1、第第 1 1 节节 电子的发现电子的发现 第第 2 2 节节 原子的核式结构模型原子的核式结构模型 1. (2019 河北唐山第二十三中学测试) 粒子散射实验中， 不考虑电子和 粒子的 碰撞影响，是因为( ) A 粒子与电子根本无相互作用 B电子是均匀分布的，粒子受电子作用的合力为零 C 粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计 D电子很小， 粒子碰撞不到电子 解析 粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电 子质量很小，只有 粒子质量的 1 7 300，所以碰撞时对 粒子的运动影响极小， 几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一粒尘埃一样，故选项 C 正确。 答案 C 2 粒
2、子散射实验中，使粒子散射的原因是( ) A 粒子与原子核外电子碰撞 B 粒子与原子核发生接触碰撞 C 粒子发生明显衍射 D 粒子与原子核的库仑斥力的作用 解析 粒子与原子核外的电子的作用是很微弱的，选项 A 错误； 粒子与原子 核很近时，库仑斥力很强，足以使 粒子发生大角度偏转甚至反向弹回，使 粒子散射的原因是库仑斥力的作用，选项 B、C 错误，D 正确。 答案 D 3(多选)关于 粒子散射实验的装置，下列说法正确的是( ) A全部设备都放在真空中 B荧光屏和显微镜能围绕金箔在一个圆周上转动 C若将金箔改为银箔，就不能发生散射现象 D金箔的厚度不会影响实验结果 解析 实验必须在真空中进行，故选
3、项 A 正确；荧光屏和显微镜应该能围绕金 箔在一个圆周上转动，选项 B 正确；金箔改为银箔能发生散射现象，但不明显， 选项 C 错误； 粒子穿透能力弱，金箔必须很薄，故选项 D 错误。 答案 AB 4密立根油滴实验原理如图 1 所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负 极相接，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，若此悬浮油滴的质量为 m，重力加速度为 g，则下列说法正确的是 ( ) 图 1 A悬浮油滴带正电 B悬浮油滴的电荷量为mg U C增大场强，悬浮油滴将向上运动 D油滴的
4、电荷量不一定是电子电荷量的整数倍 解析 带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，选项 A 错误；qE mg， 即 qU dmg， 所以 q mgd U ， 选项 B 错误； 当 E 变大时， qE 变大， 合力向上， 油滴向上运动， 选项 C 正确； 任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍， 选项 D 错误。 答案 C 5.如图 2 所示，根据 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 粒子的运动轨迹。在 粒子从 a 运动到 b 再运动到 c 的过程中，下列说法正确的是( ) 图 2 A动能先增大后减小 B电势能先减小后增大
5、 C电场力先做负功后做正功，总功等于零 D加速度先减小后增大 解析 粒子及原子核均带正电，故粒子受到原子核的斥力，粒子从 a 运动 到 b，电场力做负功，动能减小，电势能增大，从 b 运动到 c，电场力做正功， 动能增大，电势能减小，a、c 在同一条等势线上，a、c 两点的电势差为零，则 粒子从 a 到 c 的过程中电场力做的总功等于零，选项 A、B 错误，C 正确； 粒子所受的库仑力 Fkq1q2 r2 ，b 点离原子核最近，所以 粒子在 b 点时所受的库 仑力最大，加速度最大，故加速度先增大后减小，选项 D 错误。 答案 C 6(多选)关于原子核式结构理论，下列说法正确的是( ) A是通过
6、天然放射性现象得出来的 B原子的中心有个核，叫做原子核 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上，带负电的电子在核外 运动 解析 原子的核式结构理论是在 粒子散射实验的基础上提出的， 选项 A 错误； 原子所带的正电荷都集中在一个很小的核里面，不是均匀分布在原子中，选项 C 错误，所以选项 B、D 正确。 答案 BD 7(多选)下列说法正确的是( ) A汤姆孙精确地测出了电子电荷量 e1.602 177 33(49)10 19 C B电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的 C汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷是量子化的，即任何电荷量只能是
7、e 的整数倍 D通过实验测出电子的比荷和电子电荷量 e 的值，就可以确定电子的质量 解析 电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的， 电荷是量子化的 也是密立根发现的，选项 A、C 错误，B 正确；测出电子比荷的值 e m和电子电荷 量 e 的值，可以确定电子的质量，故选项 D 正确。 答案 BD 8(多选)如图 3 所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法正确的是( ) 图 3 A若在 D1、D2之间不加电场和磁场，阴极射线应打到最右端的 P1点 B若在 D1、D2之间加上竖直向下的电场，阴极射线应向下偏转 C若在 D1、D2之间加上竖直向下的电场，阴极射线应向上偏转 D若在 D1
