2017-2018學(xué)年高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 1 電子的發(fā)現(xiàn) 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案 新人教版選修3-5

《2017-2018學(xué)年高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 1 電子的發(fā)現(xiàn) 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案 新人教版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 1 電子的發(fā)現(xiàn) 2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案 新人教版選修3-5（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1　電子的發(fā)現(xiàn) 2　原子的核式結(jié)構(gòu)模型 [學(xué)習(xí)目標] 1.知道陰極射線是由電子組成的，電子是原子的組成部分，知道電子的電荷量和比荷.2.了解湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的研究方法及蘊含的科學(xué)思想，領(lǐng)會電子的發(fā)現(xiàn)對揭示原子結(jié)構(gòu)的重大意義.3.知道α粒子散射實驗的實驗器材、實驗原理和實驗現(xiàn)象.4.知道盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容，能說出原子核的數(shù)量級． 一、陰極射線　電子的發(fā)現(xiàn) [導(dǎo)學(xué)探究]　 1．在如圖1所示的演示實驗中，K是金屬板制成的陰極，A是金屬環(huán)制成的陽極．K和A之間加上近萬伏的高電壓后，管端玻璃壁上能觀察到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說明了什么問題？ 圖1 答案　能看到玻璃壁上淡淡的

2、熒光及管中物體在玻璃壁上的影，這說明陰極能夠發(fā)出某種射線，并且撞擊玻璃引起熒光． 2．人們對陰極射線的本質(zhì)的認識有兩種觀點，一種觀點認為是一種電磁波，另一種觀點認為是帶電微粒，你認為應(yīng)如何判斷哪種觀點正確？ 答案　可以讓陰極射線通過電場或磁場，若射線垂直于磁場(電場)方向射入之后發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則該射線是由帶電微粒組成的． [知識梳理] 1．陰極射線 科學(xué)家用真空度很高的真空管做放電實驗時，發(fā)現(xiàn)真空管陰極發(fā)射出的一種射線，叫做陰極射線． 2．陰極射線的特點 (1)在真空中沿直線傳播； (2)碰到物體可使物體發(fā)出熒光． 3．電子的發(fā)現(xiàn) 湯姆孫讓陰極射線分別通過電場或磁場，根據(jù)偏轉(zhuǎn)

3、情況，證明了它的本質(zhì)是帶負電的粒子流并求出了其比荷． 4．密立根通過著名的“油滴實驗”精確地測出了電子電荷．電子電荷量一般取e＝1.6×10－19 C，電子質(zhì)量me＝9.1×10－31 kg. [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)陰極射線在真空中沿直線傳播．(　√　) (2)英國物理學(xué)家湯姆孫認為陰極射線是一種電磁輻射．(　×　) (3)組成陰極射線的粒子是電子．(　√　) (4)電子是原子的組成部分，電子電荷量可以取任意數(shù)值．(　×　) 二、α粒子散射實驗 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖2所示為1909年英籍物理學(xué)家盧瑟福指導(dǎo)他的學(xué)生蓋革和馬斯頓進行α粒子散射實驗的實驗裝置，閱讀課

4、本，回答以下問題： 圖2 (1)什么是α粒子？ 答案　α粒子(He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是失去兩個電子的氦原子核，帶有兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍、電子質(zhì)量的7 300倍． (2)實驗裝置中各部件的作用是什么？實驗過程是怎樣的？ 答案?、佴亮Ｗ釉矗喊逊派湫栽蒯暦旁趲】椎你U盒中，放射出高能的α粒子． ②帶熒光屏的放大鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光． 實驗過程：α粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向．帶有放大鏡的熒光屏可以沿圖中虛線轉(zhuǎn)動，

5、以統(tǒng)計向不同方向散射的α粒子的數(shù)目． (3)實驗現(xiàn)象如何？ 答案　α粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°. (4)少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是什么？ 答案　α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射． [知識梳理] 1．α粒子散射實驗裝置由α粒子源、金箔、帶有熒光屏的放大鏡等幾部分組成，實驗時從α粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中． 2．實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°.

