PAGEPAGE7第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地________分布在整個(gè)球體內(nèi)，____________鑲嵌其中．有人形象地把湯姆孫模型稱為________________或______________．2．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：______________α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有______α粒子(約占八千分之一)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至________90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”．3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)盧瑟福的推理：盧瑟福對α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，事實(shí)應(yīng)該是：占原子質(zhì)量絕大部分的帶______的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍．這樣才會(huì)使α粒子在經(jīng)過時(shí)受到__________的斥力，才能使α粒子發(fā)生__________的偏轉(zhuǎn)．(2)原子結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核叫__________．原子的________正電荷和__________質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在__________空間里繞核旋轉(zhuǎn)．4．原子核的電荷與尺度(1)原子內(nèi)的電荷關(guān)系：各種元素的原子核的電荷數(shù)與含有的________相等，非常接近于它們的__________．(2)原子核的組成：原子核是由______和______組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的______數(shù)．(3)原子核的大小：實(shí)驗(yàn)確定的原子核半徑R的數(shù)量級為________m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級是________m．原子內(nèi)部是十分“空曠”的．5．根據(jù)湯姆孫原子模型預(yù)測α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果是()A．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后都有顯著偏轉(zhuǎn)B．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后都有小角度偏轉(zhuǎn)C．極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角很大，有的甚至沿原路返回D．不可能有α粒子偏轉(zhuǎn)角很大，更不可能沿原路返回6．下列對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，正確的是()A．原子中絕大部分是空的，原子核很小B．電子在核外旋轉(zhuǎn)，庫侖力提供向心力C．原子的全部正電荷都集中在原子核里D．原子核的直徑大約是10－10m【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一對湯姆孫“西瓜模型”的認(rèn)識1．對于原子中正負(fù)電荷如何分布的問題，科學(xué)家們提出了許多模型．其中較有影響的“西瓜模型”或“棗糕模型”能夠解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這個(gè)模型是下列哪位科學(xué)家提出的()A．密立根 B．湯姆孫C．玻爾 D．盧瑟福知識點(diǎn)二α粒子散射實(shí)驗(yàn)2．如圖1為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說法正確的是()圖1A．相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A位置時(shí)少得多C．放在C、D位置時(shí)屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少3．盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的根據(jù)是：在用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)α粒子()A．全部穿過或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn)B．絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)甚至極少數(shù)被彈回C．絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過D．全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn)知識點(diǎn)三原子的核式結(jié)構(gòu)模型4．在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)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(fù)電的電子D．原子中的質(zhì)量均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)5．下列說法中正確的是()A．使電子束射到金屬膜上，發(fā)現(xiàn)較高速度的電子很容易穿透原子，是因?yàn)樵又g有空隙B．原子是一個(gè)實(shí)心球體C．高速電子很容易穿透原子，說明原子不是一個(gè)實(shí)心球體D．電子束射到金屬膜上，大部分被反向彈回【方法技巧練】α粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子的受力和能量問題6．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()A．絕大多數(shù)α粒子經(jīng)過金箔后，發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)B．α粒子在接近原子核的過程中，動(dòng)能減少，電勢能減少C．α粒子離開原子核的過程中，動(dòng)能增大，電勢能也增大D．對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小圖27．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．如圖2所示中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實(shí)線表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中，下列說法中正確的是()A．動(dòng)能先增大，后減小B．電勢能先減小，后增大C．電場力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零D．加速度先變小，后變大1．“棗糕模型”完全被否定是由下列哪種原因引起的()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) B．氣體電離現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實(shí)驗(yàn) D．