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第二节原子的结构1．下列说法正确的是()A．汤姆生发现了电子并测出电子的电荷量B．稀薄气体导电可以看到辉光现象C．阴极射线是一种电磁波D．以上说法都不对【答案】B【解析】汤姆生发现了电子，但电子的电荷量是由密立根油滴实验测出的，A错误．稀薄气体被电离可以导电，产生辉光现象，B正确．阴极射线是带负电的粒子流，即电子，C错误．2.借助阴极射线管，我们看到的是()A.每个电子的运动轨迹B.所有电子整体的运动轨迹C.真实的电子D.错误的假象【答案】B【解析】阴极射线管中不能看到每个电子的运动轨迹，借助阴极射线管，我们看到的是电子束的运动轨迹，即所有电子整体的运动轨迹，B选项正确.3．关于电荷量，下列说法错误的是()A．物体的带电荷量可以是任意值B．物体的带电荷量只能是某些值C．物体的带电荷量的最小值是1.6×10－19CD．一个物体带上1.6×10－9C的正电荷，这是它失去1010个电子的缘故【答案】A【解析】由于电子是组成物质的比原子更基本的单元，所带电荷量为单独存在的最小单位，因此带电物体的带电荷量应为电子电荷量的整数倍．由此可知，B、C、D正确，故选A．4．(2018年天津名校模拟)如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图．如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是()A．电子枪发射能力减弱，电子数减少B．加速电场的电压过低，电子速率偏小C．偏转线圈局部短路，线圈匝数减少D．偏转线圈电流过大，偏转磁场增强【答案】C【解析】如果发现电视画面幅度比正常时偏小，是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径增大所致．而电子在磁场中偏转时的半径r＝mvqB.电子枪发射能力减弱，电子数减少，而运动的电子速率及磁场不变，因此不会影响电视画面偏大或小，所以A错误；当加速电场电压过低，电子速率偏小，则会导致电子运动半径减小，从而使偏转角度增大，导致画面比正常偏大，故B错误；当偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少，导致偏转磁场减小，从而使电子运动半径增大，所以导致画面比正常偏小，故C正确；当偏转线圈电流过大，偏转磁场增强，会导致电子运动半径变小，所以导致画面比正常偏大，故D错误．一、α粒子散射实验1．实验方法：用α粒子放射源放射的α粒子束轰击________，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的α粒子________情况．2．实验结果：____________α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，但有________α粒子发生了较大的偏转，________α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.金箔分布绝大多数少数极少数二、原子的核式结构的提出1．卢瑟福的原子核式结构模型原子的中心有一个带正电的________，它几乎集中了原子的__________，而电子则在核外空间__________．2．核式结构模型能够对α粒子散射结果解释．三、原子核的大小原子核的半径约为_________________，原子半径大约是________m.原子核全部质量绕核旋转10－15～10－14m10－10卢瑟福做α粒子散射实验时利用的金箔，若用铝箔做该实验，实验现象是比金箔明显还是不明显呢？为什么？【答案】现象不明显，原因是铝的原子核比金原子核小很多，很难观察到大角度偏转的α粒子．1．实验装置(如图所示)由放射源、金箔、荧光屏等组成．α粒子散射实验2．实验注意事项(1)整个实验在真空中进行．(2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能很容易穿过．(3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金箔．3．实验观察结果α粒子穿过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，少数发生较大的偏转，偏转的角度超过90°，有的甚至几乎达到180°.例1α粒子散射实验结果表明()A．原子中绝大部分体积是原子核B．原子中全部正电荷都集中在原子核上C．原子内有中子D．原子的质量几乎全部都集中在原子核上解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔时其运动方向基本不变，只有少数α粒子发生较大角度的偏转，这说明原子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中在一个很小的核上，这个核就叫原子核．原子核很小，只有少数α粒子在穿过金箔时接近原子核，受到较大库仑力而发生偏转；而绝大多数α粒子在穿过金箔时，离原子核很远，所受库仑斥力很小，故它们的运动方向基本不变．所以本题正确选项为B、D.答案：BD【题后反思】原子核的直径约为原子直径的十万分之一，在原子中，原子核很小，原子的绝大部分空间是空的，带负电的电子就在核外空间中绕核旋转．1.(2018年济南名校质检)卢瑟福α粒子散射实验装置如图所示，荧光屏和显微镜一起转至图中的A、B、C、D四个位置时，相同时间在荧光屏上观察到的闪光次数()A．在A位置最多B．在B位置最多C．在C位置最少D．在D位置观察不到闪光【答案】A【解析】放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多．说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A正确．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少．说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误．放在C位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少．说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故C错误．放在D位置时，屏上可以观察到闪光，只不过很少很少．说明很少很少射线发生大角度的偏折，故D错误.1．对α粒子散射实验的思考α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆生的原子结构模型：带正电的部分均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多，α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来这一不可思议的现象一样．卢瑟福通过分析，否定了汤姆生的原子结构模型，提出了核式结构模型．卢瑟福的核式结构学说2．卢瑟福的科学推理卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外的空间运动．按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象．如图所示．按照这个模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转．3．原子的核式结构模型在原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．例2已知电子质量为9.1×10－31kg，带电荷量为－1.6×10－19C，氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10m，求电子绕核运动的线速度、动能、周期和形成的等效电流．解析：由卢瑟福的原子结构模型可知：电子绕核做圆周运动，所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供．根据mv2r＝ke2r2，得v＝ekrm＝1.60×10－19×9×1090.53×10－10×9.1×10－31m/s≈2.19×106m/s，其动能Ek＝12mv2＝ke22r＝9×109×1.62×10－382×0.53×10－10J＝2.17×10－18J，运动周期：T＝2πrv＝2×3.14×0.53×10－102.19×106s≈1.52×10－16s，电子绕核运动形成的等效电流I＝qt＝eT＝1.6×10－191.52×10－16A≈1.05×10－3A．答案：2.19×106m/s2.17×10－18J1.52×10－16s1．05×10－3A【题后反思】在卢瑟福核式结构的模型中，电子在原子核对其库仑力的作用下做匀速圆周运动．依据匀速圆周运动的求解方法，即可解答速度、周期、动能、等效电流等问题．有关原子核式结构的力电综合问题，在高中阶段只能应用经典物理理论求解，有很大的局限性，真正揭示微观粒子的规律要用全新的物理理论——量子物理．2．(2019年保山期末)关于原子和原子核的结构，下列说法正确的是()A．汤姆生发现了电子，并测量出了电子的电量，从而认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的B．卢瑟福通过α粒子散射实验得到这样的结论：电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，并且电子的轨道是量子化的C．卢瑟福通过实验验证了质子和中子的存在，质子和中子是原子核的组成部分，统称为核子D．玛丽·居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥·居里夫妇发现了人工放射性同位素【答案】D【解析】汤姆生发现了电子，美国物理学家罗伯特·密立根通过油滴实验测量出电子的带电量，故A错误．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究确立了原子的核式结构模型，认为电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动；玻尔认为氢原子能级是分立的，即电子的轨道是量子化的，故B错误.1919年英国物理学家卢瑟福通过对α粒子轰击氮原子核实验的研究，首次完成了人工核转变，发现了质子，并猜测“原子核是由质子和中子组成的”；查德威克通过原子核人工转变的实验发现了中子，故C错误．玛丽·居里夫妇发现了天然放射性元素镭，约里奥·居里夫妇发现了人工放射性同位素，故D正确．