第十八章第一节电子的发现..

第十八章原子结构

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原f结构

第一节电子的发现

［学习目标］1•知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义，知道阴极射线是由电子组成的. 2•了解汤姆孙发现电子的研究方法，知道电子的电荷量和比荷. 3. 能运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动的问题.

梳理基础釋疑解难

、阴极射线(阅读教材P47)

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，玻璃管壁上发出荧光. ______

3.阴极射线:荧光是由于玻璃受到阴极发岀的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线.

拓展延伸？------------------------------------- (解疑难)

1•对阴极射线本质的认识一一两种观点

(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线的本质是一种电磁辐射.

(2)粒子说，代表人物---- 汤姆孙，他认为这种射线的本质是一种带电粒子流.

2.阴极射线的本质

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.

吐烹誉1.(1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的. ( )

(2)实验中看到的荧光就是电子流. ( )

(3)阴极射线是一种电磁辐射. ( )

提示：(1)x (2) x (3) x

、电子的发现(阅读教材P47〜P49)

1.实验现象：英国物理学家汤姆孙使用气体放电管对阴极射线进行了一系列实验研究.

(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转现象，证明它是带负电的粒子流并求出其比荷.

⑵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有成分.

2.电子

(1)组成阴极射线的粒子称为电子

(2)密立根“油滴实验”结论

、电fk: ft ill

—电H；f=L 602X10 I"「J.j 包离子

带电绘相同

-*质童：呗=乩i x i o川k拝

一质子I j电子的质童比：处一1 836

拓展延伸？------------------------------------- （解疑难）以前人们认为物质由分子组成，

电子发现的意义

分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒. 现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是

原子的组成部分•电子带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带

正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕.

•刎日裁2.汤姆孙通过怎样的实验确定阴极射线是带负电的粒子？

提示：汤姆孙通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射线不偏转，施加电

场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是带负电的粒子.

1•阴极射线带电性质的判断方法

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.

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/ ''：--------------------- （自选例题，启迪思维）

1•关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）

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］阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的.

对阴极射线的研究和认识

［答案］C

2•如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导 线中电流方向水平向右，则阴极射线将会 （ ）

A .向上偏转

B .向下偏转 C.向纸内偏转 D .向纸外偏转

［解析］阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方 向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转，

［答案］A

3.

（2015浙江师大附中高二检测）如图是电子射线管示意图•接通电源后，电子射线由阴 极沿x 轴方向射出，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 （ ）

A .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

［思路探究］（1）如何判断电子在磁场中所受洛伦兹力的方向?

⑵电子在电场中的受力方向与电场强度方向有何关系?

［解析］若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿 y 轴正方向；若加电场，根据受力情 况可知其方向应沿 z 轴正方向，故只有 B 项是正确的.应明确管内是电子流，然后根据洛 伦兹力和电场力方向的判定方法进行判定.

［答案］B

［名师点评］注意阴极射线（电子）从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四 指的指向和射线的运动方向相反. 知识点

测定带电粒子的比荷

A 项正确.

［学生用书P39］1•测粒子的速度让粒子通过正交的电磁场（如图甲），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= E.

B

X X X X X X X X X

X

f 1

X.

r

1

X

X

I

1

K

r i

E X

X

X ffx

X x

x 8

X

甲

2•测粒子的比荷

在其他条件不变的情况下，撤去电场（如图乙），保留磁场让粒子单纯地在磁场中运动，

2

Bqv= mv，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径

r

2

qvB= m~得

1.（2015杭州高二检测）下列说法中正确的是（）

-19

A .汤姆孙精确地测出了电子电荷量e= 1.602 177 33（49） X 10 C

B •电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的

C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍

D •通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量

［解析］电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确.测出

比荷的值m和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确.

［答案］BD

2.如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度 B和两极之间的电压 U，带电粒子不发生偏转，然后撤去电压，粒子做匀速圆周运动，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d，求阴极射线中带电粒子的比荷.

［解析］设阴极射线粒子的电荷量为 q,质量为m,则在电磁场中由平衡条件得，qf = qvB

2 撤去电场后，由牛顿第二定律得，qvB= mv

又R=d

由洛伦兹力提供向心力即r，则由

已典例题址______________________

（自选例题，启迪思维）