2019物理同步鲁科版选修3-5第2章 第1、2节 电子的发现与汤姆孙模型 原子的核式结构模型
鲁科版高中物理选修3-5课件高二：2.1电子的发现与汤姆孙模型
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J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z S 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
随堂练习
UITANG LIANXI
探究一
探究二
【例题 1】阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加 速飞向阳极,如图所示。若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为( )
A.平行于纸面向左
B.平行于纸面向上
C.垂直于纸面向外
D.垂直于纸面向里
点拨:阴极射线是电子流,由运动方向、磁场方向依据左手定则判断偏
转方向。
解析:由于阴极射线的本质是电子流,阴极射线方向向右传播,说明电子
的运动方向向右,相当于存在向左的电流,利用左手定则,使电子所受洛伦兹
力方向平行于纸面向上,由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外,故选项 C
电场方向向下,则电场力的方向与电场方向相反,所以阴极射线带负电。
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力,由
左手定则得磁场的方向垂直纸面向里。
(3)设此射线带电荷量为 q,质量为 m,当射线在 DG 间
做匀速直线运动时,由平衡条件得 qE=Bqv
当射线在 DG 间的磁场中偏转时,由洛伦兹力提供向心力得 Bqv=������������������2
课程目标
1.了解电子的发现过程,让 学生体会科学家进行科学探究 的过程。 2.知道汤姆孙模型。 3.了解早期的原子结构模型,体 会模型化方法。 4.认识 19 世纪末三大发现的物 理意义。
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一二三
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高中物理 第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型课后知能检测 鲁科版选修35
【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理第2章第1节电子的发现与汤姆孙模型课后知能检测鲁科版选修3-5]1．早期原子论是由谁创立的( )A．阿伏伽德罗B．汤姆孙C．玻意耳D．德谟克利特【解析】根据物理学史，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子”，D正确．玻意耳创立了元素论，C错．阿伏伽德罗提出了分子假说，A错．汤姆孙发现了电子，B错．【答案】 D2．(2013·济南检测)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其能量B．阴极射线通过偏转电场时不会偏转C．阴极射线通过偏转电场时能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变【解析】X射线是频率很高的光子，不带电．电场、磁场不能改变其运动方向，B正确．【答案】 B3．(2013·福州四中检测)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．关于电子的说法正确的是( )A．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1 836倍D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，故A正确、B错误；电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量，为质子质量的11 836，故C错、D对．【答案】AD图2－1－74．如图2－1－7所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹往下偏，则 ( )A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关【解析】阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管内磁场方向垂直纸面向里．由安培定则判定AB中电流的方向由B流向A，故B正确．电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变，故C对．【答案】BC5．(2013·莆田检测)下列说法中正确的是( )A．原子是可以再分的，是由更小的微粒组成的B．通常情况下，气体是导电的C．在强电场中气体能够被电离而导电D．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果【解析】原子可以再分为原子核和核外电子，A对；通常情况下，气体不导电，但在强电场中被电离后可导电，B错，C、D对．【答案】ACD6．汤姆孙用电场和磁场对电子进行偏转实验从而测定其比荷．在图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做匀速直线运动的是( )【答案】 C7．(2013·漳州高二检测)如图2－1－8所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径R 相同，则它们具有相同的( )图2－1－8A ．电荷量B ．质量C ．速度D ．比荷【解析】 正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域Ⅰ中均不偏转，说明它们具有相同的速度，故C 正确．在区域Ⅱ中半径相同，R ＝mvqB，所以它们应具有相同的比荷．正确选项为C 、D.【答案】 CD8．如图2－1－9是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )图2－1－9A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴负方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向【解析】 由于电子沿x 轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向；若所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z 轴正方向，由此可知B 正确．【答案】 B9．密立根实验的原理如图2－1－10所示，在A 板上方用喷雾器将油滴喷出，若干个油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电．已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时，油滴恰好静止．撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度：F ＝kv ，则油滴所带的电荷量q ＝________.图2－1－10某次实验得q 的测量值见下表(单位：10－19C)； 6.418.019.6511.2312.83【解析】 mg －Eq ＝0，mg －kv ＝0，解得q ＝kv /E .油滴所带电荷量是1.6×10－19C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C.【答案】kv E电荷的最小电荷量为1.6×10－19C 10．(2013·南平检测)为测定带电粒子的比荷q m，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷q m的值为多少？【解析】 只加电场时，在垂直电场方向 d ＝12(Eq m )(L v 0)2 加磁场后，粒子做直线运动，则qv 0B ＝Eq ，即v 0＝E B. 联立解得：q m ＝2dEB 2L 2. 【答案】2dE B 2L211．(2013·澄迈检测)汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图2－1－11所示．真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A ′中心的小孔沿中心轴O 1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P ′间的区域，平行极板间距为b .当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏和中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，(O ′点与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计)此时，在P 和P ′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．求打在荧光屏O 点的电子速度的大小．图2－1－11【解析】 当电子受到的电场力与洛伦兹力相等时，电子做匀速直线运动、亮点重新回到中心O 点，设电子的速度为v .则qvB ＝qE ，得v ＝E B 又E ＝U b ，所以v ＝U Bb.【答案】U Bb12．美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量．油滴实验的原理如图2－1－12所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后．由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．两金属板间的距离为d ，忽略空气对油滴的浮力和阻力．图2－1－12(1)调节两金属板间的电势差U ，当U ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速运动，求该油滴所带的电荷量；(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U ＝U 1时，观察到某个质量为m 2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t 运动到下极板，求此油滴所带的电荷量．【解析】 (1)当U ＝U 0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m 1g －q U 0d ＝0，即q ＝m 1gdU 0. (2)当U ＝U 1时，质量为m 2的油滴做匀加速运动，满足d ＝12at 2，m 2g －q ′U 1d ＝m 2a由此得q ′＝m 2d U 1(g －2d t 2)＝m 2d U 1t 2(gt 2－2d )． 【答案】 (1)m 1gd U 0 (2)m 2d U 1t2(gt 2－2d )。
