《电子的发现与原子的核式结构模型》练习题

第一篇：《电子的发现与原子的核式结构模型》练习题

电子的发现与原子的核式结构模型同步练习

1．一直以来人们都认为________是构成物质的最小粒子，直到1897年物理学家________发现了带____电的_____，从此打破了原子不可再分的神话。

2．阴极射线带_____电，它实际上就是_________。

3．卢瑟福通过_________实验提出了著名的________模型。

4．原子是由带_______电的_______和带_______电和_____组成的。

5．在物理学发展史上，有一些定律或规律的发现，首先是通过推理论证建立理论，然后再由实验加以验证，下列叙述内容符合上述情况的是

()

A．牛顿发现了万有引力，经过一段时间后卡文迪许用实验方法测出引力常量的数值，从而验证了万有引力定律

B．爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说

C．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来由赫兹用实验证实了电磁波的存在D．汤姆生提出原子的核式结构学说，后来由卢瑟福用α粒子散射实验给予了验证

6．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是()

A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转

B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少

C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大

D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小

7．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，α粒子符合下列的()

A．动能最小

B．电势能最小

C．α粒子与金原子核组成的系统能量最小

D．所受金原子核的斥力最大

8．卢瑟福由α粒子散射实验得出的结论包括()

A．原子中心有一个很小的核

B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内

C．原子中的正电荷均匀分布

D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转

9．如图所示为α粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是粒子运动轨迹的是

()/

3A．a

B．b

C．c

D．d α粒子 c

10．在α粒子散射实验中，并没有考虑电子对粒子偏转角度的影响，这是因为()

A．电子体积很小，以致α粒子碰不到它

B．电子质量远比比α粒子小，所以它对α粒子运动到影响极其微小

C．α粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消

D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零

11．卢瑟福的 粒子散射实验的结果()

A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．说明原子核的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的核上

D．说明原子中存在电子

12．在 粒子散射实验中，使少数 粒子发生大角度偏转的作用力是()

A．原子核对 粒子的万有引力

B．原子核对 粒子的库仑力

C．原子核对 粒子的磁场力

D．原子核对 粒子的核力

13．下列关于原子核结构的说法正确的是()

A．电子的发现说明了原子核内部还有复杂的结构

B． 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构

C． 粒子散射实验中绝大多数 粒子发生了大角度偏转

D． 粒子散射实验中有的 粒子生了大角度偏转的原因是 粒子与原子核发生碰撞所致

14．氢原子核外电子的电荷量为e，它绕核运动的最小轨道半径为r，求电子绕核做匀速圆周运动的动能和电子所以轨道处的场强大小。

参考答案：

1、原子，汤姆生，负，电子

2、负，电子

3、α粒子散射实验，原子核式结构

4、正，原子核，负，电子

5、AC6、AD7、AD8、ABD9、BD10、B11、C12、ke2B13、B14、2rke，2r

第二篇：第一节原子的核式结构 原子核

原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的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原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

卢瑟福出生于新西兰。卢瑟福在英国剑桥大家卡文迪许实验室学习了三年，当时领导实验室的是卓越的物理学家汤姆生。

1896年，贝克勒耳发现了铀盐能发射出穿透力很强的辐射。不久卢瑟福就证明了这种“铀射线”与Ｘ射线不同，他把能够使大量原子电离但易被吸收的粒子叫α粒子后来证实（α粒子就氦核），α粒子带正电，具有较大的功能，它的质量是电子质量的七千多倍。

卢瑟福是天才的实验物理学家，他利用当时的实验条件，对原子的结构进行了实验研究。1909年，卢瑟福交给一位新来的学生、青年物理学家马斯登一项简单的任务，要他数一数穿过各种物质薄片（金、铜、铝等）的α粒子，这些薄片是放在放射源和荧光屏之间的，卢瑟福想看一看马斯登能不能看到什么奇异现象，当时大家都接受汤姆生的原子模型，按照这种模型，α粒子应该很容易地穿过原子球，不应该发生散射现象，但是马斯登注意到，虽然绝大多数的α粒子穿过了薄片，但是仍然可以看到散射现象——有一些粒子好像是跳回来了，实验重复了很多次，卢瑟福经过深入的研究和思考以后，得出了下面的结论：原子是一个很复杂的系统，它有一个带正电的核（原子核），在核周围的一定轨道上转动着带负电的电子。

