2022版新教材物理人教版选择性必修第三册基础训练：第四章第3节原子的核式结构模型含解析

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1.如图所示是阴极射线管示意图。接通电源后，阴极射线由阴极沿
x
轴方向射出，在荧光屏
上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（
z
轴负方向）偏转，在下列措施中可采用
的是( )
A. 加一磁场，磁场方向沿
z
轴负方向
B. 加一磁场，磁场方向沿
y
轴正方向
C. 加一电场，电场方向沿
z
轴负方向
D. 加一电场，电场方向沿
y
轴正方向
答案：
B
解析：若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿
y
轴正方向；若加电场，因电子向下
偏转，则电场方向沿
z
轴正方向。
2.（多选）（2021 宁夏海原一中高二期末）下图是卢瑟福的
粒子散射实验装置示意图，
在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的
α
粒子从铅盒的小孔射出，形成很细
的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A. 该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B. 该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C.
α
粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D. 只有少数的
α
粒子发生大角度偏转
答案：
A
;
D
解析：
粒子散射实验的内容：绝大多数
α
粒子几乎不发生偏转；少数
α
粒子发生了较大的
角度偏转；极少数
粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过
90∘
，有的甚至几乎达到
180∘
，
被反弹回来），是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，
A
项正确；
粒子散射实验，
卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，
B
项错误；
发生
α
粒子偏转现象，主要是由于
α
粒子和原子核发生相互作用的结果，
C
项错误；绝大多
数
粒子几乎不发生偏转；少数
α
粒子发生了较大的角度偏转，
D
项正确。
3.（多选）（2021 安徽马鞍山和县二中高二开学考试）关于卢瑟福的
α
粒子散射实验和原
子的核式结构模型，下列说法中正确的是( )
A. 绝大多数
α
粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进
B. 只有少数
α
粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个
很小的核上
C. 卢瑟福依据
α
粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论
D. 卢瑟福的“核式结构模型”说明原子内部存在带负电的电子
答案：
A
;
B
;
C
解析：粒子散射实验的内容是：绝大多数
α
粒子几乎不发生偏转；少数
α
粒子发生了较大的
角度偏转；极少数
粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过
90∘
，有的甚至几乎达到
180∘
，
被反弹回来），故
A
项正确；
α
粒子散射实验中，只有少数
α
粒子发生大角度偏转说明三点：
一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的
体积很小，故
B
项正确；卢瑟福依据
α
粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，
故
C
项正确；卢瑟福的“核式结构模型”否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，但
不能说明原子内部存在带负电的电子，故
D
项错误。
素养视角
教材拓展
密立根油滴实验
（1）实验装置：如图所示
① 两块水平放置的平行金属板
A
、
B
与电源相接，使上板带正电，下板带负电。油滴从喷
雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。
②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的
作用下下降。观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察。
（2）实验方法
① 两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度
E
。但是
由于油滴太小，其质量很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测
量油滴的质量。没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油
滴的阻力（空气给油滴的阻力与速度的关系满足
f=kv
）而使油滴匀速下落，可测得速度
v1
。
② 再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度
v2
匀速运动时，油滴所
受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量。
（3）实验结论
带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得
了其最小值即电子所带的电荷量
e
。
素养演练
1.密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板与电源正负极相连，板间电压为
U
，形成竖直向下场强为
E
的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电
荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮的油滴的质量为
m
，
则下列说法正确的是( )
A. 悬浮油滴带正电
B. 悬浮油滴的电荷量为
mg
U
C. 增大电场强度，悬浮油滴将向上运动
D. 油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍
答案：
C
解析：油滴受竖直向下的重力和竖直向上的电场力作用而悬浮，则悬浮油滴带负电，由
qE=mg
得
q=mg
E
，故
A
、
B
项错误；增大场强，则悬浮油滴所受电场力增大，合力向上，
故油滴将向上运动，
C
项正确；油滴的电荷量一定是电子电荷量的整数倍，
D
项错误。
2.如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金
属板间距为
d
。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴
室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板
间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度
v1
竖直向下匀速运动；当上板
带正电，下板带负电，两板间的电压为
U
时，带电油滴恰好能以速度
v2
竖直向上匀速运动。
已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为
ρ
，已测量出
油滴的直径为
D
（油滴可看作球体，球体体积公式
V=1
6π D3¿
，重力加速度为
g
。
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