第13.2节 原子的核式结构模型-2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）.docx

第十三章原子结构

13.2原子的核式结构模型

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知识要点

难易度

1.α粒子散射实验装置和观察结果

2.核式结构模型内容

3.α粒子的运动学规律：加速度、动能、势能变化规律

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★★

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??知识精讲

一、原子的“枣糕模型”

汤姆孙的“枣糕模型”

二、原子的核式结构模型

1.实验装置

2.实验结果：

①绝大多数α粒子穿过金箔后沿原方向前进；

②少数α粒子却发生了较大的偏转；

③极少数α粒子偏转角超过了90°，个别甚至被弹回。

实验解释：少数α粒子出现大角度偏转，是需要很强的相互作用力的，说明原子的大部分质量和电荷集中到很小的核上。又因为绝大部分α粒子不发生偏转，说明原子内部很空的。

能量变化：α粒子和原子核都带正电，α粒子在碰撞过程中，原子核对α粒子先做负功后做正功，α粒子电视能先增大后减小，动能先减小后增大。

例1．（多选）卢瑟福提出的原子核式结构学说包含的内容有（）

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里

C．原子的正电荷均匀分布在它的全部体积上

D．带负电的电子在核外空间绕原子核旋转

答案：ABD

解析：卢瑟福提出的原子核式结构模型：原子中心有一个很小的原子核，它集中了原子的几乎全部质量和所有的正电荷，电子在核外绕原子核旋转。

例2．如图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，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，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（）

A．放在C位置时屏上观察不到闪光

B．放在D位置时屏上能观察到一些闪光，但次数极少

C．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少

D．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时多

答案：B

解析：AB．放在C、D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少。说明极少数α粒子有较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大，故A错误，B正确；

C．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数α粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故C错误；

D．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，比放在A位置时少，说明较少α粒子发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故D错误。

例3．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为α粒子散射图，图中实线表示α粒子的运动轨迹。则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（）

A．图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大

B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与原子核发生了碰撞

C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小

D．根据α粒子散射实验，还可以知道原子核由质子和中子组成

答案：C

解析：A．图中大角度偏转的α粒子受到的电场力先做负功，后做正功，则其电势能先增大后减小，A错误；

B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，故B错误；

C．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，故C正确；

D．卢瑟福的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的，D错误。

三、原子核式结构与经典理论之间的矛盾

1.经典理论与实验观察结果的两点矛盾：

(1)在核式结构模型中，电子受原子核的库仑引力作用绕原子核旋转，因此这种运动必有加速度。

根据经典理论，做加速运动的电荷将向外辐射电磁波。

而这种电磁辐射将导致电子绕核运动的能量减少，从而使电子绕核运动的轨道半径减小，直至电子沿螺旋线落入原子核，因此原子是不稳定的，但这显然与事实不符。

(2)根据经典理论，电子绕核运动所辐射的电磁波频率应该等于电子绕核运动的频率。

随着电子绕核运动轨道半径的连续减小，原子向外辐射的电磁波频率连续增大，原子发光的光谱(称为原子光谱)应该包含一系列连续变化的频率，而原子光谱却是由些不连续的亮线组成的。

2.以上矛盾导致量子理论的诞生。

??考点题型

题型01α粒子散射实验观察结果

例4．卢瑟福通过粒子散射实验得出了原子核式结构模型，实验装置如图所示，带电粒子打到光屏上就会产生光斑，为验证粒子散射实验结论，现在1、2、3、4四处放置带有荧光屏的显微镜，则这四处位置一段时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是（）

A．1605、35、11、1 B．1242、1305、723、203

C．2、10、655、1205 D．1232、1110、733、203

答案：A

解析：α离子散射实验现象是绝大多数粒子直接穿过，少数发生大角度偏转，极少数甚至原路返回，故A符合事实，BCD不符合事实。

题型02α粒子散射实验中粒子的运动学规律

例5．根据α