1、第2节原子的核式结构模型目标定位1.了解粒子散射实验的实验装置、实验原理和实验现象.2.理解卢瑟福的原子核式结构模型一、粒子散射实验1实验装置(如图1)：图12实验方法用由放射源发射的粒子束轰击金箔，利用荧光屏接收，探测通过金箔后的粒子分布情况3实验结果绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被原路弹回，粒子被反射回来的概率竟然有.二、卢瑟福原子模型1核式结构模型原子内部有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷以及几乎全部的质量都集中在原子核内，带负电的电子绕核运动原子的核式结构模型又被称为行星模型2原子的大小：(1)
2、原子直径数量级：1010 m.(2)原子核直径数量级：1015 m.一、对粒子散射实验的理解1装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图2所示 图22现象：(1)绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进(2)少数粒子发生较大的偏转(3)极少数粒子偏转角度超过90，有的几乎达到180.3注意事项：(1)整个实验过程在真空中进行(2)粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，粒子才能穿过4汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射【例1】 (多选)如图3为卢瑟福所做的粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是()图3A相同时间内在A时观察到屏上
3、的闪光次数最多B相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少D放在C、D位置时屏上观察不到闪光答案AC解析在卢瑟福粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，绝大多数粒子仍沿原来的方向前进，故A正确；少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子偏转角度大于90，极个别粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错，C对借题发挥解决粒子散射实验问题的技巧1熟记实验装置及原理2理解建立核式结构模型的要点(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变(2)汤姆孙的原子模型不能解释粒子的大角度散射(3)少数粒子发生了大角度
4、偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用(4)绝大多数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，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内针对训练1(多选)图4用粒子撞击金原子核发生散射，图4中关于粒子的运动轨迹正确的是()Aa BbCc Dd答案CD解析粒子受金原子核的排斥力，方向沿两者的连线方向，运动轨迹弯向受力方向的一侧，A、B均错误；离原子核越近，粒子受到的斥力越大，偏转越大，C、D正确二、卢瑟福原子核式结构模型1内容：在原子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核内，带负
5、电的电子在核外空间绕核旋转2对粒子散射实验现象的解释(1)当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转(2)只有当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少(3)如果粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180，这种机会极小，如图5所示 图53数量级：原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 m【例2】下列对原子结构的认识中，错误的是()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，向心力为库仑力C原子的全部正电荷都集中在原子核里D原子核直径的数量级大约为101
6、0 m答案D解析卢瑟福粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆孙模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为1015 m，而原子直径的数量级为1010 m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.针对训练2在卢瑟福粒子散射实验中，只有少数粒子发生了大角度偏转，其原因是()A原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里B正电荷在原子内是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子的质量在原子核内是均匀分布的答案A解析原子的核式结构正是建立在粒子散射实验结果基础上的，C、D的说
7、法没有错，但与题意不符粒子散射实验的理解1在粒子的散射实验中，使少数粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对粒子的()A万有引力 B库仑力C磁场力 D核力答案B2英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是()答案D解析粒子散射实验的原因是粒子与金原子核间存在库仑斥力，因此仅有D图正确原子的核式结构模型3(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有()A原子的中心有个核，叫原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内
8、D带负电的电子在核外绕着核旋转答案ACD解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B选项错误，A、C、D选项正确4(多选)卢瑟福对粒子散射实验的解释是()A使粒子产生偏转的主要是原子中电子对粒子的作用力B使粒子产生偏转的力是库仑力C原子核很小，粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进D能发生大角度偏转的粒子是穿过原子时离原子核近的粒子答案BCD解析原子核带正电，与粒子间存在库仑力，当粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错，B对
9、；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对.(时间：60分钟)题组一对粒子散射实验的理解1关于粒子散射实验装置的描述，下列说法中正确的是()A实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B金箔的厚度对实验无影响C如果不用金箔改为铝箔，就不会发生散射现象D实验装置放置在空气中和真空中都可以答案A解析实验用的器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜，放大镜可以在水平面内转动不同的方向，对散射的粒子进行观察，A对；实验用的金箔的厚度极小，如果厚度增大，粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验结果，B错；如果改用铝
10、箔，铝的原子核的电量仍然大粒子很多，当粒子靠近铝原子核时，库仑斥力仍然很大，散射实验现象仍能够发生，C错；空气的流动和尘埃对粒子的运动产生较大影响，且粒子在空气中由于电离作用，只能前进很短距离，使实验无法进行，故实验装置是放在真空中进行的，D错2卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用粒子轰击金箔，实验中发现粒子()A全部穿过或发生很小偏转B绝大多数沿原方向穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D全部发生很大偏转答案B解析卢瑟福的粒子散射实验结果是绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且
11、有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180，故选项B正确，选项C、D错误3在粒子散射实验中，使粒子散射的原因是()A粒子与原子核外电子碰撞B粒子与原子核发生接触碰撞C粒子发生明显衍射D粒子与原子核的库仑斥力作用答案D解析粒子与原子核外电子的作用是很微弱的，由于原子核的质量和电荷量很大，粒子与原子核很近时，库仑斥力很强，足可以使粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使粒子散射的原因是库仑斥力，D对4如图所示，X表示金原子核，粒子射向金箔被散射，若它们的入射时的动能相同，其偏转轨迹可能是图中的() 答案D解析粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨迹弯曲的就越小，故D对5在粒子穿过金箔
12、发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是()A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粒子一直受到原子核的斥力作用C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粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案B解析粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；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，故D错误6(多选)根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型图1中虚线表示原子核所形成的电场等势面，实线表示一个粒子的运动轨迹在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是()图1A电场力在ab过程中做负功，bc过程中做正功，
13、但总功等于零B加速度先变大，后变小Ca、c两点的动能不相等D其动能与电势能的和不变答案ABD解析粒子与原子核之间的力为库仑斥力，从ab库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从bc库仑力做正功，动能增加，且ab与bc库仑力所做的总功为0，则a、c两点的动能相等，因此A正确，C错；因为只有电场力做功，故动能与电势能之和不变，故D正确；粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从ac加速度先增大后减小，B正确题组二卢瑟福的核式结构模型7卢瑟福的粒子散射实验的结果显示了下列哪些情况()A原子内存在电子B原子的大小为1010 mC原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上D原子的全部正电荷和几乎全部质量都
14、集中在原子核内答案D解析根据粒子散射实验现象，绝大多数粒子穿过金箔后沿原来方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90，可知C错，A与题意不符；而实验结果不能判定原子的大小为1010 m，B错，故选D.8(多选)粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，粒子符合下列哪种情况()A动能最小B势能最小C粒子与金原子核组成的系统的能量最小D所受金原子核的斥力最大答案AD解析粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒根据库仑定律，距离最近时，斥力最大9速度为107 m/s的粒子从很远的地方飞来，与铝原子核发生对心碰撞，若粒
15、子的质量为4m0，铝核的质量为27m0，它们相距最近时，铝核获得的动能是原粒子动能的多少？答案解析在粒子和铝原子核发生对心碰撞后，当二者速度相同时相距最近，在粒子靠近过程中，由动量守恒得mv0(mm铝)v共，所以v共10已知电子质量为9.11031kg，带电荷量为1.61019 C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.531010m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流答案2.19106 m/s2.181018 J1.531016 s1.05103 A解析由卢瑟福的原子模型可知：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k ，得ve 1.61019m/s2.19106 m/s；其动能Ekmv29.11031(2.19106)2J2.181018 J；运动周期T s1.531016 s；电子绕核运动形成的等效电流IA1.05103 A