鲁科版选修3-52-1 电子的发现与汤姆孙模型
(3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：mq ＝BE2R，最后经定量计算 汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子．
【例 2】 如图 7 所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极 K 发出的阴极射线通过一对平行金属板 D1、D2 间的匀强电场， 发生偏转．
图7
(1)在 D1、D2 间加电场后射线偏到 P2，则由电场方向知，该射线 带什么电？ (2)再在 D1、D2 间加一磁场(图中未画出)，电场与磁场垂直，让射 线恰好不偏转．设电场强度为 E，磁感应强度为 B，则电子的速 度多大？ (3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出 轨道半径为 R，则粒子的荷质比mq 是多大？
•
运动的影响时，一般不考虑重力
•
的影响．
图1
• (2)带电性质的判断方法 • ①粒子在电场中运动如图1所示．带电粒子受电场力作用运动方向发生改变(粒子
质量忽略不计)．带电粒子在不受其他力的作用时，若沿电场线方向偏转，则粒 子带正电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电．
图2
• ②粒子在磁场中运动，如图2所示．粒子将受到洛伦兹力作用F＝qvB，洛伦兹力 方向始终与速度方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的 作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电； 若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．
时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称
为
．
阴极射线
2．汤姆孙对阴极射线本质的探究 (1)实验中通过 静电偏转力 和 磁场偏转力 相抵消等方法，确定 了阴极射线粒子的速度，并测量出了这些粒子的比荷：mq ＝ E RB2 . (2)阴极射线是带电粒子流，带 负 电． (3)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的 成分，其质量是氢离子质量的1 8100，汤姆孙将这种带电粒子 称为 电子 ．
高中物理 第二章 第一节 电子的发现与汤姆孙模型同步练测 鲁科版选修35
第一节 电子的发现与汤姆孙模型满分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.对于原子中正负电荷如何分布的问题，科学家们提出了许多模型.其中较有影响的“西瓜模型”或“枣糕模型”能够解释一些实验现象，这个模型是下列哪位科学家提出的（）A.密立根B.汤姆孙 C.玻尔 D.卢瑟福2.关于电子的发现，下列说法中正确的是（ ）A.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的B.电子的比荷最早是由英国物理学家汤姆孙测定的C.认定阴极射线是电子流即可确定电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元D.精确测定电子的比荷是由密立根用著名的“油滴实验”完成的 3.下列说法中正确的是（A.阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B.C.阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的D.阴极射线的本质是带电微粒——电子4.关于电子的发现，下列说法中正确的是（ ） A.B. C. D.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的 5.关于电子的下列说法中，正确的是（ A.B.任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C.电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D.电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同6.关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是 A.戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人 B.C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气D.汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍7.下列说法正确的是（A.汤姆孙发现了电子并精确测出了电子的电荷量B.C.D.8.关于阴极射线，下列说法正确的是（ ） A.阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B.阴极射线是在真空管内由阴极放出的电子流C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D.示波器的示波管实际就是阴极射线管 9.如1所示，初速度为零的电子在电势差为的电场中加速后，垂直进入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )图1A.变大，B.变小，变C.变大，D.变小，变小10.关于原子的下列说法中正确的是（A.原子是化学反应中的最小微粒，是不可再分的B.原子是化学反应中的最小微粒，是可以分割的C.原子是保持物质化学性质的最小微粒，是可D.认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.1897年英国物理学家 通过对的研究发现了电子，从而揭开了研究原子结构的序幕.12.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，这些微观粒子是 .若在如图2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将 （选填“向上”、“向下”、“向里”、“向外”）偏转.图2三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（11分）有两个完全相同的带电绝缘金属小球，分别带有电荷量=6.4×10-9C,=-3.2×10-9C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?14.（11分）如图3所示，电子由静止从点经电场加速后垂直进入匀强磁场中，经偏转后打在板的点，射入点到点的距离为，由此试求电子的比荷的表达式（不考虑电子的重力）.图315.（13分）如图4所示，一束电子流，在=500 V 的电场作用下获得一定速度后，在与两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场中，若两板间距离为=1.0 cm,板长为=5 cm ，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多图416.（13分）1910年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”，如图5所示，质量为的带负电的油滴，静止于水平放置的带电平行金属板间，设油滴的密度为，空气密度为，试求：两板间的场强最大值表达式.图5第一节电子的发现与汤姆孙模型答题纸得分：6二、填空题11． 12.三、计算题1314.1516.第一节电子的发现与汤姆孙模型参考答案一、选择题1.B2.ABCD 解析：由物理学史可知选项A、B、C、D都正确.3.AD 解析：阴极射线是高速的电子流，所以在电场中一定会受到电场力的作用，选项A正确；如果阴极射线在磁场中的运动方向与磁场平行，则不会受到磁场力的作用，故不会偏转，选项B、C错误；阴极射线的本质是带电微粒——电子,选项D正确.4.D5.ABC 解析：发现电子是从研究阴极射线开始的，选项A正确；任何物质中均有电子，它是原子的组成部分，选项B正确；电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C正确；电子是带负电，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相反,选项D错误.6.D 解析：汤姆孙是第一个测出阴极射线比荷的人，选项A错误；汤姆孙直接测出了阴极射线粒子的电荷量而不是质量，选项B错误；C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是相同的，选项C错误；汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍，选项D正确.7.B 解析：汤姆孙发现了电子并初步测出电子的电荷量，密立根精确测出了电子的电荷量，选项A错误；稀薄气体导电可以看到辉光现象，选项B正确；C.