核式结构模型

【过关训练】 1.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论 是( ) A.原子中心有一个很小的原子核 B.原子核是由质子和中子组成的 C.原子质量几乎全部集中在原子核内 D.原子的正电荷全部集中在原子核内
【解析】选B。卢瑟福原子核式结构模型是原子全部正 电荷和几乎全部质量都集中在原子内部一个很小的核 上,带负电的电子绕原子核高速旋转,质量几乎忽略不 计,所以可以得出选项A、C、D,对于原子核是由质子和 中子组成的结论是涉及原子核的结构,与核式结构无关, 核式结构说的是原子结构,不是原子核结构,选项B错。
(3)实验现象表明原子绝大部分是空的,原子的几乎全 部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的 核上,否则,α粒子大角度散射是不可能的。
4.原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释: (1)当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的 斥力很小,α粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无 挡,运动方向改变很小。因为原子核很小,所以绝大多 数α粒子不发生偏转。
3.大角度偏转的实验现象分析: (1)由于电子质量远小于α粒子质量,所以电子不可能 使α粒子发生大角度偏转。
(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的 部分。按照汤姆孙原子模型,正电荷在原子内是均匀分 布的,α粒子穿过原子时,它受到的两侧斥力大部分抵 消,因而也不可能使α粒子发生大角度偏转,更不能使 α粒子反向弹回,这与α粒子散射实验相矛盾。
核式结构
枣糕模型
原子内部是非常空旷的,正 原子是充满了正电荷的 电荷集中在一个很小的核里 球体
电子绕核高速旋转
电子均匀嵌在原子球体 内
3.原子内的电荷关系:原子核的电荷数与核外的电子数 相等,非常接近原子序数。 4.原子核的组成:原子核由质子和中子组成,原子核的 电荷数等于原子核的质子数。 5.原子核的大小:原子的半径数量级为10-10 m,原子核 半径的数量级为10-15 m,原子核的半径只相当于原子半 径的十万分之一,体积只相当于原子体积的10-15。
A.动能先增大,后减小 B.电势能先减小,后增大 C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零 D.加速度先变小,后变大
【解析】选C。α粒子从a到b电场力做负功,速度减小, 动能减小,电势能增大。从b到c电场力做正功,α粒子 的速度增大,动能增大,电势能减小,加速度应先变大, 后变小。正确选项应为C。
【典题通关】 【典例】(多选)关于原子核式结构理论说法正确的 是( ) 世纪金榜导学号19892052
A.是通过发现电子现象得出来的 B.原子的中心有个核,叫作原子核 C.原子的正电荷均匀分布在整个原子中 D.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核 里,带负电的电子在核外旋转
【解析】选B、D。原子的核式结构模型是在α粒子的 散射实验结果的基础上提出的,A错误。原子中绝大部 分是空的,带正电的部分集中在原子中心一个很小的范 围,称为原子核,B正确,C错误。原子核集中了原子全部 正电荷和几乎全部质量,带负电的电子在核外旋转,D正 确。
பைடு நூலகம்
2.否定汤姆孙的原子结构模型: (1)质量远小于原子的电子,对α粒子的运动影响完全 可以忽略,不应该发生大角度偏转。
(2)α粒子在穿过原子时,受到各方向正电荷的斥力基 本上会相互平衡,对α粒子运动方向的影响不会很大, 也不应该发生大角度偏转。 (3)α粒子的大角度偏转,否定汤姆孙的原子结构模型。
【解析】选C。α粒子散射实验现象:绝大多数α粒子 沿原方向前进,少数α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,选项A、B错 误;α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力 的作用,选项D错误,C正确。
考查角度2 α粒子散射实验中α粒子的受力和能量 转化问题 【典例2】如图所示,根据α粒子散射实验,卢瑟福提出 了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成 的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹。在 α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 ( ) 世纪金榜导学号19892051
提示:(1)α粒子受到了很大的库仑力作用,并且这种库仑 力对α粒子又不平衡,从而导致α粒子发生大角度散射。 (2)原子中间有一个很小的核,电子在核外运动。
【归纳总结】 1.实验背景:α粒子散射实验是卢瑟福指导他的学生做 的一个著名的物理实验,实验的目的是想验证汤姆孙原 子模型的正确性,实验结果却成了否定汤姆孙原子模型 的有力证据。在此基础上,卢瑟福提出了原子核式结构 模型。
二、卢瑟福的核式结构模型
1.核式结构模型:1911年由卢瑟福提出,原子中带正电 的部分体积很小,但几乎占有全部_质__量__,电子在正电体 的外面_运__动__。
2.原子核的电荷与尺度:
质子 中子 A
10-15m
10-10m
原子序数
【思考辨析】 1.α粒子就是氦原子。 ( ) 2.α粒子带有一个单位的正电荷,质量为氢原子质量 的2倍。 ( ) 3.α粒子散射实验证实了汤姆孙的枣糕式原子模 型。 ( )
【解析】选B。α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;α粒子在靠近金原子核时 斥力做负功,速度减小,远离时做正功,速度增大,故D错 误。
知识点二 原子的核式结构模型与原子核的组成 探究导入: 如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景。
(1)为什么绝大多数的α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 原来运动方向前进? (2)为什么少数的α粒子穿过金箔后,发生了大角度的 偏转?
