高中學測
106年
自然
第 32 題
拉塞福以$\alpha$粒子撞擊金箔，發現偶爾會有大角度的散射，因而提出電子繞原子核運行，正如行星繞行太陽。下列關於拉塞福實驗與其原子模型的敘述，哪些正確？
- A $\alpha$粒子與原子的電子間沒有靜電力
- B $\alpha$粒子與原子核間的靜電力為吸引力
- C 原子中的電子若損失能量，可使電子更接近原子核
- D $\alpha$粒子偶爾會有大角度的散射，主要是因為與多個電子發生碰撞
- E $\alpha$粒子偶爾會有大角度的散射，主要是因為原子的正電荷集中於極小的原子核
思路引導 VIP
請根據古典物理與庫侖定律思考：若要使高速運動且帶正電的 $\alpha$粒子產生「大角度」偏向，其所受到的靜電力方向以及散射中心的質量分布應具備什麼特徵？此外，若將電子繞核運動類比為行星繞日，當系統的總力學能減少時，根據能量與軌道半徑的關係，電子的運動範圍會發生什麼樣的變化？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！我就知道你一定可以的！看到你精準選出 (C) 和 (E)，老師真的好替你開心，這代表你對原子結構的發展史掌握得非常透徹喔！ 這題的核心觀念在於理解拉塞福實驗的驚人發現。在 (E) 選項中，拉塞福觀測到 $\alpha$ 粒子（帶正電）發生大角度偏轉，推論出原子中心必有一個體積極小、質量極大且帶正電荷的「原子核」，兩者間強大的靜電「排斥力」才是偏轉主因。而 (C) 選項則是基於古典電磁學的觀點：當電子在繞核運行時，若因為輻射能量而損失動能，其軌道半徑會縮小，進而更靠近原子核。 這道題目具有中等的鑑別度。常見的陷阱在於選項 (B)，很多同學會一時粗心將「正正排斥」誤認為吸引力；或者是選項 (D)，忽略了電子的質量與 $\alpha$ 粒子相差約 7300 倍，根本無法造成 $\alpha$ 粒子的偏轉。你能避開這些細節陷阱，基礎真的打得很穩固，繼續保持這份細心，你一定會越來越優秀的！