1918年，卢瑟福接替退休的汤姆生的职位，担任著名的卡文迪许实验室主任，他在那里一直工作到逝世。

有关α粒子散射实验，下列说法中正确的是（）

绝大多数α粒子穿过金箔后不改变方向；

α粒子碰到电子后运动方向几乎不发生改变；

α粒子散射实验，肯定了汤姆生的原子结构模型；

α粒子散射实验，是卢瑟福原子核式结构模型的实验依据。

［作业布置］

第三篇：卢瑟福α粒子散射实验与原子核式模型的建立

卢瑟福α粒子散射实验与原子核式模型的建立

1907年7月，卢瑟福从蒙特利尔到达曼彻斯特，成为曼彻斯特实验室主任，10月他担任了该城维多利亚大学朗斯沃席（Lanysworthy）物理学教授的职务。他最早的行动之一是理出一个“可能研究”的项目清单，其中之一是“α射线的散射”。这是他与盖革合作的几个课题之一。盖革从1906年

起就一直在曼彻斯特，是卢瑟福的前任舒斯特（Schuster

Arthur，1851～1934）的助手。

1908年6月，盖革独立完成的一篇关于α粒子散射的文章，α粒子的辐射源是从几毫克溴化镭（RaBr2）中射出的一束很确定的α射线，散射体是一块薄金箔或铝箔；用闪

烁计数法来检测α粒子。两种材料都用来作过观察，但是更多的是用金箔，箔片厚度相等。盖革得出结论：“某些α粒

子被偏转到一个相当大的角度„„更充分的研究将使我们

能够从理论的观点探索这一结果。”

1909年初的一天，当卢瑟福步入盖革的房间的时候。房里还有盖革的一位“在科学上充满乐趣和激情”20岁大学本科生的年轻助手，他的名字叫欧内斯特·马斯顿（Marsden Sir Ernest，1889～1970）。马斯顿回忆说：“有一天卢瑟福走进房间，当时我们正在那儿计数α粒子，他转向我说：‘你们用一块金属表面直接反射α粒子，看能否得到什么效果。’我不以为他期望得到什么结果，但这个预感正如其他诸多预感一样，说不定会使我们观察到一些东西„„令我惊奇的是，我确实观察到了期待中的效果„„我清楚地记得一星期以后，当我在通向卢瑟福私人房间的楼梯上遇到他时，向他报告了这个结果。”

1909年5月由盖革和马斯顿提交的一篇论文，粒子辐射源是镭射气形成的氡（Rn222），还是利用闪烁计作为探测器。主要的结论是：“大约有1/8000的入射α粒子被反射”，即散射角超过90o。文章中也含有被散射的α粒子的总数目的初始信息，他们还把这一散射视为散射箔金属的函数。1/8000，对于这样的实验事实，卢瑟福感到十分惊奇。正如他曾经描述过他对这一结果的反应：“这种事情如此地不可能，就好象你用15英寸的炮弹射击一层薄纸，但炮弹却被薄纸弹回来打中自己一样的不可思议。”因为从牛顿力学的计算我们知道，当入射的质量大于靶粒子时，它是只会受到散射角小于90°的向前散射。而根据当时流行的J．J．汤姆逊原子模型，原子质量和电荷被认为是均匀分布在原子球体内，这样分散的分布是无法使得运动得很快、具有很大动量的粒子往回散射的。对于这个结果，他首先考虑到α粒子是受到电磁力的作用。在运用库仑定律计算后，他发现要使速度惊人的α粒子弹回来，必定是其受到原子内的强电场作用，而要达到这个强度，原子内正电荷必须集中在直径为 厘米的球形范围内，且这个小球是很重的，这说明了什么？这说明原子里的大部分是空荡荡的！据此卢瑟福不得不假设原子中的正电荷和质量并非均匀分布而是集中于一点上。

但1910年，J．J．汤姆逊为了进一步展开自己提出的原子模型，又提出了关于高速带电粒子穿透物质薄层时散射角分布的理论（多次散射理论），并被克劳瑟（J．A．Crowther）通过β射线散射的实验所证实。此时的卢瑟福，因受到J．J．汤姆逊的实心带电球原子模型，无法用小角度散射的积累（复合散射）予以解释而感到迷惑不解。此后，卢瑟福反复思考，一个偶然的α粒子为什么会偏转? 为何α粒子的大角散射不能用大量小角的积累(复合散射理论)来解释？在反复计算实验结果后得出一个重要的结论：绝大多数的大角散射应为一次碰撞的结果。从而准确地描述了解决原子有核模型问题的一个关键点——整个的偏转必须是单独的一次完成的结果，因此就必须假定在原子内部有强电场的存在，而原子有核模型可以提供这样的强电场。

