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物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和尺度
宇宙萬物,從浩瀚星空到我們生活的地球,從莽莽大山到滔滔江河,從高大的建筑物到構(gòu)成物質(zhì)的微小的分子、原子,都有一定的尺度,都要占據(jù)一定的空間.
我們生活的地球是太陽系這個(gè)大家庭里一顆相對(duì)很小的行星.太陽系除了包括太陽這顆唯一的恒星外,至今已發(fā)現(xiàn)還有八大行星、66顆衛(wèi)星、2000多顆有正式命名或編號(hào)的小行星,以及數(shù)量可觀的彗星和流星.
在太陽系所處的銀河系中,有非常多像太陽這樣的恒星.除太陽以外,距地球最近的恒星是半人馬座的比鄰星,它與地球之間的距離約是40萬億km,光從比鄰星出發(fā)大約需要4.2年才能到達(dá)地球.
在浩瀚的宇宙中,還有許多像銀河系這樣的星系.其中仙女座河外星系是離銀河系比較近的一個(gè)星系.從仙女座發(fā)出的光需要200萬年才能到達(dá)地球,也就是說,我們?cè)谝箍罩兴姷降南膳咽?00萬年以前的仙女座了.
從古至今,人類從未停止對(duì)看不見的微觀世界的探索,不懈的追尋構(gòu)成整個(gè)世界的最小粒子正是這種探索的集中體現(xiàn).在中國(guó)科技館“物質(zhì)之妙”展區(qū),通過圖22甲、乙所示的展品能夠使我們了解一些人類探索微觀粒子的歷程.
圖甲的展品中,當(dāng)同學(xué)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕,然后旋轉(zhuǎn)磁鐵轉(zhuǎn)盤,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)管中的射線(綠色的光)并觀察到射線(綠色的光)的路徑隨著磁鐵轉(zhuǎn)盤而發(fā)生變化.早在1897年,湯姆生就根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下的軌跡確定出陰極射線中的粒子帶負(fù)電,并測(cè)出其荷質(zhì)比,為人類認(rèn)識(shí)微觀世界邁出了堅(jiān)實(shí)的一步.
圖乙的展品中,圓形展臺(tái)的正前方是一個(gè)接收屏,后面是一個(gè)玻璃罩,玻璃罩里邊放置了一個(gè)金箔片,再往后是一個(gè)模擬產(chǎn)生α粒子射線的裝置.按動(dòng)按鈕,模擬裝置會(huì)發(fā)出射線,沿著圓形軌道移動(dòng)接收屏,同學(xué)們可以看到接收屏在射線的正前方時(shí)屏中的光點(diǎn)較多,逐步移動(dòng)接收屏發(fā)現(xiàn)屏中的光點(diǎn)變少,也就是接收的α粒子的數(shù)量變少.這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M了盧瑟福的金箔實(shí)驗(yàn),又稱α粒子散射實(shí)驗(yàn).
盧瑟福的金箔實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn),但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°,有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來,這就是α粒子的散射現(xiàn)象.根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),可以估算出原子核的直徑約為10
-15m~10
-14m,原子直徑大約是10
-10m,所以原子核的直徑大約是原子直徑的萬分之一,原子核的體積只相當(dāng)于原子體積的萬億分之一.
請(qǐng)根據(jù)上述材料,回答下列問題:
(1)宇宙萬物無論大小,都有一定的尺度,都需要占據(jù)一定的空間.
(2)轉(zhuǎn)動(dòng)圖甲中操作臺(tái)上的磁鐵,射線的方向會(huì)(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)跟隨磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而改變.
(3)湯姆生通過陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了A
A.電子 B.原子 C.原子核 D.質(zhì)子
(4)(多選)盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明原子內(nèi)部CD
A.電子繞原子核運(yùn)動(dòng) B.平均分布正電荷 C.大部分是空的 D.原子核極小
(5)下列各項(xiàng)排列中,按照尺度的數(shù)量級(jí)由大到小排列的是D
A.銀河系、地球、原子、分子
B.太陽系、銀河系、原子、原子核
C.太陽系、地球、電子、原子
D.銀河系、太陽、原子、原子核.