阴极射线是电子流，选项C错误.8.BCD9. B 解析：要使电子的偏转角度大，可以由两种途径：(1)减小使发射速度减小，从而增加偏转时间.(2)增大增加偏转力.综合分析得B正确.10.BD 解析：原子是可再分的，选项A错误，选项B正确；分子是保持物质化学性质的最小微粒，选项C错误；认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的，选项D正确.二、填空题11.汤姆孙12.电子三、计算题13.见解析解析：当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配.由于两小C.在接触过程中，电子由球转移到球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使球带的正电，这样，转移的电子数101014. 解析：设电子的电荷量为，质量为，在加速电场中加速的过程中，根据动能定理，有，解得垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，故有由题意知：.15.40 V 解析：设电子经加速电场后的速度为，所以.设电子通过两平行板的时间为，则设两板之间所加电压为时，电子恰能从一个平行金属板的边缘飞出来，则为所加电压的最大值.当电子恰能从边缘飞出时，其侧移量为：所以V=40 V.16.解析：设油滴的体积为，则油滴受到空气对它的浮力为，则.图6取油滴为研究对象，设其带电荷量为，在电场中受重力、浮力和电场力而平衡，受力如图6所示，，即所以又因为任何带电体所带电荷量为电子所带电荷量的整数倍，所以有：当=1时，最大，即.。
鲁科版选修3-5 第二章第1节 电子的发现与汤姆孙模型 教案
§【教学目标】〔一〕知识与技能1、知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成局部，是比原子更根本的物质单元。
2、知道电子的发现是近代物理的三大发现之一〔二〕过程与方法1、体会电子的发现过程中蕴含的科学方法。
2、通过演示实验和历史资料介绍，使学生通过观察现象和阅读历史资料，到达教学目标。
〔三〕情感态度与价值观领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。
【重点与难点】重点：认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法难点：体会电子的发现过程中蕴含的科学方法【教材分析】本节由阴极射线和电子的发现两局部内容组成。
重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。
首先通过实验说明阴极射线的存在，然后指出科学家对阴极射线的认识，最后仍然通过实验研究发现了电子。
电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒，对揭示原子结构有重大意义，是近代物理三大发现之一。
电子发现是一个很好的培养学生分析问题和解决问题能力的内容，认识电子发现的重大意义，体会电子的发现过程中蕴含的科学方法是教学中的重点。
通过演示实验和历史资料介绍，使学生通过观察现象和阅读历史资料，到达教学目标。
【教学过程】教学过程设计教师活动学生活动【情境导入】街边精美的画报如果逐步放大，可以看到是由许许多多的色块组成〔可用画图工具将某张精美图片不断放大〕，那么，宇宙中的物体如果细分下去，最终将由什么组成呢？今天，我们将深入到微观世界，探究物质的根本组成结构。
电脑演示，引入新课，激发学生学习兴趣。
观察图片的逐步放大，激发探究微观世界的兴趣。
【新课教学】问题1：阅读课本23页材料，古人对构成世界万物的元素有哪些典型的观点？现代科学又得出什么结论？——我国西周的“五行说〞认为万物是由金、木、水、火、土五种根本“元素〞组成的，古希腊的亚里士多德认为万物的本质是由土、水、火、空气四中根本“元素〞组成的；在现代科学中，19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元。
鲁科版高中物理选修3-5第2章 第1、2节 电子的发现与汤姆孙模型原子的核式结构模型
(3)实验结论： 用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值 是相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分，并 由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。 汤姆孙把新发现的这种粒子称之为电子。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
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，这 些微观粒子是________。若在如图212所示的阴极射线管中部 加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(填“向 上”“向下”“向里”或“向外”)偏转。
原因
库仑力 作用使其发生了大 靠近原子核的 α 粒子受_______ 角度偏转
结论
很小 的带正电 原子中存在体积_____ ______的部分
[跟随名师· 解疑难]
1．实验背景 α粒子散射实验是卢瑟福和他的合作者做的一个著名的物 理实验，实验的目的是想证实汤姆孙原子模型的正确性，实 验结果却成了否定汤姆孙原子模型的有力证据。在此基础 上，卢瑟福提出了原子核式结构模型。
答案：(1)负电 Esin θ (3) 2 BL
(2)垂直纸面向里
[探规寻律] (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，要注意确定圆 心位置，利用几何关系求出半径。 (2)洛伦兹力提供向心力，列出牛顿第二定律方程求解问题。 [跟踪演练] 英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现 A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧 B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量 ( )
图212
解析：阴极射线即为电子流，当电子流穿过垂直纸面向里的磁场 时，将受到洛伦兹力的作用而向下偏转(注意电流方向与电子流 方向相反)。
电子的发现与汤姆孙原子模型高二物理(鲁科版2019选择性必修第三册)(共15张PPT)
究
方式重新结合或分散；
人们很早就在探索构成物质的最小微粒
一
、
物
质
结
构
的
早
期
探
究
我国战国时期的思想家墨子认为物体是由不
可分割的最小单元——“端”构成的。
一
大约在17世纪中叶，人们开始通过实验来了解物质的结构
、 物 质
1661年，玻意耳以化学实验为基础建立 了科学的元素论。18世纪一系列重要的实验 结果，如化学反应遵循质量守恒定律，元素
兹力平衡时，有
qE qBv
电 子
由此确定带电粒子的运动速率。 然后使电场为零，带电粒子在磁场 区内做圆周运动，有
的 发
qBv mv2
现
r
由以上两式可得带电粒子的比荷
汤姆孙发现这些粒子电荷量的大 小与氢离子大致相同，而比荷却是氢 离子的近两千倍。
q m
E rB 2
汤姆孙认为，阴极射线粒子是
电荷量大小与氢离子相同、而质量
伽 德
原子组成。
罗
一ห้องสมุดไป่ตู้
、
19世纪初期形成的分子一原子论认为：在物质的结
物
构中存在着分子、原子这样的层次；宏观物质的化学性
质
质决定于分子，而分子则由原子构成；原子是构成物质
结
的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭。
构
的
早
期
探
究
19世纪后半叶，科学家发现了阴极射线。
二
、
电 子
19世纪后半叶，科学家在 研究稀薄气体放电时发现， 当玻璃管内的气体足够稀
三 两部分又是怎样合为一体的呢？
、
汤
正电荷
鲁科版高中物理选修3-5同步练测：第二章第一节电子的发现与汤姆孙模型.docx
高中物理学习材料桑水制作第一节电子的发现与汤姆孙模型建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.对于原子中正负电荷如何分布的问题，科学家们提出了许多模型.其中较有影响的“西瓜模型”或“枣糕模型”能够解释一些实验现象，这个模型是下列哪位科学家提出的（）A.密立根B.汤姆孙C.玻尔D.卢瑟福2.关于电子的发现，下列说法中正确的是（）A.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的B.电子的比荷最早是由英国物理学家汤姆孙测定的C.认定阴极射线是电子流即可确定电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元D.精确测定电子的比荷是由密立根用著名的“油滴实验”完成的3.下列说法中正确的是（）A.阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B.阴极射线在磁场中一定会偏转C.阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力D.阴极射线的本质是带电微粒——电子4.关于电子的发现，下列说法中正确的是（）A.电子是由德国物理学家普吕克尔发现的B.电子是由德国物理学家戈德斯坦发现的C.电子是由法国物理学家安培发现的D.电子是由英国物理学家汤姆孙发现的A.发现电子是从研究阴极射线开始的B.任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C.