6、3．α粒子散射實驗的結(jié)果用湯姆孫的“棗糕模型”無法解釋． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)α粒子散射實驗證明了湯姆孫的原子模型是符合事實的．(　×　) (2)α粒子散射實驗中大多數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)或反彈．(　×　) (3)α粒子大角度的偏轉(zhuǎn)是電子造成的．(　×　) (4)α粒子帶有兩個單位的正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的四倍．(　√　) 三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型　原子核的電荷與尺度 [導(dǎo)學(xué)探究]　1.原子中的原子核所帶電荷量有何特點？ 答案　原子核帶正電，所帶電荷量與核外電子所帶的電荷量相等． 2．核式結(jié)構(gòu)模型是如何解釋α粒子散射實驗結(jié)果的？ 答案　①由于原子核很

7、小，大多數(shù)α粒子穿過金箔時都離核很遠，受到的斥力很小，它們的運動方向幾乎不改變． ②只有極少數(shù)α粒子有機會與原子核接近，受到原子核較大的斥力而發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)． [知識梳理] 1．核式結(jié)構(gòu)模型：1911年由盧瑟福提出．在原子中心有一個很小的核，叫原子核．它集中了全部的正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，電子在核外空間運動． 2．原子核的電荷與尺度 [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型認為原子中帶正電的部分體積很小，電子在正電體外面運動．(　√　) (2)原子核的電荷數(shù)等于核中的中子數(shù)．(　×　) (3)對于一般的原子，由于原子核很小，所以內(nèi)部十分空曠．(　√　)

8、 一、對陰極射線的認識 例1　(多選)下面對陰極射線的認識正確的是(　　) A．陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光粉而產(chǎn)生的 B．只要陰陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產(chǎn)生 C．陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線 D．陰陽兩極間加有高壓時，電場很強，陰極中的電子受到很強的庫侖力作用而脫離陰極 答案　CD 解析　陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極直接發(fā)出的射線，故A錯誤，C正確；只有當兩極間有高壓且陰極接電源負極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，故B錯誤，D正確． 二、帶電粒子比荷的測定 1．利用磁偏轉(zhuǎn)測量 (1)讓帶電粒子通過

9、相互垂直的電場和磁場(如圖3)，讓其做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(Bqv＝qE)，得到粒子的運動速度v＝. 圖3 (2)撤去電場(如圖4)，保留磁場，讓粒子單純地在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，即Bqv＝m，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識求出其半徑r. 圖4 (3)由以上兩式確定粒子的比荷表達式：＝. 2．利用電偏轉(zhuǎn)測量 帶電粒子在勻強電場中運動，偏轉(zhuǎn)量y＝at2＝·()2，故＝，所以在偏轉(zhuǎn)電場中，U、d、L已知時，只需測量v和y即可． 例2　在再現(xiàn)湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖5所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場加速后，水

10、平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑．若在D、G間加上方向向上、場強為E的勻強電場，陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題： 圖5 (1)說明陰極射線的電性． (2)說明圖中磁場沿什么方向． (3)根據(jù)L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷． 答案　(1)負電　(2)垂直紙面向外　(3) 解析　(1)由于陰極射線在電場中向下偏轉(zhuǎn)，因此陰極射線受電場力方向向下，又由于勻強電場方向向上，則電場力的方向與電場方向

11、相反，所以陰極射線帶負電． (2)由于所加磁場使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與電場力平衡，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向外． (3)設(shè)此射線帶電量為q，質(zhì)量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，有qE＝Bqv.當射線在D、G間的磁場中偏轉(zhuǎn)時，有Bqv＝.同時又有L＝r·sin θ，如圖所示，解得＝. 解決帶電粒子在電場中運動的三個步驟 (1)確定研究對象，并根據(jù)題意判斷是否可以忽略帶電粒子的重力． (2)對研究對象進行受力分析，必要時要畫出力的示意圖；分析判斷粒子的運動性質(zhì)和過程，畫出運動軌跡示意圖． (3)選用恰當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解． 三、對α粒子散射實驗的理解