(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大 的库仑力作用,发生大角度偏转,而这种机会很少,所以 有少数粒子发生了大角度偏转。
(3)如果α粒子正对着原子核射来,偏转角几乎达到 180°,这种机会极少,如图所示,所以极少数粒子的偏 转角度甚至大于90°。
【易错提醒】 (1)α粒子与原子核之间的万有引力远小于二者之间的 库仑斥力,因而可以忽略不计。 (2)在处理α粒子等微观粒子时一般不计重力。
【过关训练】 1.X表示金原子核,α粒子射向金核被散射,若它们入射 时的动能相同,其偏转轨道可能是图中的 ( )
【解析】选D。α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。
2.(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( ) A.使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒 子的作用力 B.使α粒子产生偏转的力是库仑力 C.原子核很小,α粒子接近它的机会很小,所以绝大多 数的α粒子仍沿原来的方向前进 D.能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核 近的α粒子
提示:(1)因为原子核很小,所以绝大多数α粒子穿过原子 时,离核较远,受到原子核的斥力很小,基本上仍沿原来 运动方向前进。 (2)少数α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库 仑力作用,发生大角度偏转。
【归纳总结】 1.理解建立核式结构模型的要点: (1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。 (2)汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射。
【典题通关】 考查角度1 α粒子散射实验现象 【典例1】如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示 意图,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α粒子在各个角度的散射情况。 下列说法中正确的是 世纪金榜导学号 19892050( )
A.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α粒子散射的靶,观察 到的实验结果基本相似 D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原 子后产生的反弹
【解析】选B、C、D。原子核带正电,与α粒子之间存 在库仑力,当α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错误,B正确;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α粒子受到的库仑力较大,方向 改变较多,故C、D正确。
【补偿训练】 1.如图所示是α粒子被重核散射时的运动轨迹, 其中不可能存在的轨迹是 ( ) A.a B.b C.c D.d
【规律方法】α粒子散射实验中常用的规律
(1)库仑定律F=
k
q1q 2 r2
:用来分析α粒子和原子核间的相
互作用力。
(2)牛顿第二定律:该实验中α粒子只受库仑力,可根据
库仑力的变化分析加速度的变化。
(3)功能关系:根据库仑力做功可分析电势能的变化,也 可分析动能的变化。 (4)原子核带正电,其周围的电场相当于正点电荷的电 场,注意应用其电场线和等势面的特点。
(3)少数α粒子发生了大角度偏转,甚至反弹回来,表明 这些α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α粒子在穿过金原子层时运动方向没有明 显变化,说明原子中绝大多数部分是空的。原子的质量 电荷量都集中在体积很小的核上。
2.原子的核式结构与原子的枣糕模型的对比:
2.(多选)(2018·汕头高二检测)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.原子核的直径的数量级是10-10 m
【解析】选A、B。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;电子绕原子核做 圆周运动时,原子核与电子间的库仑引力提供向心力,B 正确;原子核直径的数量级是10-15 m,原子直径的数量 级是10-10 m,D错误。
2 原子的核式结构模型
一、汤姆孙的原子模型 1.汤姆孙原子模型:汤姆孙于1898年提出了原子模型, 他认为原子是一个_球__体__,_正__电__荷__弥漫性地_均__匀__分__布__ 在整个球体内,电子_镶__嵌__其中,有人形象地把汤姆孙 模型称为“西瓜模型”或“_枣__糕__模型”。
2.α粒子散射实验: (1)实验装置。
4.原子的质量全部集中在原子核上,原子中所有正电荷 都集中在原子核内。 ( ) 5.原子核的电荷数等于核中的中子数。 ( ) 6.原子半径数量级是10-10 m。 ( )
提示:1.×。α粒子是氦原子的原子核。 2.×。α粒子带有两个单位的正电荷,质量为氢原子质量 的4倍。 3.×。α粒子散射实验中个别粒子的大角度散射,推翻了 汤姆孙的枣糕式原子模型。
【解析】选C。根据α粒子散射实验现象的解释,离核 越近偏转越明显,C轨迹离核较远,应该偏转很少,故正 确答案为C项。
2.当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说 法正确的是 ( ) A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受原子核的引力 作用 B.α粒子一直受到原子核的斥力作用 C.α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.α粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小
【补偿训练】 卢瑟福预想到原子核内除质子外,还有中子的事实依据 是( ) A.电子数与质子数相等 B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍 C.原子核的核电荷数比其质量数小 D.质子和中子的质量几乎相等
粒子源
金箔
荧光屏
放大镜
(2)实验现象。 ①_绝__大__多__数__的α粒子穿过金箔后,基本上仍沿_原__来__ 的方向前进; ②_少__数__α粒子发生了_大__角__度__偏转;偏转的角度甚至 _大__于__9_0_°__,它们几乎被“_撞__了__回__来__”。 (3)实验意义:卢瑟福通过α粒子散射实验,否定了 汤姆孙的原子模型,建立了_核__式__结__构__模型。
4.×。原子的质量几乎全部集中在原子核上,核外还有 电子。 5.×。原子核的电荷数等于核中的质子数。 6.√。原子半径数量级是10-10 m,原子核半径数量级是 10-15m。
知识点一 α粒子散射实验探究分析 探究导入: 如图所示为α粒子散射的实验装置。
(1)实验过程中,α粒子为什么会发生大角度散射? (2)从α粒子的大角度散射情况,可以推知原子是什么 样的结构?