电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D.电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同6.关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是（）A.戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人B.汤姆孙直接测出了阴极射线的质量C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是不同的D.汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍7.下列说法正确的是（）A.汤姆孙发现了电子并精确测出了电子的电荷量B.稀薄气体导电可以看到辉光现象C.阴极射线是一种电磁波D.以上说法都不对8.关于阴极射线，下列说法正确的是（）A.阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B.阴极射线是在真空管内由阴极放出的电子流C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D.示波器的示波管实际就是阴极射线管9.如1所示，初速度为零的电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )图1A.U1变大，U2变大B.U1变小，U2变大C.U1变大，U2变小D. U1变小，U2变小10.关于原子的下列说法中正确的是（）A.原子是化学反应中的最小微粒，是不可再分的B.原子是化学反应中的最小微粒，是可以分割的C.原子是保持物质化学性质的最小微粒，是可以分割的D.认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.1897年英国物理学家通过对的研究发现了电子，从而揭开了研究原子结构的序幕.12.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，这些微观粒子是 .若在如图2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将（选填“向上”、“向下”、“向里”、“向外”）偏转.图2三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（11分）有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量Q A=6.4×10-9C,Q B=-3.2×10-9 C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少? 14.（11分）如图3所示，电子由静止从O点经电场U加速后垂直进入匀强磁场B中，经偏转后打在MN板的P点，射入点到P点的距离为d，由此试求电子的比荷qm的表达式（不考虑电子的重力）.图315.（13分）如图4所示，一束电子流，在U=500 V的电场作用下获得一定速度后，在与两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场中，若两板间距离为d=1.0 cm,板长为L=5 cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？图4 16.（13分）1910年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”，如图5所示，质量为m的带负电的油滴，静止于水平放置的带电平行金属板间，设油滴的密度为ρ，空气密度为ρ′，试求：两板间的场强最大值表达式.图5第一节电子的发现与汤姆孙模型答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算题1314.1516.第一节 电子的发现与汤姆孙模型 参考答案一、选择题 1.B2.ABCD 解析：由物理学史可知选项A 、B 、C 、D 都正确.3.AD 解析：阴极射线是高速的电子流，所以在电场中一定会受到电场力的作用，选项A 正确；如果阴极射线在磁场中的运动方向与磁场平行，则不会受到磁场力的作用，故不会偏转，选项B 、C 错误；阴极射线的本质是带电微粒——电子,选项D 正确.4.D5.ABC 解析：发现电子是从研究阴极射线开始的，选项A 正确；任何物质中均有电子，它是原子的组成部分，选项B 正确；电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构，选项C 正确；电子是带负电，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相反,选项D 错误.6.D 解析：汤姆孙是第一个测出阴极射线比荷的人，选项A 错误；汤姆孙直接测出了阴极射线粒子的电荷量而不是质量，选项B 错误；C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷是相同的，选项C 错误；汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍，选项D 正确.7.B 解析：汤姆孙发现了电子并初步测出电子的电荷量，密立根精确测出了电子的电荷量，选项A 错误；稀薄气体导电可以看到辉光现象，选项B 正确；C.阴极射线是电子流，选项C 错误.8.BCD 9. B 解析：要使电子的偏转角度大，可以由两种途径：(1)减小U 1使发射速度减小，从而增加偏转时间. (2)增大U 2增加偏转力.综合分析得B 正确.10.BD 解析：原子是可再分的，选项A 错误，选项B 正确；分子是保持物质化学性质的最小微粒，选项C 错误；认为原子具有复杂结构是从发现电子开始的，选项D 正确. 二、填空题11.汤姆孙 阴极射线 12.电子 向下三、计算题13.见解析 解析：当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配.由于两小球相同，剩余正电荷必均匀分配，即接触后两小球带电荷量 Q A ′=Q B ′=Q A +Q B2=6.4×10−9−3.2×10−92C =1.6×10−9 C.在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B 球带Q B ′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ =−Q B +Q B ′=3.2×10−9 C +1.6×10−9 C =4.8×10−9 C. 转移的电子数n =ΔQ e= 4.8×10−91.6×10−19=3.0×1010个14. 8UB 2d 2 解析：设电子的电荷量为q ，质量为m ，在加速电场U 中加速的过程中， 根据动能定理，有qU =12mv 2，解得v=√2Uqm垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，故有qBv=mv2R由题意知：R=d2由以上各式整理得电子的比荷为q m =2UB2R2=8UB2d2.15.40 V 解析：设电子经加速电场后的速度为v0，则有：qU=12mv02，所以v0=√2qUm.设电子通过两平行板的时间为t，则t=Lv0，设两板之间所加电压为U1时，电子恰能从一个平行金属板的边缘飞出来，则U1为所加电压的最大值.当电子恰能从边缘飞出时，其侧移量为：y=d2即y=d2=12at2=12qU1dm·L2v02=qU1L22d·2qU=U1L24dU，所以U1=2d2UL2=2×1×10−4×5005×5×10−4V=40 V.16.E m=mg(ρ−ρ′)ρe解析：设油滴的体积为V，则V=mρ，油滴受到空气对它的浮力为F，则F=ρ′Vg=ρ′mρg.图6取油滴为研究对象，设其带电荷量为q，在电场中受重力、浮力和电场力而平衡，受力如图6所示，有：F+Eq=mg，即ρ′mgρ+Eq=mg所以E=mg(ρ−ρ′)ρq又因为任何带电体所带电荷量为电子所带电荷量的整数倍，所以有：q=ne，即E=mg(ρ−ρ′)ρne当n =1时，E 最大，即E m =mg(ρ−ρ′)ρe.。
电子的发现与汤姆孙模型(整理2019年11月)
汤姆孙的气体放电管的示意图
带电粒子的电荷量与其质量之比——比荷q/m， 是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中 受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。
古希腊学者德谟克利特等人认为宇宙间存在一种或多种微小 的实体，这个实体叫做“原子”，原子密不可分，这些原子在虚 空中运动，并可按照不同的方式重新结合或分散。
我国战国时期的思想家墨子认为物体是由不可分割的 最小单元——“端”构成
1661年，玻意耳以化学实验为基础建立科学的元素论， 认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是 元素，各种元素存在着不同的原子。
这美丽的灯光背后蕴含着怎样的物理规律呢？
物理选修3-5 第二章 原子结构
第一节 电子的发现与汤姆孙模型
1、物质结构的早期探究
大千世界（宇宙）是由什么构成的？
我国西周时期的五行说：金、木、水、火、土
古希腊的亚里士多德认为：万物的本质是 土、水、火、空气4种“元素”， 天体则由第五种元素———以太构成
2、电子的发现 早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气
体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象。
8
1876年德国物理学家戈德斯坦研究后命名为阴极 射线
阴极射线是什么呢？
阴极射线的本质
有人认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射 有人认为阴极射线是以太波 有人认为阴极射线是带电微粒
你认为：阴极射线是什么呢， 怎样获得证据证明你的观点是正确的呢？
19世纪初，道尔顿提出原子论。