12、 1．實驗現(xiàn)象 (1)絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進． (2)少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)． (3)極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°，有的幾乎達到180°. 2．理解 (1)核外電子不會使α粒子的速度發(fā)生明顯改變． (2)湯姆孫的原子模型不能解釋α粒子的大角度散射． (3)少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些α粒子在原子中的某個地方受到了質(zhì)量、電荷量均比它本身大得多的物體的作用． (4)絕大多數(shù)α粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的，原子的質(zhì)量、電荷量都集中在體積很小的核內(nèi)． 例3　如圖6所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝

13、置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況．下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多 B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光 C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結(jié)果基本相似 D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金箔原子后產(chǎn)生的反彈 答案　C 解析　α粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進，少數(shù)α粒子有大角度散射．所以A處觀察到的粒子數(shù)多，B處觀察到的粒子數(shù)少，所以選項A、B錯誤．α粒子發(fā)生散射的主要原因是受

14、到原子核庫侖斥力的作用，所以選項D錯誤，C正確． 解決這類問題的關(guān)鍵是理解并熟記以下兩點： (1)明確實驗裝置中各部分的組成及作用． (2)弄清實驗現(xiàn)象，知道“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”和“極少數(shù)”α粒子的運動情況及原因． 四、原子的核式結(jié)構(gòu)分析 1．原子內(nèi)的電荷關(guān)系：原子核的電荷數(shù)與核外的電子數(shù)相等，非常接近原子序數(shù)． 2．原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，原子核的電荷數(shù)等于原子核的質(zhì)子數(shù)． 3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型對α粒子散射實驗結(jié)果的解釋： (1)當α粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿過“一片空地”一樣，無遮無擋，運動方向改變很小．因為原子核

15、很小，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)． (2)只有當α粒子十分接近原子核穿過時，才受到很大的庫侖力作用，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，而這種機會很少，所以有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)． (3)如果α粒子正對著原子核射來，偏轉(zhuǎn)角幾乎達到180°，這種機會極少，如圖7所示，所以極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角度甚至大于90°. 圖7 例4　(多選)下列對原子結(jié)構(gòu)的認識中，正確的是(　　) A．原子中絕大部分是空的，原子核很小 B．電子在核外運動，庫侖力提供向心力 C．原子的全部正電荷都集中在原子核里 D．原子核的直徑大約為10－10 m 答案　ABC 解析　盧瑟福α粒子散射實驗的結(jié)果否定了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的湯

16、姆孫模型，提出了關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，并估算出原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m，原子直徑的數(shù)量級為10－10 m，原子直徑是原子核直徑的十萬倍，所以原子內(nèi)部是十分“空曠”的，核外帶負電的電子由于受到帶正電的原子核的吸引而繞核旋轉(zhuǎn)，所以A、B、C正確，D錯誤. 1．(多選)英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發(fā)現(xiàn)(　　) A．陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè) B．陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同 C．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同 D．湯姆孫并未精確得出陰極射線粒子的電荷量 答案　AD 解析　陰極射線實質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，A正

17、確．由于電子帶負電，所以其在磁場中受力情況與正電荷不同，B錯誤．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，C錯誤．最早精確測出電子電荷量的是美國物理學(xué)家密立根，D正確． 2．(多選)關(guān)于α粒子散射實驗，下列說法正確的是(　　) A．在實驗中，觀察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來的方向前進，極少數(shù)發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn) B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力來自帶正電的核和核外電子，當α粒子接近核時，是核的斥力使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；當α粒子接近電子時，是電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn) C．實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積極小的一部分 D．實驗表明：原子

