2019-2020学年高中物理 第十八章 原子结构 1 电子的发现课前预习学案(新人教版)选修3-5

18.1电子的发现一、选择题1、在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子的（）A、电量太小B、速度太小C、体积太小D、质量太小2、二十世纪初，为研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，如图装置的实验是（）A、α粒子散射实验B、发现质子的实验C、发现电子的实验D、发现中子的实验3、下列五幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是（）A、图甲：原子是由原子核和核外电子组成，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成B、图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能C、图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一D、图戊：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的4、下列事例中能说明原子具有核式结构的是（）A、光电效应现象的发现B、汤姆逊研究阴极射线时发现了电子C、卢瑟福的α粒子散射实验发现有少数α粒子发生大角度偏转D、天然放射现象的发现5、下列有关原子核式结构理论不正确的是（）A、原子的中心有原子核，包括带正电的质子和不带电的中子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在不同轨道上旋转6、下列说法正确的（）A、若使放射性物质的温度升高，其半衰期不变B、α粒子散射实验可以估算出原子核直径的数量级为10﹣10mC、β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D、汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构7、下列能揭示原子具有核式结构的是（）A、α粒子散射实验B、天然放射现象C、电子的发现D、氢原子光谱是线状谱8、有关原子结构，下列说法正确的是（）A、玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱B、卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C、玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说D、卢瑟福的α粒子散射实验肯定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”9、有关对原子的说法正确的是（）A、汤姆孙通过研究阴极射线得出电子是构成原子的微粒，且测出了电子的电量B、密立根是通过对电子在电场中做匀速直线运动的研究，测出了电子的电量C、汤姆孙提出的原子模型不能解释原子呈电中性D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型10、原子的质量主要集中在（）A、质子上B、中子上C、电子上D、原子核上11、卢瑟福在研究α粒子轰击金箔的实验中，根据实验现象提出原子的核式结构．以下说法不正确的（）A、按照汤姆孙模型，α粒子轰击金箔时不可能发生大角度的偏转，因而卢瑟福否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出新的原子结构模型B、绝大多数α粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子所带正电是均匀分布的C、α粒子轰击金箔实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D、卢瑟福通过α粒子轰击金箔的实验的数据记录估算出原子核的大小12、卢瑟福的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、说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动D、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13、下列说法正确的是（）A、α粒子散射实验是估算原子核半径最简单的方法之一B、光子像其它粒子一样，不但具有能量，不具有动量C、普朗克认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的D、光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光波长太短14、下列说法中正确的是（）A、α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B、一个氢原子中的电子从半径为ra 的轨道自发地直接跃迁至半径为rb的轨道，已知ra＞rb，则在此过程中原子不辐射某一频率的光子C、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小D、正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术．一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的15、下列说法不正确的是（）A、普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说B、卢瑟福将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象C、汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子D、我国科学家钱三强和何泽彗夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分．二、填空题16、卢瑟福通过________实验，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了原子的________结构模型．17、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．18、原子是由带________电的________和带________电和________组成的．19、________的发现说明原子有结构问题；________的发现说明原子核也有结构问题．20、原子中电子在具有确定半径的圆形轨道上高速运动．________（判断对错）三、解答题21、利用学过的知识解释实验室中电子云的形成原因和特点．22、自从1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子以后，人们认识到，原子不是组成物质的最小单元，1919年卢瑟福依据α粒子散射实验中，发现α粒子发生了大角度散射现象，提出了原子的什么结构模型？23、在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分布的问题，科学家们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转．此模型称原子的有核模型．最先提出原子有核模型的科学家是谁？他所根据的实验是什么？24、现代理论认为，反质子的质量与质子相同，约为电子质量的1836倍．若me=0.91×10﹣30kg ， e=1.6×10﹣19C ，求反质子的比荷．25、一种铀原子核的质量数是235，问：它的核子数，质子数和中子数分别是多少？答案解析部分一、选择题1、【答案】D【考点】原子核的组成【解析】【解答】α粒子的质量是电子质量的7000多倍，α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，几乎不改变运动的轨迹．