1811年，阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由 多个相同的原子组成。
宏观物质的化学性质决定于分子，分 子则由原子构成， 原子是构成物质的不可分再分的最小颗粒
原子真的不可再分了吗？
鲁科版物理选修3-5：第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型 学业分层测评4
学业分层测评(四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)下列说法正确的是()A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B．电子的发现证明了原子是可分的C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置D．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内【解析】通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确，D错误．【答案】ABC2．人们对原子结构的认识有一个不断深化的过程，下列先后顺序中符合史实的是() 【导学号：64772091】①道尔顿提出的原子论②德谟克利特的古典原子论③汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型A．①②③B．②①③C．③②①D．③①②【解析】对于探索构成物质的最小微粒，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，19世纪初，道尔顿提出了原子论，汤姆孙发现电子后，提出了葡萄干面包模型，故选项B正确．【答案】 B3．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．关于电子的说法正确的是()A．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，所以选项A正确，选项B错误；电子是构成物质的基本单元，其质量是氢原子质量的11 800故选项C、D均正确．【答案】ACD4．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是() 【导学号：64772092】A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线【解析】汤姆孙经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子，故选C.【答案】 C5．对于电子的发现，以下说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子B．汤姆孙通过实验测定了阴极射线的比荷值C．密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值D．原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的【解析】1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型，故选B.【答案】 B6．(多选)关于空气的导电性能，下列说法正确的是() 【导学号：64772093】A．空气导电，是因为空气分子中有的带正电，有的带负电，空气分子在强电场作用下向相反方向运动。
鲁科版选修3-5 第二章第1节电子的发现与汤姆孙模型 教案
第一节电子的发现与汤姆孙模型三维教学目标1.知识与技能①了解人类对物质结构之谜的探索历程。
②了解电子的发现过程。
③汤姆孙的原子模型的建立。
2.过程与方法：培养学生通过现象分析本质，首先独立思考，学会合作分享。
初步了解电子是构成原子的重要成分，原子不是不可再分的最小粒子。
3.情感、态度与价值观:体会人类对原子的认识经历了艰难、漫长的历程，只有那些不畏艰难困苦的人才能到达光芒的顶点。
教学重点:阴极射线的研究。
教学难点：汤姆孙发现电子的实验及理论推导——电子比荷的测定。
教学方法：学生分组对抗、演示实验、启发引导。
教具准备：高压发生器、阴极射线管、磁铁、电脑课件。
教学过程：〔一〕历史的回忆①我国西周的“五行说〞：万物由“金、木、水、火、土〞5种根本“元素〞组成。
②古希腊亚里士多德认为：万物由“水、土、火、空气、以太〞构成。
③老子讲：“道生一、一生二、二生三、三生万物〞。
④古希腊德漠克利特认为：万物由不可再分割的粒子——原子组成。
墨子认为万物由不可分割的最小单元“端〞构成。
⑤波意耳的元素论、道尔顿的原子论、阿伏伽德罗的分子假说。
（二）阴极射线1.发现：1858年德国的物理学家普吕克尔利用低压气体放电管研究气体的放电时发现了一种奇特的现象，1876年德国的物理学家戈德斯坦把它命名为阴极射线。
2.汤姆孙的研究。
①演示阴极射线在磁场中的偏转，学生分组讨论阴极射线的电性。
②引导学生认识到比荷是确认粒子的“身份证〞。
如何测定阴极射线粒子的比荷。
③汤姆孙的推导。
qE=qvB —— v=E/BqvB=mv2/R—— q/m=E/RB2测出比荷值大约是1011C/kg。
进一步研究这种粒子带负电，电荷量为1.6*1019-C。
质量大约是氢离子质量的1/1836.汤姆孙将这种带电粒子称为电子。
电子的发现是19世纪末的三大著名发现之一。
3.汤姆孙原子模型的建立.①电子的发现说明原子具有一定的结构。
原子是由电子和其他带正电的物质组成的。
2019版高中物理第2章原子结构第1节电子的发现与汤姆孙模型教师用书鲁科版选修3.doc
2019版高中物理第2章原子结构第1节电子的发现与汤姆孙模型教师用书鲁科版选修3[先填空]1．古人对物质的认识(1)我国西周的“五行说”认为万物是由金、木、水、火、土5种基本“元素”组成的．(2)古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素”，天体则由第五种“元素”——“以太”构成．(3)古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子”．2．通过实验了解物质的结构(1)1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论．(2)19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位．(3)1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成．3．19世纪初期形成的分子——原子论认为，在物质的结构中存在着分子、原子这样的层次，宏观物质的化学性质决定于分子，而分子则由原子组成．原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭．[再判断]1．玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论．(×)2．阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成．(√)3．19世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒是不可分的．(√) [后思考]试简述道尔顿提出原子论的依据．【提示】18世纪一系列重要的实验结果，如化学反应遵从质量守恒定律，元素形成化合物时遵从定比定律、倍比定律等，启示人们推想物质是由一些不可毁灭的微粒构成的，而且各种不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物，在此基础上，19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元．电子的发现及汤姆孙模型[先填空]1．阴极射线：科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线．2．汤姆孙对阴极射线本质的探究(1)通过实验：巧妙利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了粒子的比荷．(2)换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的比荷相同，这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分．3．结论(1)阴极射线是带电粒子流．(2)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还要小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子．(3)电子的发现说明原子具有一定的结构，即原子是由电子和其他物质组成的．4．电子发现的意义：电子的发现揭开了认识原子结构的序幕．5．19世纪末微观世界三大发现(1)1895年伦琴发现了X射线；(2)X射线发现后不久，贝克勒尔发现了放射性；(3)1897年汤姆孙发现了电子．6．汤姆孙的原子模型原子带正电的部分充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样．[再判断]1．电子的发现，说明原子具有一定的结构．(√)2．电子是第一种被人类发现的微观粒子．(√)3．电子的发现，是19世纪末的三大著名发现之一．(√)[后思考]为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？【提示】当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是带电粒子，二是认为是以太波．而汤姆孙认为阴极射线是带电粒子，而带电粒子可受电场力和磁场力．[核心点击]1．对阴极射线的认识(1)现象：真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上发出荧光及管中物体在玻璃壁上的影．(2)命名：德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线．