天然放射現(xiàn)象2．對α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的描述，你認(rèn)為正確的有()A．實(shí)驗(yàn)器材有放射源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡B．金箔的厚度對實(shí)驗(yàn)無影響C．如果不用金箔改用鋁箔，就不會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象D．實(shí)驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以3．盧瑟福對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的解釋是()A．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力主要是原子中電子對α粒子的作用力B．使α粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是庫侖力C．原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)很小，所以絕大多數(shù)的α粒子仍沿原來的方向前進(jìn)D．能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是穿過原子時(shí)離原子核較近的α粒子4．盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說包括下列哪些內(nèi)容()A．原子中心有一個(gè)很小的核B．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里C．原子正電荷均勻分布在它的全部體積上D．帶負(fù)電的電子在核外空間繞原子核旋轉(zhuǎn)5．當(dāng)α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是()A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力的作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到庫侖斥力，速度一直減小6．在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)α粒子最接近金原子核時(shí)，α粒子符合下列哪種情況()A．動(dòng)能最小B．電勢能最小C．α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)的能量最小D．所受原子核的斥力最大7．如圖所示的四個(gè)圖中，O點(diǎn)表示某原子核的位置，曲線ab和cd表示經(jīng)過該原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，正確的圖是()8．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．α粒子穿過原子時(shí)，由于α粒子的質(zhì)量比電子大得多，電子不可能使α粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變B．由于絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍按原來方向前進(jìn)，所以使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是在原子中極小的區(qū)域內(nèi)集中存在著對α粒子產(chǎn)生庫侖力的正電荷C．α粒子穿過原子時(shí)，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是原子核很小，α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)很小D．使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子穿過原子時(shí)，原子內(nèi)部兩側(cè)的正電荷對α粒子的斥力不相等9．關(guān)于原子結(jié)構(gòu)理論與α粒子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，下列說法正確的是()A．盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證湯姆孫的棗糕模型是錯(cuò)誤的B．盧瑟福認(rèn)識到湯姆孫“棗糕模型”的錯(cuò)誤后提出了“核式結(jié)構(gòu)”理論C．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證核式結(jié)構(gòu)理論的正確性D．盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象提出了原子的“核式結(jié)構(gòu)”理論題號123456789答案10.1911年盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中α粒子發(fā)生了________(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．若用動(dòng)能為1MeV的α粒子轟擊金箔，其速度約為________m/s.(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.67×10－27kg,1MeV＝106eV)11．根據(jù)盧瑟福的原子模型：氫原子中央是一個(gè)帶正電的核，核外有一個(gè)電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知軌道半徑為r，氫核和電子所帶電荷量均為e，電子質(zhì)量為m.若把電子繞核旋轉(zhuǎn)看作是一種電流，則其電流I為多大？12．盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為，核外電子繞核運(yùn)動(dòng)．設(shè)想氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，氫原子中電子離核最近的軌道半徑r＝0.53×10－10m，用經(jīng)典物理學(xué)的知識，試計(jì)算在此軌道上電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率和加速度．第2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型課前預(yù)習(xí)練1．均勻電子西瓜模型棗糕模型2．絕大多數(shù)少數(shù)大于3．(1)正電很強(qiáng)大角度(2)原子核全部幾乎全部原子核外部4．(1)電子數(shù)原子序數(shù)(2)質(zhì)子中子質(zhì)子(3)10－1510－105．D[電子的質(zhì)量很小，比α粒子的質(zhì)量小得多，α粒子碰到金箔原子內(nèi)的電子，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯變化，湯姆孫模型認(rèn)為正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的，因此，當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，它受到兩側(cè)正電荷的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使α粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大，不會(huì)有大角度偏轉(zhuǎn)．]6．