故D正确，A、B、C错误．故选：D．【分析】在α粒子散射实验中，由于电子的质量较小，α粒子与电子相碰，就像子弹碰到灰尘一样．2、【答案】A【考点】原子核的组成【解析】【解答】本实验是α粒子散射实验，卢瑟福根据极少数α粒子产生大角度偏转，提出了原子的核式结构模型．故A正确．故选：A【分析】解答本题应抓住：该实验是卢瑟福和他的助手们做的α粒子散射实验，根据这个实验的结果，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．3、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成．故A正确．B、用中子轰击铀核使其发生裂变．故B错误．C、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一．故C正确．D、玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的．故D正确．故选：B．【分析】卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型；用中子轰击铀核使其发生裂变，产生中子，再次轰击，产生链式反应，释放出巨大的能量．4、【答案】C【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误；B、汤姆逊研究阴极射线，是发现电子的实验，故B错误；C、α粒子散射实验中极少数α粒子的大角度偏转说明原子内存在原子核．故C正确；D、元素放射性的发现揭示原子具有复杂的结构．故D错误．故选：C．【分析】本题比较简单，考查了近代物理中的几个重要试验及发现，要了解这些试验及发现的内容及其重要物理意义．5、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、原子的中心有原子核，包括带正电的质子和不带电的中子，A正确；BC、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故B错误，C正确；D、带负电的电子在核外绕着核在不同轨道上旋转，D正确．故选：B．【分析】正确理解卢瑟福的原子核式结构模型：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里绕着核旋转．6、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、半衰期由原子核内部结构决定，与温度、压强等外在因素无关，则若使放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A正确．B、α粒子散射实验可以估算出原子直径的数量级为10﹣10m ，原子核直径的数量级为10﹣15m ，故B 错误．C、β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化来的；故C错误．D、汤姆孙发现电子，只表明原子具有复杂结构，α粒子散射实验表明原子具有核式结构，故D错误．故选：A．【分析】本题根据半衰期与温度、压强等因素无关；原子核直径的数量级为10﹣15m；β衰变所释放的电子是中子转化来的；汤姆孙发现电子，表明原子具有复杂结构；根玻尔理论分析氢原子跃迁时是发出光子还是吸收光子．7、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、α粒子散射实验中少数α粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说．故A正确．B、天然放射现象揭示了原子核有复杂的结构．故B错误．C、电子的发现揭示了原子有复杂结构．故C错误．D、氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征．故D错误．故选：A【分析】α粒子散射实验是卢瑟福提出原子核式结构学说的实验依据．8、【答案】A【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、玻尔的原子理论：1．电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高；2．可能的轨道不连续；3．当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系由E=hν给出．玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律．故A正确；BD、卢瑟福的α粒子散射实验说明（1）原子中绝大部分是空的，（2）α粒子受到较大的库仑力作用，（3）α粒子在原子中碰到了比他质量大得多的东西，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，但也不能说明原子内部存在带负电的电子，也不能解释原子的稳定性，故B错误，D不正确；C、玻尔提出的原子模型，但并没有否定卢瑟福的原子核式结构学说，故C错误．故选：A．【分析】从玻尔理论及卢瑟福的α粒子散射实验的结果出发，即可解题．9、【答案】D【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，但没有测出电子的电量，是密立根测出了电子的电量；故A错误；B、密立根通过著名的油滴实验测出了电子的电量；并没有研究电子在电场中的匀速直线运动的研究；故B 错误；C、汤姆孙提出的原子模型中提出核外电子等于核内的正电荷；对外呈现电中性；故C错误；D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型；故D正确；故选：D．【分析】解答本题应明确对原子的认识过程，知道汤姆孙、密立根及卢瑟福在原子发现过程中所做出的贡献．10、【答案】D【考点】原子的核式结构【解析】【解答】原子是由原子核和核外电子构成，原子核是由质子和中子构成，1个质子的质量约等于1个中子的质量约等于一个电子质量的1836倍，所以电子的质量很小，原子的质量只要取决于质子和中子，所以主要质量集中在原子核上．故选：D【分析】根据原子的构成，质子、中子和电子的质量大小考虑，质子的质量约等于中子的质量，约为一个电子质量的1836倍．11、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出新的原子结构模型，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故AC正确，B错误；D、影响α粒子运动的主要是带正电的原子核．而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转，根据α粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为10﹣15米～10﹣14米，故D正确．故选：B【分析】α粒子散射实验的现象为：α粒子穿过原子时，只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进．12、【答案】 D【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、此实验不能说明原子核内存在质子，故A错误；B、由于极少数α粒子发生了大角度偏转，原子全部正电荷集中在原子中央很小的体积内，即原子核内，不能说明原子核是由质子和中子组成的．故B错误；C、卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子具有核式结构，说明原子中的电子只能绕核旋转，而玻尔提出原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动，故C错误．D、卢瑟福的α粒子散射实验的结果得出：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．故D正确．故选：D．【分析】本题比较简单，只要正确理解a粒子散射实验现象、结论及意义即可正确解答．