一直受到原子核的斥力作用C.α粒子在靠近原子核的过程中，α粒子和原子核组成的系统能量不变D.α粒子一直受到库仑斥力，速度先减小后增大√12345678910111213能力综合练√√α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，二者组成的系统能量不变，故C、D正确.1234567891011121312.(2021·邢台市高二月考)人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想.12345678910111213(1)1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况(图甲)，断定阴极射线是