新步步高学年高二物理人教版选修35导学案第十八章 12 电子的发现 原子的核式结构模型Word格式文档下载.docx

1、汤姆孙让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转情况，证明了它的本质是带负电的粒子流并求出了其比荷4密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷电子电荷量一般取e1.61019_C，电子质量me9.11031_kg.二、粒子散射实验阅读课本“粒子散射实验”，回答下列问题：（1）什么是粒子？（2）粒子散射实验装置由几部分组成？实验过程是怎样的？（3）粒子散射实验的实验现象是什么？答案（1）粒子（He）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，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍（2）实验装置：粒子源：钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能粒

2、子，带两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍金箔：特点是金原子的质量大，且易延展成很薄的箔放大镜：能绕金箔在水平面内转动荧光屏：荧光屏装在放大镜上整个实验过程在真空中进行金箔很薄，粒子很容易穿过实验过程：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粒子有库仑力的作用，一些粒子会改变原来的运动方向带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的粒子的数目（3）粒子散射实验的实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90.1粒子散射实验装置由粒子源、金箔、放大镜、荧光屏等几部分组成，实验

3、时从粒子源到荧光屏这段路程应处于真空中2实验现象：3粒子散射实验的结果用汤姆孙的“枣糕模型”无法解释4卢瑟福的核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动三、原子核的电荷与尺度1原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与原子内含有的电子数相等，非常接近它们的原子序数2原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就等于原子核中的质子数3原子核的大小：原子核半径R的数量级为1015m，而整个原子半径的数量级是1010m.因而原子内部十分“空旷”一、对阴极射线的认识例1阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，

4、在其间的高电压下加速飞向阳极，如图2所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为（）图2A平行于纸面向左 B平行于纸面向上C垂直于纸面向外 D垂直于纸面向里解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，为使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确答案C二、带电粒子比荷的测定例2为求得电子的比荷，设计实验装置如图3所示其中两正对极板M1、M2之间的距离为d，极板长度为L.若M1、M2之间不加任何电场或磁场，可在荧光屏上P点观察到一个亮点图3在M1、M2两极板间加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，使

5、荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U.保持电压U不变，对M1、M2区域再加一个大小、方向合适的磁场B，使荧光屏正中心处重现亮点（1）外加磁场方向如何？（2）请用U、B、L等物理量表示出电子的比荷解析（1）加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外（2）当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M2靠近荧光屏端的边缘，则（）2，.由电场力等于洛伦兹力得Bqv解得v将式代入式得答案（1）磁场方向垂直纸面向外（2）三、粒子散射实验及原子的核式结构模型例3如图4所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意

6、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粒子在各个角度的散射情况下列说法中正确的是（）图4A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B在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析粒子散射实验现象：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子有大角度散射所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确例4在卢瑟福粒子散射实验中，只有少数粒

7、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的说法没有错，但与题意不符答案A电子的发现原子的核式结构模型1（对阴极射线的认识）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汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量答案AD解析阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确由于电子

8、带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确2（带电粒子比荷的测定）关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是（）A密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一答案B3（对粒子散射实验的理解）X表示金原子核，粒子射向金核被散射

9、，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的（）答案D解析粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确4（原子的核式结构模型）关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是（）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的向心力是原子核对它的库仑力C原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D原子核的半径的数量级是1010m答案AB解析因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力引提供向心力，B正确；原子核半径的数量级是1015m，原子半径的数量级是

10、1010m，D错误题组一对阴极射线的认识1关于阴极射线的性质，判断正确的是（）A阴极射线带负电B阴极射线带正电C阴极射线的比荷比氢原子比荷大D阴极射线的比荷比氢原子比荷小答案AC解析通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确2. 如图1所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则（）A导线中的电流由A流向BB导线中的电流由B流向AC如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中电流的方向来实现D电子的径迹与AB中电流的方向无关答案BC解析阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向

11、里；由安培定则判断AB中电流的方向由B流向A.电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变3阴极射线管中的高电压的作用（）A使管内气体电离B使管内产生阴极射线C使管内障碍物的电势升高D使电子加速题组二比荷的测定4密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性如图2所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q_.答案解析由平衡条件得mgq，解得q5汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷（电子电荷量与质量之比），其实验原理如图3所示电子流平行于极板射入，当极板P、P间同时存

12、在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流不发生偏转；当极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角rad.已知极板长L3.0102 m，电场强度大小为E1.5104 V/m，磁感应强度大小为B5.0104 T，求电子的比荷答案1.331011 C/kg解析无偏转时，有eEevB只存在磁场时，有evBm （或r），由几何关系得偏转角很小时，r联立并代入数据得1.331011 C/kg.题组三粒子散射实验及原子的核式结构模型6在粒子散射实验中，关于选用金箔的原因下列说法不正确的是（）A金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔B金核不带电C金原子核质量大，被粒子轰击后

13、不易移动D金核半径大，易形成大角度散射7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，并且有极少数粒子偏转角超过了90，有的甚至被弹回，故选项B正确，C、D错误8卢瑟福在解释粒子散射实验的现象时，不考虑粒子与电子的碰撞影响，这是因为（）A粒子与电子之间有相互排斥，但斥力很小，可忽略B粒子虽受电子作用，但电子对

14、粒子的合力为零C电子体积极小，粒子不可能碰撞到电子D电子质量极小，粒子与电子碰撞时能量损失可忽略解析粒子与电子间有库仑引力，电子的质量很小，粒子与电子相碰，运动方向不会发生明显的改变，所以粒子和电子的碰撞可以忽略A、B、C错，D正确9在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的运动轨迹如图4中实线所示图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域不考虑其他原子核对该粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是（）A可能在区域 B可能在区域C可能在区域 D可能在区域解析粒子带正电，原子核也带正电，对靠近它的粒子产生斥力，故原子核不会在区域；如原子核在、区域，粒子会向区域偏转；如原子核在区域，可能会出现题图所示的轨迹，故应选A.