13、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】（1）A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型：原子中心有一个很小的核，内部集中所有正电荷及几乎全部质量，所以α粒子散射实验是估算原子核半径最简单的方法之一．故A正确．B、光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面．前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量．故B不正确．C、玻尔原子模型：电子的轨道是量子化，原子的能量是量子化，所以他提出能量量子化．故C错误．D、光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光频率小，波长长．故D错误．故选：A【分析】卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，玻尔原子模型提出能量量子化，光照到某金属上不能发生光电效应，是因为该光频率小．14、【答案】 A【考点】原子核的组成【解析】【解答】A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立原子核式结构模型，故A正确；B、电子从半径大的ra 的轨道自发地直接跃迁至半径小的rb的轨道时，必须辐射一定频率的光子，故B不正确；C、玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，故C错误；D、一对正负电子对湮灭后生成光子，说明质量对应着一定能量，不能说明质量守恒定律是有适用范围的，故D错误；故选：A【分析】A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立模型；B、当半径增加时，则必须吸收能量，当半径减小时，则必须释放能量；C、辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，动能增大；D、由质能方程可知，质量对应一定的能量；15、【答案】B【考点】原子的核式结构【解析】【解答】A、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说．故A正确．B、波尔将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象，故B错误．C、汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，故C正确．D、我国科学家钱三强和何泽彗夫妇研究铀核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分．故D正确．故选：B．【分析】普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说；玻尔理论能够很好解释氢原子发光现象；汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子．二、填空题16、【答案】α粒子散射；核式【考点】原子的核式结构【解析】【解答】卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故答案为：α粒子散射，核式【分析】汤姆逊的枣糕模型被卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验所否定，他提出了原子的核式结构模型．17、【答案】原子；查德威克；负；电子【考点】原子的核式结构【解析】【解答】一直以来人们都认为原子是构成物质的最小粒子，直到1897年物理学家查德威克发现了带负电的电子，从此打破了原子不可再分的神话．故答案为：原子；查德威克；负；电子．【分析】构成物质的基本微粒是分子、原子、离子，分子和原子不能比较大小，且原子还可以再分来回答本题．18、【答案】负；电子；正；原子核【考点】原子的核式结构【解析】【解答】原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，原子核的体积虽然很小，但可以再分，原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的．故答案为：负；电子；正；原子核．【分析】原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，原子核的体积很小，但质量很大，原子的质量主要集中在原子核上；原子核的体积虽然很小，但还可以再分，分成带正电的质子和不带电的中子．19、【答案】电子；天然放射性现象【考点】原子核的组成【解析】【解答】解；电子发现后，科学家们开始认为原子是可以再分的，说明原子有结构问题；卢瑟福提出的核式结构模型为：原子由位于原子中心的原子核及绕核转动的电子组成，天然放射性现象说明原子核也可以再分．故答案为：电子，天然放射性现象【分析】解答本题应掌握：原子结构的发现过程及核式结构模型的内容．20、【答案】错误【考点】原子的核式结构【解析】【解答】根据波尔的原子模型中轨道半径量子化观点，电子只能在一些特定的轨道上做圆周运动；不同轨道间跃迁会辐射或者吸收一定频率的光子；故答案为：错．【分析】根据波尔的原子模型，轨道半径量子化，即电子只能在一些特定的轨道上做圆周运动，不向外辐射能量；从一个轨道跃迁到另一个轨道时会辐射或者吸收一定频率的光子．三、解答题21、【答案】解答：电子云形成的原因：在距离原子核很远处的电子出现的概率几乎为零，而有些非常靠近原子核的电子出现的概率也几乎为零．电子云的特点：把电子在原子核外各处区域出现的概率分布用图象表示，以不同的浓淡程度表示出现的概率大小，象电子在原子核外周围形成的云雾．【考点】原子的核式结构【解析】【分析】人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的运动．在这个模型里，某个点附近的密度表示电子在该处出现的机会的大小．密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；反之，则表明电子出现的机会少．电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”．22、【答案】解答：汤姆逊发现了电子，卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验装置示意图，此实验否定了汤姆逊的枣糕模型，据此实验卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故答案为：核式；【考点】原子的核式结构【解析】【分析】汤姆逊的枣糕模型被卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验所否定，他提出了原子的核式结构模型．23、【答案】解答：卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构；故答案为：卢瑟福；α粒子散射实验．【考点】原子的核式结构【解析】【分析】卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构．24、【答案】解答：根据比荷的定义式，反质子的比荷： C/kg答：反质子的比荷是9.58×107C/kg【考点】原子核的组成【解析】【分析】根据比荷的定义式即可求出．25、【答案】解答：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．U的原子序数为92，即质子数为92，中子数等于质量数减去质子数，即为235﹣92=143．答：它的核子数，质子数和中子数分别是235、92、143．【考点】原子的核式结构【解析】【分析】原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．原子序数等于质子数，质子数与中子数的和等于质量数．。