(3)猜想①阴极射线是一种电磁辐射．②阴极射线是带电微粒．(4)验证：英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，发现阴极射线带负电并测出了粒子的比荷进而发现电子．(5)实验：密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量．2．电子比荷的测定方法(1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图211甲)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )，得到粒子的运动速度v ＝E B .甲 乙图211 (2)撤去电场(如图乙)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv ＝m v 2r，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r . (3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：q m ＝E B 2r .1．(多选)如图212所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB 时，发现射线径迹向下偏转，则( ) 【导学号：64772023】图212A ．导线中的电流由A 流向BB ．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB 中的电流方向来实现C ．电子束的径迹与AB 中的电流方向无关D ．若将直导线AB 放在管的正上方，电流方向不变，则电子束的径迹将向上偏【解析】 阴极射线是高速电子流，由左手定则判断可知，磁场垂直纸面向里，由安培定则可知，导线AB 中的电流由B 流向A ，且改变AB 中的电流方向时可以使电子束的轨迹往上偏．若电流方向不变，将导线AB 放在管的上方，由左手定则可以判断，电子束的轨迹将向上偏．故B 、D 均正确．【答案】 BD2．带电粒子的比荷q m是一个重要的物理量．某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装置如图213所示．其中两正对极板M 1、M 2之间的距离为d ，极板长度为L .图213他们的主要实验步骤如下：A ．首先在两极板M 1、M 2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B ．在M 1、M 2两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U .请问本步骤的目的是什么？C ．保持步骤B 中的电压U 不变，对M 1、M 2区域加一个大小、方向合适的磁场B ，使荧光屏正中心处重现亮点．试问外加磁场的方向如何？【解析】 步骤B 中电子在M 1、M 2两极板间做类平抛运动，当增大两极板间电压时，电子在两极板间的偏转位移增大．当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M 2靠近荧光屏端的边缘，则d 2＝Uq 2dm ⎝ ⎛⎭⎪⎫L v 2，q m ＝d 2v 2UL 2. 由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷．步骤C 加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外．【答案】 见解析测量带电粒子比荷常用的两种方法方法一：利用磁偏转测比荷，由qvB ＝m v 2R 得q m ＝v BR，只需知道磁感应强度B 、带电粒子的初速度v 和偏转半径R 即可．方法二：利用电偏转测比荷，偏转量y ＝12at 2＝12·qU md ⎝ ⎛⎭⎪⎫L v 2，故q m ＝2ydv 2UL 2.所以在偏转电场U 、d 、L 已知时，只需测量v 和y 即可．学业分层测评(四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)下列说法正确的是( )A ．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B ．电子的发现证明了原子是可分的C ．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置D ．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内【解析】 通过物理学史可得，选项A 正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B 正确；选项C 描述的是汤姆孙原子模型，选项C 正确，D 错误．【答案】 ABC2．人们对原子结构的认识有一个不断深化的过程，下列先后顺序中符合史实的是( )【导学号：64772091】①道尔顿提出的原子论 ②德谟克利特的古典原子论 ③汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型A ．①②③B ．②①③C ．③②①D ．③①②【解析】 对于探索构成物质的最小微粒，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，19世纪初，道尔顿提出了原子论，汤姆孙发现电子后，提出了葡萄干面包模型，故选项B 正确．【答案】 B3．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．关于电子的说法正确的是( )A ．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，所以选项A正确，选项B错误；电子是构成物质的基本单元，其质量是氢原子质量的11 800故选项C、D均正确．【答案】ACD4．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( ) 【导学号：64772092】A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线【解析】汤姆孙经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子，故选C.【答案】 C5．对于电子的发现，以下说法中正确的是( )A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子B．汤姆孙通过实验测定了阴极射线的比荷值C．密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值D．原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的【解析】1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型，故选B.【答案】 B6．(多选)关于空气的导电性能，下列说法正确的是( ) 【导学号：64772093】A．空气导电，是因为空气分子中有的带正电，有的带负电，空气分子在强电场作用下向相反方向运动B．空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离C．空气密度越大，导电性能越好D．空气越稀薄，越容易发出辉光【解析】空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电性能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，因而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，答案为B 、D.【答案】 BD7．如图214是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z 轴负方向)偏转，可以加一磁场，磁场的方向沿________轴正方向，也可以加一电场，电场的方向沿________轴正方向.【导学号：64772024】图214【解析】 由于电子沿x 轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向；若所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z 轴正方向．【答案】 y z8．如图215所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径R 相同，则它们一定具有相同的________和________．图215【解析】 正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域Ⅰ中均不偏转，说明它们具有相同的速度．在区域Ⅱ中半径相同，R ＝mv qB，所以它们应具有相同的比荷．【答案】 速度 比荷[能力提升]9．(多选)如图216所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是( )图216A ．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O 点B ．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A 点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里C ．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B 点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里D ．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B 点向A 点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小【解析】 偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O 点，A 正确．