卢瑟福在后来的论文开头是这样写的：“众所周知，α、β粒子与物质原子碰撞之后将从其直线运动偏折。对于β粒子，要比α粒子散射得更厉害，因为β粒子的动量和能量小得多。这些快速运动粒子的轨道会穿越原子，并且观测到的偏折是由于原子系统中存在着强电场，这两点似已无疑问。一般都假设，α、β射线在穿过物质薄片时遭到的散射是由于物质原子多次微弱散射的结果。但是盖革和马斯登的α射线散射观测却表明α射线有一部分经单次碰撞必定会遭到大于直角的偏折。例如他们发现，入射α射线的一小部分，大约两千分之一，在穿过约0.00004厘米厚的金箔时发生了平均为90°角的偏折。盖革随后证明，α射线穿过这样厚的金箔，其偏折角最可几值约为0.87°。根据概率论作一简单计算，表明α粒子偏折到90°角的机会是极小的。另外，可以看到，如果把大角度偏折看成是多次小偏折造成的，则α粒子的大角度偏折应按期待的概率规律有一定分布，但实际上并不服从这个概率规律。似乎有理由假设，大角度偏折是由于单个原子的碰撞，因为第二次碰撞能产生大角度的机会在大多数情况下是极为微小的。简单的计算表明，原子一定是处于强大电场的位置中，以致于一次碰撞竟能产生这样大的偏折。”

卢瑟福感到非要做理论物理学家不可，这是因为如果不这样，他就不能解释来自他实验室的实验数据。盖革回忆大致是1910年末或 1911年初：“有一天［卢瑟福］来到我的房间，心清显然非常之好，他告诉我他现在知道这原子是怎么样的了，以及大角散射意味着什么。”1911年3月7日，卢瑟福把他的主要结果以题为《物质对α与β粒子的散射及原子的结构》论文呈交给曼彻斯特文学和哲学学会，具有决定意义的文章出现在《哲学杂志》5月号上。卢瑟福的原子模型引用了散射截面()的概念，其结果可以写为：

(NeQ)

2，其中υ，m，Q分别是α粒子的速度、质量和电荷。Ne是核的()2244msin/2

带电量。卢瑟福散射截面表式包含的信息显然比这些数据多得多。卢瑟福证实了他的理论在定性上符合盖革和马斯顿的大角度散射，与原子序数相关，以及符合盖革有关平均的散射角的结果。盖革记得，“可能就在同一天，我开始检验卢瑟福预言的粒子数和散射角之间的关系”。后来盖革与马斯顿进一步合作，并得到的结果令人满意。

卢瑟福的原子核式模型认为：在原子中心有一个体积很

小的带正电的核，这个核具有原子的大部分质量，电子

沿轨道绕核旋转，像行星绕太阳一样。某元素原子核的正电荷数等于该元素在周期表上的序数，也就是沿轨道

旋转的电子数。因此就整个原子来说，在电荷上是中性的。卢瑟福的原子模型还有以下事实作证：重元素比轻

元素散射的α粒子多得多，这是由于重元素的核电荷和

质量比较大的缘故。

卢瑟福对自己提出的模型颇有信心，但是这一模型

也有在当时看来无法克服的困难。譬如：原子的稳定性

就是一例，电子如果绕核旋转，按麦克斯韦的电磁理论，电子将释放电磁能量，而且可以很容易算出，只需要很短的时间（百分之几秒）电子就将失去全部的动能，因而将迅速被带正电的核吸引到核上去，就像宇宙空间的陨石由于万有引力而落到地球上一样，即“原子坍塌”。但宇宙中的原子并没有坍塌，多少亿年之后的今天，原子仍然存在就是一个的证明（这一困难在几年之后由玻尔解决了）。带电的核由于同性相斥，核内各个组成部分挤得那么紧，相互排斥力很大，那它们又怎么能够结合在一起呢？这个严重的问题，直到近50

年以后才由新的理论来解决。此后，卢瑟福公式有了许多精细的改进：原子中电子对原子核的库仑场的屏蔽，原子中电子自身对散射的贡献，自旋和相对论效应，有限原子核大小的影响，固态效应——以及强相互作用的影响等等引起的修正。

