第十八章第1节电子发现

B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外
D．垂直于纸面向里
解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向 向右，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，可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故 C正确。 答案：C
电子的发现 [自学教材]
汤姆孙的探究方法及结论 (1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转 现 象，证明它是 带负电 的粒子流并求出了其比荷。 (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。证明这种粒子 是构成各种物质的共同成分。
2．阴极射线 荧光的实质是由于玻璃受到_阴__极___发出的某种射线 的撞击而引起的，这种射线被命名为_阴_极__射__线______。
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18－1－2所示若要使射线
图18－1－2
向上偏转，所加磁场的方向应为
()
A．平行于纸面向左
解析：阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正 极板一侧，A正确。由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷 不同，B错。不同材料所产生的阴极射线都是电子，所以它们的 比荷是相同的，C错。在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的 电子时并未得出电子的电荷量，最早测量电子电荷量的是美国 科学家密立根，D正确。 答案：AD
带电粒子比荷的测定
[例2] 如图18－1－6所示为汤姆孙用来测定电子比荷的 装置。当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏 的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏 离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略 不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸 面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮 点重新回到O点。已知极板水平方向长度为L1，极板间距为 b，极板右端到荧光屏的距离为L2。
第
十第
八
1
章节
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应用 创新 演练
知识点一 知识点二
考向一 考向二
随堂基础巩固 课时跟踪训练
1.英国物理学家汤姆孙发现了电子。 2.组成阴极射线的粒子——电子。 3.密立根通过“油滴实验”精确测定 了
电子电荷量。
阴极射线
[自学教材] 1．演示实验 如图18－1－1所示，真空玻璃管中K是金属板制成的 阴极 ，接感应线圈的负极，A是金属环制成的阳极 ，接 感应线圈的正极，接电源后，线圈会产生 近万伏 的高电压 加在两极间。可观察到玻璃壁上 淡淡的荧光 及管中物体 在玻璃壁上的影子 。
(3)当射线在D、E间做匀速直线运动时有：qE＝Bqv。
当射线在D、E间的磁场中发生偏转时，有
Bqv＝mrv2，同时又有：L＝rsin θ，如图。
可得：mq ＝EBsi2nLθ。 答案：(1)负电 (2)垂直纸面向里
Esin θ (3) B2L
[随堂基础巩固] 1．发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是( )
偏，则
()
图18－1－5
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的轨迹往上偏，可以通过改变AB中的电流
方向来实现
D．电子束的轨迹与AB中电流方向无关
[思路点拨] 根据阴极射线的性质和左手定则进行判断 。
[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。故选项B、C正确。
(3)结论：
[重点诠释]
带电粒子比荷的测定方法 (1)让粒子通过正交的电磁场(如图18 －1－3)，让其做直线运动，根据二力平 衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)得到粒子的运动 速度v＝EB。
图18－1－3
(2)在其他条件不变的情况下，撤去
电场(如图18－1－4)，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＝mrv2，根据轨迹偏转情况， 图18－1－4
[答案] BC
例1中，通过施加匀强电场来实现射线往下偏，所加匀强电 场的方向向哪？通过磁场或电场使射线偏转后，其电子的 速度大小如何变化？ 解析：要使射线往下偏，所加匀强电场的方向应向上。 通过磁场使射线偏转时，电子受到的洛伦兹力提供向心力 ，电子的速度大小不变；通过电场使射线偏转时，电场力 对电子做正功，电子的速度增大。 答案：见解析
在测阴极射线比荷的实验中，汤姆孙采用了如图18－1－7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、E平行板间，接着在荧光屏F中 心出现荧光斑。若在D、E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、E电 场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图18－1－ 7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：
解析：密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×10－19
C，并提出了电荷量子化的观点，因而A对，B错，C对；
任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D对。因此选B。
答案：B
对阴极射线的认识
[例1] 如图18－1－5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，发现射线的轨迹往下
Байду номын сангаас
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 B2r
，最后
经定量计算汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子。
2．关于电荷的电荷量下列说法错误的是
()
A．电子的电量是由密立根油滴实验测得的
B．物体所带电荷量可以是任意值
C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C
D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
A．使管内气体电离 B．使管内产生阴极射线 C．使管内障碍物的电势升高 D．使电子加速 解析：在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态 而发射的电子流，通过高电压加速而获得能量，与玻璃碰 撞而产生荧光，故选项D正确。 答案：D
2．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