第13.2節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型（原卷版）

第十三章原子結(jié)構(gòu)13.2原子的核式結(jié)構(gòu)模型??目標(biāo)導(dǎo)航知識(shí)要點(diǎn)難易度1.α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置和觀察結(jié)果2.核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容3.α粒子的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律：加速度、動(dòng)能、勢(shì)能變化規(guī)律★★★

★★★??知識(shí)精講一、原子的“棗糕模型”湯姆孫的“棗糕模型”二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后沿原方向前進(jìn)；②少數(shù)α粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；③極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，個(gè)別甚至被彈回。實(shí)驗(yàn)解釋：少數(shù)α粒子出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)，是需要很強(qiáng)的相互作用力的，說明原子的大部分質(zhì)量和電荷集中到很小的核上。又因?yàn)榻^大部分α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)部很空的。能量變化：α粒子和原子核都帶正電，α粒子在碰撞過程中，原子核對(duì)α粒子先做負(fù)功后做正功，α粒子電視能先增大后減小，動(dòng)能先減小后增大。例1．（多選）盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說包含的內(nèi)容有（）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．原子的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)例2．如圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，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，下述說法中正確的是（）A．放在C位置時(shí)屏上觀察不到閃光B．放在D位置時(shí)屏上能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少C．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)最少D．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)多例3．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。如圖所示為α粒子散射圖，圖中實(shí)線表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．圖中大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子的電勢(shì)能先減小后增大B．圖中的α粒子反彈是因?yàn)棣亮Ｗ优c原子核發(fā)生了碰撞C．絕大多數(shù)α粒子沿原方向繼續(xù)前進(jìn)說明了帶正電的原子核占據(jù)原子的空間很小D．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，還可以知道原子核由質(zhì)子和中子組成三、原子核式結(jié)構(gòu)與經(jīng)典理論之間的矛盾1.經(jīng)典理論與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果的兩點(diǎn)矛盾：(1)在核式結(jié)構(gòu)模型中，電子受原子核的庫侖引力作用繞原子核旋轉(zhuǎn)，因此這種運(yùn)動(dòng)必有加速度。根據(jù)經(jīng)典理論，做加速運(yùn)動(dòng)的電荷將向外輻射電磁波。而這種電磁輻射將導(dǎo)致電子繞核運(yùn)動(dòng)的能量減少，從而使電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑減小，直至電子沿螺旋線落入原子核，因此原子是不穩(wěn)定的，但這顯然與事實(shí)不符。(2)根據(jù)經(jīng)典理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)所輻射的電磁波頻率應(yīng)該等于電子繞核運(yùn)動(dòng)的頻率。隨著電子繞核運(yùn)動(dòng)軌道半徑的連續(xù)減小，原子向外輻射的電磁波頻率連續(xù)增大，原子發(fā)光的光譜(稱為原子光譜)應(yīng)該包含一系列連續(xù)變化的頻率，而原子光譜卻是由些不連續(xù)的亮線組成的。2.以上矛盾導(dǎo)致量子理論的誕生。??考點(diǎn)題型題型01α粒子散射實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果例4．盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)得出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，帶電粒子打到光屏上就會(huì)產(chǎn)生光斑，為驗(yàn)證粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論，現(xiàn)在1、2、3、4四處放置帶有熒光屏的顯微鏡，則這四處位置一段時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是（）A．1605、35、11、1 B．1242、1305、723、203C．2、10、655、1205 D．1232、1110、733、203題型02α粒子散射實(shí)驗(yàn)中粒子的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律例5．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。如圖是α粒子散射實(shí)驗(yàn)的圖景。圖中實(shí)線表示α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。其中沿軌跡2運(yùn)動(dòng)的α粒子在b點(diǎn)時(shí)距原子核最近。下列說法不正確的是（）A．絕大多數(shù)α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡類似軌跡1，說明原子中絕大部分是空的B．發(fā)生超過90°大角度偏轉(zhuǎn)的α粒子是極少數(shù)的C．沿軌跡2運(yùn)動(dòng)的α粒子的加速度先增大后減小D．沿軌跡2運(yùn)動(dòng)的α粒子的電勢(shì)能先減小后增大??鞏固練習(xí)1．下列關(guān)于原子模型及其建立過程敘述正確的是（）A．陰極射線是電子流，湯姆孫測(cè)出了電子的比荷，并精確測(cè)定了電子電荷量B．湯姆孫認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布于球內(nèi)，電子鑲嵌其中;該理論無法解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象，后被盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型所取代C．通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算出原子核尺度數(shù)量級(jí)為1010mD．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)指出原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的區(qū)域—原子核2．1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用粒子轟擊金箔，研究粒子被散射的情況，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)是由于它跟電子發(fā)生了碰撞B．在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)C．粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量D．通過粒子散射實(shí)驗(yàn)還可以估計(jì)原子核半徑的數(shù)量級(jí)是3．（多選）關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析，下列說法正確的是（）A．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明正電荷在原子內(nèi)分布均勻，受到原子核的排斥力平衡B．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明這些α粒子受到原子核的排斥力很小，原子內(nèi)大部分空間是空的C．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明這些α粒子受到原子核的排斥力比較大，原子幾乎全部質(zhì)量和全部正電荷集中在原子內(nèi)很小空間D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明這些α粒子受到原子核外電子很大的排斥力4．盧瑟福指導(dǎo)他的助手進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗(yàn)所用儀器的示意圖如圖所示。放射源發(fā)射的α粒子打在金箔上，通過顯微鏡觀察散射的α粒子。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的角度甚至大于90°，于是，盧瑟福大膽猜想（）A．原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10mB．原子核內(nèi)存在質(zhì)子和中子C．原子內(nèi)部有體積很小、質(zhì)量很大的核D．造成α粒子偏轉(zhuǎn)的主要原因是它受到了原子中電子的作用5．α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因?yàn)椋ǎ〢．α粒子與電子根本無相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉腃．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì)D．電子很小，α粒子碰撞不到電子6．（多選）在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果一個(gè)粒子跟金箔中的電子相碰，下列說法正確的是（）A．粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn) B．粒子不會(huì)發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C．粒子可能被彈回 D．粒子能量幾乎不變7．（多選）如圖所示為盧瑟福和他的同事們做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)觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是（）A．放在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B．放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光C．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象肯定了湯姆孫的“棗糕模型”D．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型8．圖是盧瑟福為解釋粒子散射實(shí)驗(yàn)而提出的情境。占金原子質(zhì)量絕大部分的原子核集中在很小的空間范圍，曲線表示粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是（）A．越接近原子核的粒子發(fā)生散射時(shí)的偏轉(zhuǎn)角越小B．電子質(zhì)量約為粒子質(zhì)量的，因此電子對(duì)粒子速度的影響可以忽略C．由該實(shí)驗(yàn)可以得出粒子與金原子核一定帶異種電荷D．若實(shí)驗(yàn)中換用輕金屬笛片，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的粒子將會(huì)增多9．（多選）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。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。下列說法正確的是（）A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時(shí)受到的庫侖斥力較大C．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中電勢(shì)能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角度偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小10．（多選）英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說。如圖所示，O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中能正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是（）A．B．C． D．1