由阴极射线的电性及左手定则可知B 错误，C 正确．由R ＝mv qB可知，B 越小，R 越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D 错误．【答案】 AC10．(多选)如图217所示是汤姆生的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( )【导学号：64772025】汤姆生的气体放电管的示意图图217A ．若在D 1、D 2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P 1点B ．若在D 1、D 2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C ．若在D 1、D 2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D ．若在D 1、D 2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线打到右端的P 2点【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，要发生偏转，因而选项D 正确．当不加电场和磁场时，由于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】 ACD11．为测定带电粒子的比荷q m，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷q m 的值为多少？【解析】 只加电场时，在垂直电场方向d ＝12(Eq m )(L v 0)2 加磁场后，粒子做直线运动，则qv 0B ＝Eq ，即v 0＝E B .联立解得：q m ＝2dE B 2L 2. 【答案】 2dE B 2L 212．如图218所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为d ，油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电，油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v 1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U 时，带电油滴恰好能以速度v 2竖直向上匀速运动．已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，已测量出油滴的直径为D (油滴可看作球体，球体体积公式V ＝16πD 3)，重力加速度为g .图218(1)设油滴受到气体的阻力f ＝kv ，其中k 为阻力系数，求k 的大小；(2)求油滴所带电荷量．【解析】 (1)油滴速度为v 1时所受阻力f 1＝kv 1，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有f 1＝mgm ＝ρV ＝16πρD 3，则k ＝16v 1πρD 3g . (2)设油滴所带电荷量为q ，油滴受到的电场力为F 电＝qE ＝q U d油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，则kv 2＋mg ＝q U d油滴所带电荷量为 q ＝ρπD 3gd v 1＋v 26Uv 1. 【答案】 (1)16v 1πρD 3g (2)ρπD 3gd v 1＋v 26Uv 1。
鲁科版高中物理选修(3-5)第2章第1节《电子的发现与汤姆孙模型》ppt课件
3．结论 不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质 中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还要小的多， 电子 ，电子是物 汤姆孙将这种带电粒子称为 ________ 质的组成部分． 4．电子发现的意义 原子 电子的发现说明 ________具有一定的结构，也就 原子 是说_________ 是由电子和其他物质组成的．
第1节 电子的发现与汤姆孙模型
课标定位 第 1 节 电子 的发 现与 汤姆 孙模 型
课前知能优化训练
课标定位 学习目标： 1.知道阴极射线的产生及其本质． 2．了解汤姆孙发现电子的研究方法及电子发现的 意义． 重点难点：电子的发现和汤姆孙模型．
课前自主学案
一、物质结构的早期探究 玻意耳 以化学实验为基础建立 1 ． 1661 年， __________ 了科学的元素论． 道尔顿 提出了原子论，认为 2 ． 19 世纪初， __________ 原子是元素的最小单元． 阿伏伽德罗 提出了 3 ． 1811年，意大利化学家 _____________ 分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成．
2．比荷的测定——发现电子 (1)首先确定阴极射线粒子带电性质：方法：①粒 子在电场中运动时，如图2－1－1所示．带电粒子 在电场中运动，受电场力作用运动状态发生改变 (粒子重力忽略不计)．带电粒子在不受其他力，沿 电场线方向偏转时，粒子带正电，逆电场线方向偏 转时，粒子带负电．
图 2 － 1－ 1
图 2－ 1－ 4 (1)说明图中磁场沿什么方向； (2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷． 【思路点拨】 两板间只加电场时电子在电场力 作用下做类平抛运动，同时加上电场和磁场后电 场力和洛伦兹力相等，做匀速直线运动，只加磁 场时做匀速圆周运动．
二、电子的发现
鲁科版选修3-5 2.1 电子的发现与汤姆孙模型 学案
第1节电子的发现与汤姆孙模型学案学习目标：1.知道阴极射线及本质，了解电子及其比荷，2.知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
根底知识：一、物质结构的早期探究我国西周时期的五行说：金、木、水、火、土古希腊的亚里士多德认为：万物的本质是土、水、火、空气4种“元素〞，天体那么由第五种元素———以太构成古希腊学者德谟克利特等人认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，这个实体叫做“原子〞，原子密不可分，这些原子在虚空中运动，并可按照不同的方式重新结合或分散。
1661年，玻意耳以化学实验为根底建立科学的元素论，认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是元素，各种元素存在着不同的原子。
二、电子的发现1．阴极射线荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。
2．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍。
(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多，后来组成阴极射线的粒子被称为电子。
3．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝×10－19C。
(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
(3)电子的质量：m e＝9.109 383 56×10－31 kg，质子质量与电子质量的比m p m e＝1836。
说明：阴极射线实质是带负电的电子流。
三、汤姆孙的原子模型汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体、正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中．在汤姆孙的原子模型中小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型，该模型能解释一些实验现象，但后来被α粒子散射实验否认了．重难点理解：一、电子的发现1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射。
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阴极射线的研究
1．阴极射线 (1)气体的电离和导电：通常情况下，气体是不导电的，但在 强电场中， 气体能够被电离而导电。 (2)辉光放电现象：在研究气体放电时一般都用稀薄气体，稀 薄气体导电时玻璃管中可以看到辉光放电现象，这是由于玻璃受 到阴极射线的撞击而引发荧光。
2．电子的发现 (1)汤姆孙在研究阴极射线时的实验装置如图所示：
库仑力作用使其发生了大角度
结论 原子中存在体积 很小的带正电 的部分
1．自主思考——判一判
(1)19 世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最
小颗粒是不可分的。
(√ )
(2)电子的发现，说明原子具有一定的结构。
(√ )
(3)α 粒子散射实验主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、
显微镜。
(√ )
B．若要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变 AB 中的电流
方向来实现
C．电子束的径迹与 AB 中的电流方向无关
D．若将直导线 AB 放在管的正上方，电流方向不变，则电子束
的径迹将向上偏
解析：阴极射线是高速电子流，由左手定则判断可知，磁场 垂直纸面向里，由安培定则可知，导线 AB 中的电流由 B 流向 A，且改变 AB 中的电流方向时可以使电子束的轨迹往 上偏。若电流方向不变，将导线 AB 放在管的上方，由左手 定则可以判断，电子束的轨迹将向上偏。故 B、D 均正确。 答案：BD