课时训练10电子的发现题组一阴极射线1.下面对阴极射线的认识正确的是()A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B.只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生C.阴极射线可以穿透薄铝片,这说明它是电磁波D.阴阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析:阴极射线是由阴极直接发出的,A错误;只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时,阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线,B错误,D正确;可以穿透薄铝片的,可能是电磁波,也可能是更小的粒子,C错误。

答案:D2.(多选)关于阴极射线的性质,判断正确的是()A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢离子的比荷大D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小解析:汤姆孙通过实验证实,阴极射线是带负电的粒子流;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢离子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大。

答案:AC3.如果阴极射线像X射线一样,则下列说法正确的是()A.阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加能量B.阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C.阴极射线通过偏转电场能够改变方向D.阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析:X射线是电磁波,不带电,通过电场、磁场时不受力的作用,不会发生偏转、加速,选项B正确。

答案:B4.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流。

若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场,阴极射线将向(选填“外”“里”“上”或“下”)偏转;若使阴极射线不偏转,可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向(选填“外”或“里”)的匀强磁场。

解析:阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,将向下偏转;要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。

答案:下外题组二电子的发现5.(多选)关于电荷量,下列说法中正确的是()A.物体所带电荷量可以是任意值B.物体所带电荷量只能是某些值C.物体所带电荷量的最小值为×10-19 CD.一个物体带×10-9 C的正电荷,这是它失去了×1010个电子的缘故解析:电荷量是量子化的,即物体带的电荷量只能是某一最小电荷量的整数倍,这一最小电荷量是×10-19C,A错误,B、C正确;物体带正电,是由于它失去了带负电的电子,D正确。