18、中心的核帶有原子的全部正電荷和全部原子的質(zhì)量 答案　AC 3．X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它們?nèi)肷鋾r的動能相同，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是下圖中的(　　) 答案　D 解析　α粒子離金核越遠其所受斥力越小，軌道彎曲程度就越小，故選項D正確． 4．如圖8所示，電子以初速度v0從O點進入長為l、板間距離為d、電勢差為U的平行板電容器中，出電場時打在屏上P點，經(jīng)測量O′P距離為Y0，求電子的比荷． 圖8 答案　 解析　由于電子在電場中做類平拋運動，沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運動，滿足 Y0＝at2＝()2＝， 則＝. 一、選擇題(1～7題為單選題，8～

19、9題為多選題) 1．關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．陰極射線本質(zhì)是氫原子 B．陰極射線本質(zhì)是電磁波 C．陰極射線本質(zhì)是電子 D．陰極射線本質(zhì)是X射線 答案　C 2．盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型的依據(jù)是用α粒子轟擊金箔，實驗中發(fā)現(xiàn)α粒子(　　) A．全部穿過或發(fā)生很小偏轉(zhuǎn) B．絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，有的甚至被彈回 C．絕大多數(shù)發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，甚至被彈回，只有少數(shù)穿過 D．全部發(fā)生很大偏轉(zhuǎn) 答案　B 解析　盧瑟福的α粒子散射實驗結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，故選項A錯誤．α粒子被散射時只有少數(shù)發(fā)生了較大角度偏轉(zhuǎn)，并且有極少

20、數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，有的甚至被彈回，故選項B正確，C、D錯誤． 3．α粒子散射實驗中，使α粒子散射的原因是(　　) A．α粒子與原子核外電子碰撞 B．α粒子與原子核發(fā)生接觸碰撞 C．α粒子發(fā)生明顯衍射 D．α粒子與原子核的庫侖斥力的作用 答案　D 解析　α粒子與原子核外的電子的作用是很微弱的，A錯誤．α粒子與原子核很近時，庫侖斥力很強，足以使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)甚至反向彈回，使α粒子散射的原因是庫侖斥力的作用，B、C錯誤，D正確． 4.在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖1所示，圖中P、Q兩點為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌道相切的

21、直線．兩虛線和軌跡將平面分成四個區(qū)域，不考慮其他原子核對α粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．可能在①區(qū)域 B．可能在②區(qū)域 C．可能在③區(qū)域 D．可能在④區(qū)域 答案　A 解析　因為α粒子與此原子核之間存在著斥力，如果原子核在②、③或④區(qū)，α粒子均應(yīng)向①區(qū)偏折，所以不可能． 5．如圖2所示是陰極射線管示意圖，接通電源后，陰極射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是(　　) 圖2 A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向 B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向

22、 C．加一電場，電場方向沿z軸負方向 D．加一電場，電場方向沿y軸正方向 答案　B 6．密立根油滴實驗原理如圖3所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負極相接，板間電壓為U，形成豎直向下、場強為E的勻強電場．用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴．通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A．懸浮油滴帶正電 B．懸浮油滴的電荷量為 C．增大場強，懸浮油滴將向上運動 D．油滴的電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍 答案　C 解析　帶電油滴在兩板間靜止時，電場力向上，應(yīng)帶負電，A錯；qE＝

23、mg，即q＝mg，所以q＝，B項錯誤；當E變大時，qE變大，合力向上，油滴向上運動，任何帶電物體的電荷量都是電子電荷量的整數(shù)倍，D項錯． 7．如圖4所示，根據(jù)α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實線表示一個α粒子的運動軌跡．在α粒子從a運動到b再運動到c的過程中，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．動能先增大后減小 B．電勢能先減小后增大 C．電場力先做負功后做正功，總功等于零 D．加速度先減小后增大 答案　C 解析　α粒子及原子核均帶正電，故α粒子受到原子核的斥力，α粒子從a運動到b，電場力做負功，動能減小，電勢能增大