1．[多选]卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有
()
A．原子的中心有个核，叫原子核
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的质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕核旋转
解析：由卢瑟福依据 α 粒子散射实验建立的原子的核式结构
模型可知，A、C、D 正确。
答案：ACD
2．在 α 粒子散射实验中，发现两个具有相同能量的 α 粒子由不同
第 1、2 节
电子的发现与汤姆孙模型 原子的核式结构模型
1.英国科学家汤姆孙发现了电子，并测其比荷。 2．α 粒子散射实验结果：绝大多数 α 粒子穿过金
箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数 α 粒子发生了大角度偏转，有极少数 α 粒子偏 转角超过了 90°，有的甚至被原路弹回。 3．卢瑟福原子模型(核式结构模型)：在原子的中 心有一个很小的核叫原子核，原子的所有正电 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核旋转。
④使电场强度为 0，带电粒子在磁场区内做圆周运动时洛伦兹 力提供向心力，即 qvB＝mvR2。将 v＝EB代入可得：mq ＝REB2。测量 结果大约是 1011 C/kg。
(3)实验结论： 用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是 相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分，并由实 验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。汤姆孙 把新发现的这种粒子称之为电子。
[例 2] [多选]关于 α 粒子散射实验的下述说法中正确的是 ()
A．在实验中观察到的现象是绝大多数 α 粒子穿过金箔后，仍 沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转角超过 90°， 有的甚至被弹回
B．使 α 粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当 α 粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转
当射线在 D、G 间的磁场中偏转时，由洛伦兹力提供向心力
得 Bqv＝mrv2，由几何关系得 L＝rsin θ，解得mq ＝EBsi2nLθ。
[答案]
(1)负电
(2)垂直纸面向里
Esin θ (3) B2L
(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，要注 意确定圆心位置，利用几何关系求出半径。
(2)洛伦兹力提供向心力，列出牛顿第二定律方程求 解问题。
[思路点拨] 解答本题应把握以下三点： (1)明确 α 粒子的运动为沿粒子与原子核连线的直线运动。 (2)当动能减为零时，电势能最大，离原子核最近。 (3)原子核的大小应该比最近距离小一些。
[解析] 当 α 粒子靠近原子核运动时，α 粒子的动能转化为电 势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设 α 粒子与原 子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为 d，则12mv2＝kq1dq2。
相同，C 错；汤姆孙和他的学生通过测量得知阴极射线粒子
的电荷量与氢离子的电荷量大小基本相同，D 错；阴极射线
带负电，A 对，B 错。
答案：A
2.[多选]如图所示，一只阴极射线管，左侧不
断有电子射出，若在管的正下方放一通电直
导线 AB 时，发现射线径迹向下偏转，则
()
A．导线中的电流由 A 流向 B
的角度散射出去，如果只考虑原子核的散射情况，散射角度大
的那个 α 粒子将
()
A．更接近原子核
B．更远离原子核
C．可能更接近也可能更远离原子核
D．无法判断
解析：动能转化成电势能的部分越多，则该 α 粒子离核越近，
库仑力对 α 粒子的冲量越大，动量变化量越大，散射角度越
大。选项 A 正确。
答案：A
对原子核式结构模型的分析
(4)金箔的厚薄对实验无影响。
(×)
(5)α 粒子大角度的偏转是电子造成的。
(× )
(6)原子内部正电荷是均匀分布的。
(× )
(7)原子的几乎全部质量都集中在原子核内。
(√ )
2．合作探究——议一议 (1)为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？
提示：当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是 带电粒子，二是认为是以太波。而汤姆孙认为阴极射线是带电 粒子，而带电粒子可受电场力和磁场力。 (2)卢瑟福的原子模型是如何解释 α 粒子散射实验结果的？ 提示：α 粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力 很小，运动方向也改变很小。只有当 α 粒子十分接近核时， 才受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转。由于核很小，α 粒子十分接近的机会很小，所以绝大多数 α 粒子基本上仍沿 原方向前进，只有极少数发生大角度偏转。
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极 小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
[思路点拨] 正确理解 α 粒子散射实验的现象、结论和原子
核式结构模型的理论基础。 [解析] 关于卢瑟福 α 粒子散射实验的现象主要是理解性地记
住结论，此实验分析推理路线如下：
故 A、C 正确。
汤姆孙的原子结构模型与卢瑟福的原子核式结构模型对比
汤姆孙的 葡萄干面包模型
卢瑟福的原子核式结构模型
分布 情况
正电荷和质量均匀 分布，负电荷镶嵌 在其中
正电荷和几乎全部质量集中在原子 中心的一个极小核内，电子质量很 小，分布在很大空间内
受力 情况
α粒子在原子内部 时，受到的库仑斥 力相互抵消，几乎 为零
(6)汤姆孙原子模型：原子带正电 的部分充斥整个原子，很小 很轻的 电子 镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包 中那样，这就是原子的葡萄干面包模型。
2．α 粒子散射实验
装置
绝大多数 α粒子不改变方向
现象 少数 α粒子发生较大的偏转
极少数α粒子偏转角超过90°，有的甚至被原路弹回
原因
靠近原子核的α粒子受 偏转
对α粒子散射实验的理解
1．α 粒子的散射实验的认识 (1)α 粒子在穿过原子时，所受周围的正、负电荷作用的库仑 力是平衡的，α 粒子不会发生偏转。 (2)α 粒子正对着电子射来，质量远小于 α 粒子的电子不可能 使 α 粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。 (3)熟练记忆 α 粒子散射实验的实验结果，重点把握几个关键 词：“绝大多数”“少数”“甚至”等。 (4)α 粒子散射实验的现象和结果，只能推测出原子的结构， 不能证明原子及原子核的组成。
1．物质结构的早期探究和电子的发现 (1)1661 年，玻意耳 以化学实验为基础建立了科学的元素论。 (2)19 世纪初， 道尔顿 提出了原子论，认为原子是元素的最 小单位。 (3)1811 年，意大利化学家 阿伏伽德罗 提出了分子假说，指 出分子可以由多个相同的原子组成。 (4)阴极射线的发现：研究 稀薄气体 放电时，当玻璃管内的 气体足够稀薄时， 阴极 发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁 发出荧光，这种射线称为 阴极射线 。
(1)说明阴极射线的电性； (2)说明图中磁场的方向； (3)根据 L、E、B 和 θ，求出阴极射线的比荷。 [思路点拨] 两板间只加电场时电子在电场力作用下做类平 抛运动，同时加上电场和磁场后电场力和洛伦兹力相等，做匀速 直线运动，只加磁场时做匀速圆周运动。
[解析] (1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上；
(2)实验过程和方法： ①从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过 C1C2 后沿直线打 在荧光屏 A′上。 ②当在平行极板上只加一如图所示的电场，发现阴极射线打 在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。
③为使阴极射线不发生偏转，需要在平行极板区域加一磁场， 且磁场方向垂直纸面向外。当满足条件 qvB＝qE 时，阴极射线不 发生偏转，则 v＝EB。
[例 1] 在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示 的阴极射线管，从 C 出来的阴极射线经过 A、B 间的电场加速后， 水平射入长度为 L 的 D、G 平行板间，接着在荧光屏 F 中心出现 荧光斑。若在 D、G 间加上方向向下、场强为 E 的匀强电场，阴 极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在 D、G 电场区加上一 垂直纸面的磁感应强度为 B 的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好 回到荧光屏中心；接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角 为 θ。试解决下列问题：
[答案] AC
(1)α 粒子散射实验中，绝大部分发生大角度偏转，这一定不是电子作用的 结果，而是原子中质量大的部分作用的结果。
(3)大角度偏转的 α 粒子数很少，说明原子中质量大的部分 体积很小，只有少数 α 粒子接近这部分时，才发生大角度偏转。