搜索
1电子的发现学习目标素养提炼1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．2.体会电子的发现过程中蕴含的科学方法．3.知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍．4.领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.物理观念：阴极射线．科学思维：电子电荷量的测定．科学探究：电子的发现过程、密立根“油滴实验”.01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、气体导电和阴极射线1．在通常情况下，气体是不导电的，在条件下，气体能够被电离而导电．2．阴极射线(1)演示实验：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的，接感应线圈的负极，A是金属环制成的，接感应线圈的正极，接电源后，线圈会产生的高电压加在两极间．可观察到玻璃壁上及管中物体在玻璃壁上的．强电场阴极阳极近万伏淡淡的荧光影(2)阴极射线：荧光的实质是由于玻璃受到发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为．(3)阴极射线的特点①在真空中沿传播．②碰到物体可使物体发出．阴极阴极射线直线荧光[判断辨析](1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应线圈发出的．()(2)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．()(3)通过玻璃管壁上的荧光能证明阴极射线的存在．()×√√二、电子的发现1．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，根据现象，证明它是的粒子流并求出其比荷．(2)换用的阴极做实验，所得的数值都相同，是氢离子比荷的近倍．证明这种粒子是构成各种物质的共同成分．偏转带负电不同材料比荷两千2．密立根“油滴实验”(1)精确测定．(2)电荷是．电子电荷量子化的[判断辨析](1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射．()(2)组成阴极射线的粒子是电子．()(3)电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．()×√×要点一对阴极射线的认识[探究导入]在如图所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极．K和A之间加上近万伏的高电压后，管端玻璃壁上能观察到什么现象？该现象说明了什么问题？提示：能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光．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．(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位置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．[典例1](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，发现射线的轨迹往下偏，则()A．导线中的电流由A流向BB．阴极射线管处磁场方向垂直纸面向里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中的电流方向无关[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．[答案]BC1．(多选)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的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流C．阴极射线是组成物体的原子D．阴极射线沿直线传播，但可被电场和磁场偏转解析：阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流，选项B正确，A、C错误；阴极射线是带电粒子，可被电场和磁场偏转，选项D正确．答案：BD2.如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和本质．由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转．答案：D要点二带电粒子比荷的测定方法[探究导入]如图所示为汤姆孙的气体放电管．(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？提示：(1)说明阴极射线是带负电的电荷．(2)由左手定则可知应在D1、D2之间加一垂直于纸面向外的磁场．1．让粒子通过相互垂直的电磁场(如图)，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＝EB.2．撤去电场，保留磁场(如图)，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得Bqv＝mv2r，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qm＝EB2r.[典例2]在再现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间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；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，阴极射线向上偏转，偏转角为θ.试解决下列问题：(1)说明阴极射线的电性．(2)说明图中磁场沿什么方向．(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．解析：(1)由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，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上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外．(3)设此射线带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv.当射线在D、G间的磁场中偏转时，运动轨迹如图所示，有Bqv＝mv2rL＝r·sinθ解得qm＝EsinθB2L.答案：(1)负电(2)垂直纸面向外(3)EsinθB2L[总结提升]求解带电粒子比荷的思路(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可利用运动的分解、运动学公式、牛顿运动定律列出相应的关系式．(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，要注意通过画轨迹示意图来确定圆心位置，利用几何知识求其半径．(3)带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE＝qvB可求其速度．3．为了测定带电粒子的比荷qm，让这个带电粒子以某一速率垂直飞进平行金属板间，已知两金属板间匀强电场的电场强度为E，在通过边长为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，则粒子恰好不偏离原来方向，求qm.解析：设带电粒子速率为v0，仅在电场中运动时d＝12qEm(Lv0)2①在复合场中运动时qBv0＝qE②由①②两式得：qm＝2dEB2L2.答案：2dEB2L21．(对阴极射线的认识)(多选)关于阴极射线的性质，下列说法正确的是()A．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的比荷比氢原子的比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析：通过阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确，B、D错误．答案：AC2．(电子发现的意义)(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是()A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成B．电子的发现，说明原子具有一定的结构C．在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒D．电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分解析：发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但它使人们意识到电子应该是原子的组成部分，故A错误，B正确；在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确；原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到，原子中应该还有其他带正电的部分，D正确．答案：BCD3．(对电子的认识)(多选)1897年英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．下列关于电子的说法正确的是()A．任何物质中均有电子B．不同物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1836倍D．电子是一种粒子，是比原子更基本的物质单元解析：汤姆孙用不同的材料做阴极，都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子，这说明任何物质中均含有电子，A对，B错；根据对电子比荷的测定可知，电子电荷量和氢原子核的电荷量相同，电子的质量远小于质子质量，是质子质量的11836，说明电子有质量和电荷量，是一种粒子，并且电子是比原子更基本的物质单元，C错，D对．答案：AD4．(电子比荷的测定)密立根油滴实验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接，板间距离为d，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为mgUC．增大场强，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍解析：带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，A项错误；qE＝mg，即qUd＝mg，所以q＝mgdU，B项错误；当E变大时．qE变大，合力向上，油滴将向上运动，C项正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D项错误．答案：C