24、，從b運動到c，電場力做正功，動能增大，電勢能減小，a、c在同一條等勢線上，a、c兩點的電勢差為零，則α粒子從a到c的過程中電場力做的總功等于零，A、B錯誤，C正確；α粒子所受的庫侖力F＝，b點離原子核最近，所以α粒子在b點時所受的庫侖力最大，加速度最大，故加速度先增大后減小，D錯誤． 8．關(guān)于原子核式結(jié)構(gòu)理論，下列說法正確的是(　　) A．是通過天然放射性現(xiàn)象得出來的 B．原子的中心有個核，叫做原子核 C．原子的正電荷均勻分布在整個原子中 D．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核上，帶負電的電子在核外旋轉(zhuǎn) 答案　BD 解析　原子的核式結(jié)構(gòu)理論是在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提

25、出的，A錯；原子所帶的正電荷都集中在一個很小的核里面，不是均勻分布在原子中，C錯，所以選B、D. 9．下列說法中正確的是(　　) A．湯姆孫精確地測出了電子電荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 C B．電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實驗”測出的 C．湯姆孫油滴實驗更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷是量子化的，即任何電荷量只能是e的整數(shù)倍 D．通過實驗測出電子的比荷和電子電荷量e的值，就可以確定電子的質(zhì)量 答案　BD 解析　電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實驗”測出的，電荷是量子化的也是密立根發(fā)現(xiàn)的，A、C錯誤，B正確；測出電子比荷的值和電子電荷量e的值，可以確定電子

26、的質(zhì)量，故D正確． 二、非選擇題 10．假設(shè)α粒子以速率v0與靜止的電子或金原子核發(fā)生彈性正碰，α粒子的質(zhì)量為mα，電子的質(zhì)量me＝mα，金原子核的質(zhì)量mAu＝49mα.求： (1)α粒子與電子碰撞后的速度變化； (2)α粒子與金原子核碰撞后的速度變化． 答案　(1)－2.7×10－4v0　(2)－1.96v0 解析　α粒子與靜止的粒子發(fā)生彈性碰撞，系統(tǒng)的動量和能量均守恒，由動量守恒定律有 mαv0＝mαv1′＋mv2′ 由能量守恒定律有 mαv02＝mαv1′2＋mv2′2 解得v1′＝v0 速度變化Δv＝v1′－v0＝－v0 (1)若α粒子與電子碰撞，將me＝mα代

27、入，得 Δv1≈－2.7×10－4v0 (2)若α粒子與金原子核碰撞，將mAu＝49mα代入，得 Δv2＝－1.96v0. 11．電子的比荷最早由美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測出，如圖5所示，兩塊水平放置的平行金屬板上、下極板與電源正負極相接，上、下極板分別帶正、負電荷，油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶負電，油滴進入上極板中央小孔后落到勻強電場中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動，兩金屬板間距為d，不計空氣阻力和浮力． 圖5 (1)調(diào)節(jié)兩板的電勢差u，當u＝U0時，使得某個質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運動，求油滴所帶的電荷量q為多少？ (2)若油滴進入電場時的速度可以忽略，當兩金屬板間的電勢差u＝U時，觀察到某個質(zhì)量為m2的油滴進入電場后做勻加速運動，經(jīng)過時間t運動到下極板，求此油滴的電荷量Q. 答案　(1)　(2)(g－) 解析　(1)油滴勻速下落過程受到的電場力和重力平衡，由平衡條件得：q＝m1g，得q＝m1g. (2)油滴加速下落，其所帶電荷量為Q，因油滴帶負電，則油滴所受的電場力方向向上，設(shè)此時的加速度大小為a，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式得：m2g－Q＝m2a，d＝at2，解得Q＝(g－)． 13