19-20 第18章 1 电子的发现

1 电子的发现

[学习目标] 1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程．(重点)2.知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系．(重点、难点)

一、阴极射线

1．实验装置

真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈．

2．实验现象

感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出B(A.阴极射线B．荧光)．

3．阴极射线

荧光是因为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．

二、电子的发现

1．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．

2．汤姆孙的进一步研究

汤姆孙又进一步研究了很多新现象，证明了电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．

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＝1.602×10－19 C.

(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＝9.109 389 7×10－31 kg，质子质量与电子质量的比m p m e＝

1 836.

1．思考判断(准确的打“√”，错误的打“×”)

(1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×)

(2)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√)

(3)阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√)

(4)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．(×)

2．阴极射线管中加高电压的作用是( )

A．使管内的气体电离

B．使阴极发出阴极射线

C．使管内障碍物的电势升高

D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速

[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出的电子流，B错误；阴极发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃壁发生撞击而产生荧光，故A、C错，D准确．

[答案] D

3．(多选)关于电荷的电荷量下列说法准确的是( )

A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的

B．物体所带电荷量能够是任意值

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

[解析]密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为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．

[答案] ACD

对阴极射线的理解

1．

(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．

(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．

2．阴极射线带电性质的判断方法

(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．

(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．

3．实验结果

根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．

【例1】(多选)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

[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，选项A准确；因为电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同，选项B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，选项C错误；在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流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，选项D准确．

[答案] AD

1．关于阴极射线，下列说法准确的是( )

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正极放出的电子流

C ．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的

D ．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小

[解析] 阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故AB 错误；最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线，故C 准确；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子的比荷大得多，故D 错误．

[答案] C

电子的发现及比荷的测定

1．电子比荷(或电荷量)的测定方法

根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：

(1)让电子通过正交的电磁场，如图(甲)所示，让其做匀速直线运动，根据二

力平衡，即F 洛＝F 电(Bq v ＝qE )得到电子的运动速度v ＝E B .

甲

(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图(乙)所示，保留磁场让电子在

磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bq v ＝m v 2

r ，根据轨迹偏转情况，由几

何知识求出其半径r ，则由q v B ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r

.

乙

2．密立根油滴实验

(1)装置

密立根实验的装置如图所示．