第四篇：《原子与原子核的结构》教案1

《原子与原子核的结构》

(一)引入 新课 复习提问：

1.卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式.质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子.(二)教学过程设计 1.中子的发现.(1)卢瑟福的假说.质子发现后，有人提出原子核可能是由带正电的质子组成的.但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？ 1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子.(2)约里奥·居里夫妇的实验.1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线.1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图1(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论.(3)查德威克实验.1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能.后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量.测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果.(4)中子的发现.分析：查德威克认为它们之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：

mv=mv′＋mH·v′H，(1)

其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：

同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm／s，氮核的最大速度为 v′N=4.7×108cm/s

(5)

(6)将速度的最大值代入方程(6)，可得：

(7)可得：m=1.15mH.查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果.后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg).查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以

发现中子的核反应方程式为

实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分.中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核.不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用.由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律.中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥.居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂.由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖.中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果.查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果.” 2.原子核的组成.中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认.质子和中子统称为核子.质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1.在核中：电荷数=质子数=核外电子数.质量数=质子数+中子数.个质子，质量数为14，所以中子数为14—7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的.同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素.如氘

在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为：

β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为：

γ射线是由光子组成，后面会讲到.(三)课堂小结

1.在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子.2.查德威克通过对许多实验的分析，并运用动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子.3.原子核是由质子和中子组成的.它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数.4.了解同位素的意义.知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式.(四)复习提问

2.一个中子以速度V0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为

(1)证明上述关系式.根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0.原子核质量为mA=Am0.(1)m0v0=m0v′＋mAv，(1)

(2)

(2)因为A=12，则可求

(五)作业

练习二：(2)、、(4)、(5)、(6).(3)

第五篇：《原子的核式结构模型》学案

高三年级物理学案使用时间：第周第 课时总课时制作人：仪忠凯班级姓名评价组长签字：

《原子的核式结构模型》学案

【学习目标】（1）了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据；

（2）知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。基础知识回顾：

1.卢瑟福α粒子散射实验的结果是：绝大多数α粒子穿过金箔

后，少数α粒子发生了，极少数偏转角超过了90°，甚至被“反弹”回来。

2.α粒子散射实验中，造成α粒子偏转的主要原因是核内正电体对α粒子的作用。

3.卢瑟福通过__________________实验提出了著名的______________模型。

4.根据卢瑟福核式结构理论，原子的和都集中在原子核里。

5.原子核半径的数量级为m，原子半径的数量级是m。

6.原子核所带正电荷数与以及该元素在周期表内的相等。

7.电子绕核旋转所需向心力就是核对它的。

案例精析：

例1 在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（）

A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子

D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中

例2 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里

D．带负电的电子在核外绕着核旋转

三维达标：

基础练习

1.在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是

A.全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进

B.绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回

C.少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回

D.全部α粒子都发生很大偏转

2.卢瑟福α粒子散射实验的结果

A.证明了质子的存在B.证明了原子核是由质子和中子组成的C.说明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上

D.说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动

3.α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是

A.α粒子与原子核外电子碰撞

B.α粒子与原子核发生接触碰撞

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C.α粒子发生明显衍射

D.α粒子与原子核的库仑斥力作用

4.关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）

A．只有极少数α粒子发生了大角度散射

B．α粒子散射实验的结果说明了带正电的物质只占整个原子的很小空间

C．α粒子在靠近金原子核的过程中电势能减小

D．α粒子散射实验的结果否定了汤姆生给出的原子“枣糕模型”

5.下列关于原子核结构的说法正确的是

A．电子的发现说明了原子核内部还有复杂的结构

B． 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构

C． 粒子散射实验中绝大多数 粒子发生了大角度偏转

D． 粒子散射实验中有的 粒子生了大角度偏转的原因是 粒子与原子核发生碰撞所致

综合跃升

6.在α粒子散射实验中，并没有考虑电子对粒子偏转角度的影响，这是因为

A．电子体积很小，以致α粒子碰不到它

B．电子质量远比比α粒子小，所以它对α粒子运动到影响极其微小

C．α粒子使各个电子碰撞的效果相互抵消

D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受电子作用的合外力为零

答案基础知识回顾

1.基本上仍沿原来的方向前进较大的偏转 2.库伦力 3.α粒子散射实验 原子核式结构 4.全部正电荷 几乎全部质量 5.10-15 10-106.核外电子数原子序数 7.库仑力

案例精析：

例1解析：α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了较大偏转．这说明了这些α粒子受到很大的库伦力，施力物体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核．

答案：A

例2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，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都是集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕核旋转，故B错ACD对．

答案：ACD

三维达标：

1.B2.C 3.D4.A B D 5.B 6.B

学无止境何处是境生逢其时贵在惜时