8、、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，阴极射线不偏转 解析 实验证明， 阴极射线是电子， 它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧， 可知选项 C 正确，选项 B 的说法错误；加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力 作用，要发生偏转，因而选项 D 错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力 可以忽略不计，因而不发生偏转，选项 A 的说法正确。 答案 AC 9. (多选)如图 4 所示， 从正离子源发射的正离子经加速电压 U 加速后进入相互垂 直的匀强电场 E 和匀强磁场 B 中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过 复合场，则下列说法正确的是( ) 图 4 A增大电场强度 E，减小磁感应强度 B B减小
9、加速电压 U，增大电场强度 E C适当地加大加速电压 U D适当地减小电场强度 E 解析 正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域中， 受到的电场力 FqE， 方向向上，受到的洛伦兹力 F洛qvB，方向向下，离子向上偏，说明电场力大 于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即 qEqvB，则可以使洛伦兹力增大或使电 场力减小， 增大洛伦兹力的途径是增大加速电压 U 或增大磁感应强度 B， 减小电 场力的途径是减小电场强度 E。选项 C、D 正确。 答案 CD 10.如图 5 所示为对光电管产生的光电子进行荷质比测定的原理图。两块平行金 属板间距为 d，极板足够大，其中 N 为锌板，受紫外光照射后将激
10、发出沿不同方 向运动的光电子，开关 S 闭合，电流表 A 有读数，若调节变阻器 R，逐渐增大 极板间的电压，A 表读数逐渐减小，当电压表示数为 U 时，A 表读数恰好为零； 断开 S，在 MN 间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感强度为 B 时，A 表读数也恰 好为零。求光电子的比荷 e m的表达式。 图 5 解析 由题意得 eU1 2mv 2，evBmv 2 R Rd 2，解得 e m 8U B2d2。 答案 8U B2d2 11.如图 6 所示，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁 感应强度 B 和电场强度 E，带电粒子将不发生偏转，然后撒去电场，粒子将做匀 速圆周运动，测得
11、其半径为 R，求阴极射线中带电粒子的比荷。 图 6 解析 因为带电粒子不偏转，所以受到的电场力与洛伦兹力平衡，即 qEqvB， 所以 vE B 撤去电场后， 粒子进入磁场后做匀速圆周运动， 由洛伦兹力提供向心力 qvBmv 2 R 所以，其半径为 Rmv qB。所以 q m E RB2。 答案 E RB2 12 假设 粒子以速率 v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰， 粒子的质量 为 m，电子的质量 me 1 7 300m，金原子核的质量 mAu49m，求： (1) 粒子与电子碰撞后的速度变化； (2)粒子与金原子核碰撞后的速度变化。 解析 粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，系统的动量和能量均守
12、恒，由动量守 恒定律有 mv0mv1mv2 由能量守恒定律有1 2mv 2 01 2mv1 21 2mv2 2 解得 v1m m mmv0 速度变化vv1v0 2m mmv0 (1)若 粒子与电子碰撞，将 me 1 7 300m 代入，得 v12.710 4v 0 (2)若 粒子与金原子核碰撞，将 mAu49m代入，得 v21.96v0。 答案 (1)2.710 4v 0 (2)1.96v0 13.电子的比荷最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图 7 所示，两块 水平放置的平行金属板上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负 电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上
13、极板中央小孔后落 到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动，两金属板间距为 d，不计空 气阻力和浮力。 图 7 (1)调节两板的电势差 u，当 uU0时，使得某个质量为 m1的油滴恰好做匀速直 线运动，求油滴所带的电荷量 q 为多少？ (2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差 uU 时，观察到 某个质量为 m2的油滴进入电场后做匀加速运动时，经过时间 t 运动到下极板， 求此油滴的电荷量 Q。 解析 (1)油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡， 由平衡条件得： qU0 d m1g， 得 qm1g d U0。 (2)油滴加速下落，其所带电荷量为 Q，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方 向向上，设此时的加速度的大小为 a，由牛顿第二定律和运动学公式得：m2g QU dm2a，d 1 2at 2，解得 Qm2d U g2d t2 。 答案 (1)m1gd U0 (2)m2d U g2d t2