ABC[原子是由位于原子中心帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子構(gòu)成的，電子在核外繞核高速旋轉(zhuǎn)，庫侖力提供向心力，由此可判定B、C正確；根據(jù)散射實(shí)驗(yàn)知原子核直徑數(shù)量級為10－15m，而原子直徑的數(shù)量級為10－10m，故A正確，D錯(cuò)誤．]課堂探究練1．B2．ABD[因?yàn)榻^大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍然沿原來方向前進(jìn)，在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，選項(xiàng)A對；因?yàn)樯贁?shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)比在A位置時(shí)要少得多，選項(xiàng)B對；α粒子散射實(shí)驗(yàn)中有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過90°，甚至接近180°，所以選項(xiàng)C錯(cuò)，選項(xiàng)D對．]3．B4．A[原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，才使得在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，只有少數(shù)的α粒子離核很近，受到較大的庫侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，所以選項(xiàng)A正確．]5．C6．D[由于原子核很小，α粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)α粒子基本上仍按直線方向前進(jìn)，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)．從α粒子散射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估算出原子核的大小約為10－15m．由此可知A錯(cuò)，D正確．用極端法，設(shè)α粒子向金核射去，如右圖所示．可知α粒子接近原子核時(shí)，克服電場力做功，所以其動(dòng)能減少，電勢能增加；當(dāng)α粒子遠(yuǎn)離原子核時(shí)，電場力做功，其動(dòng)能增加，電勢能減少，所以選項(xiàng)B、C都錯(cuò)．]7．C[在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，電場力做負(fù)功，電勢能增大，動(dòng)能減小，在α粒子從b運(yùn)動(dòng)到c的過程中，電場力做正功，電勢能減小，動(dòng)能增大，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；由于a、b之間的電勢差和c、b之間的電勢差大小相等，電場力做的正功和負(fù)功數(shù)值相等，總功等于零，選項(xiàng)C對；α粒子在由a到b的過程中，庫侖力增大，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度應(yīng)增大，同理知由b到c時(shí)，加速度減小，選項(xiàng)D錯(cuò)，故正確選項(xiàng)是C.]課后鞏固練1．C2．A[實(shí)驗(yàn)所用的金箔的厚度極小，如果金箔的厚度過大，α粒子穿過金箔時(shí)必然受到較大的阻礙作用而影響實(shí)驗(yàn)效果，B項(xiàng)錯(cuò)．如果改用鋁箔，由于鋁核的質(zhì)量仍遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，散射現(xiàn)象仍然會(huì)發(fā)生，C項(xiàng)錯(cuò)．空氣的流動(dòng)及空氣中有許多漂浮的微粒，會(huì)對α粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，實(shí)驗(yàn)裝置是放在真空中進(jìn)行的，D項(xiàng)錯(cuò)．正確選項(xiàng)為A.]3．BCD[原子核帶正電，與α粒子間存在庫侖力，當(dāng)α粒子靠近原子核時(shí)受庫侖力而偏轉(zhuǎn)，故B對，A錯(cuò)；由于原子核非常小，絕大多數(shù)粒子經(jīng)過時(shí)離核較遠(yuǎn)，因而運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變，只有離核較近的α粒子受到的庫侖力較大，方向改變較多，故C、D對．]4．ABD[原子中心有一個(gè)原子核，它集中了幾乎原子的全部質(zhì)量和所有的正電荷，電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)．]5．B[α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥，故A、C錯(cuò)誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功，速度減小，同理當(dāng)α粒子遠(yuǎn)離金原子時(shí)斥力做正功，速度增大，故D錯(cuò)誤．]6．AD7.D8．ABC[電子的質(zhì)量很小，和α粒子作用時(shí)，對α粒子運(yùn)動(dòng)的影響極其微小，A正確．α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子核的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量集中在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，所以B、C正確，D錯(cuò)誤．]9．D[盧瑟福設(shè)計(jì)的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是為了探究原子內(nèi)電荷的分布，并非為了驗(yàn)證湯姆孫模型是錯(cuò)誤的，A錯(cuò)誤；盧瑟福并不是認(rèn)識到“棗糕模型”的錯(cuò)誤后提出的“核式結(jié)構(gòu)”理論，B錯(cuò)誤；盧瑟福做了α粒子散射實(shí)驗(yàn)后，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而提出了“核式結(jié)構(gòu)”理論，C錯(cuò)誤，D正確．]10．大6.9×106解析設(shè)α粒子的速度為v，Ek＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(\f(2Ek,m))＝eq\r(\f(2×1×106×1.6×10－19,4×1.67×10－27))m/s≈6.9×106m/s本題主要考查了α粒子散射實(shí)驗(yàn)及動(dòng)能的表達(dá)式Ek＝eq\f(1,2)mv2，旨在考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度．11.eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr))解析氫原子核與核外電子間的庫侖力提供電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力，即eq\f(ke2,r2)＝meq\f(v2,r)，v＝eq\r(\f(ke2,mr)).電子繞核運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為：T＝eq\f(2πr,v)＝2πreq\r(\f(mr,ke2))將電子繞核運(yùn)動(dòng)等效為一環(huán)形電流，則I＝eq\f(e,T)＝eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr))12．6.6×1015Hz9.01×1022m/s2解析設(shè)原子