《電子的發(fā)現(xiàn)》導(dǎo)學(xué)案1

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1、 《電子的發(fā)現(xiàn)》導(dǎo)學(xué)案 【自主預(yù)習(xí) 】 1.1897年，湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶 ______ __的粒子流并求出了這種粒子的 ________，后來湯姆孫直接測到了陰極射線粒子的 _______ _，它的電荷量的大小與氫離子大致相同。 2．組成陰極射線的粒子被稱為 ________。電子是 ________的組成部分，是比原子更基 本的物質(zhì)單元。 3．電子電荷的精確測定是在 1910年前后由 ________通過著名的 ________做出的。電子 電荷的值一般取做 e＝

2、________ C。 4．密立根實驗更重要的發(fā)現(xiàn)是：電荷是 ________的，即任何帶電體的電荷只能是 e的_ _______。 5．質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為 mp/me ＝ ________。 6. 陰極射線的產(chǎn)生 1). 陰極射線由陰極射線管產(chǎn)生 2)．陰極射線 : 在兩極間加有高壓時，陰極會發(fā)生一種射線，這種射線稱為陰極射線。 3)．陰極射線的特點 :陰極射線能夠使熒光物質(zhì)發(fā)光。 4)．對陰極射線的本質(zhì)的認(rèn)識： 19世紀(jì)后期的兩種觀點： (1) 認(rèn)為是電磁輻射，類似 X 射線； (2) 是帶電粒子。 7. 2. 密立根的

3、“油滴實驗” 1910年密立根通過“油滴實驗”精確測定了電子電荷現(xiàn)代值為 e＝ 1.602 177 33(49) × 10－ 19 C ，有關(guān)計算中一般使用 e＝ 1.6 ×10－ 19 C 。 該實驗還發(fā)現(xiàn)：電荷是量子化的，即任何帶電體的電荷只能是 e的整數(shù)倍。 由比荷及 e的數(shù)值確定電子的質(zhì)量為 me＝ 9.109 389 7 × 10－ 31 kg 。 質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為 mp e ＝ 1 836 。 /m 【典型例題 】 一、陰極射線的產(chǎn)生 【例 1】關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正

4、確的是( ) A．陰極射線本質(zhì)是氫原子 B．陰極射線本質(zhì)是電磁波 C．陰極射線本質(zhì)是電子 D．陰極射線本質(zhì)是 X射線 二、電子的發(fā)現(xiàn) 【例 2 】湯姆孫用來測定電子的比荷 ( 電子的電荷量與質(zhì)量之比 ) 的實驗裝置如圖 18－ 1 － 2所示。真空管內(nèi)的陰極 K發(fā)出的電子 ( 不計初速、 重力和電子間的相互作用 ) 經(jīng)加速電壓加 速后，穿過 A′中心的小孔沿中心軸 O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對放置的平行極板P和 P′間 的區(qū)域。當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)

5、電壓時，電子束打在熒光屏的中心 O點處，形成了一個亮點；加 上偏轉(zhuǎn)電壓 U后，亮點偏離到 O′點 ( O′點與 O點的豎直間距為 d，水平間距可忽略不計 ) 。此 時，在 P和 P′間的區(qū)域，再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。 調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱， 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B時，亮點重新回到 O點。已知極板水平方向的 長度為 1，極板間距為 ，極板右端到熒光屏的距離為 L 2。 L b (1) 求打在熒光屏 O點的電子速度的大??； (2) 推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式。

6、 【課后練習(xí)】 1．下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是 ( ) A ．陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光而產(chǎn)生的 B．只要陰陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產(chǎn)生 C．陰極射線可以穿透薄鋁片，這說明它是電磁波 D．陰陽兩極間加有高壓時，電場很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰 極 2．如果陰極射線像 X 射線一樣，則下列說法正確的是 ( ) A ．陰極射線管內(nèi)的高電壓能夠?qū)ζ浼铀俣黾幽芰? B．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場不會發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場能夠改變方向 D．陰極射線

7、通過磁場時方向可能發(fā)生改變 3．如圖 10－1所示， 在陰極射線管正下方平行放一通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線， 則陰極射線 將 ( ) 圖10－ 1 A ．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) B ．向紙外偏轉(zhuǎn) C．向下偏轉(zhuǎn) D ．向上偏轉(zhuǎn) 4．關(guān)于電荷量下列說法錯誤的是 ( ) A ．物體的帶電荷量可以是任意值 B．物體的帶電荷量只能是某些值 C．物體的帶電荷量的最小值為 － 19 1.6× 10C － 9 1.0× 1010個電子的緣故 D．一個物體帶 1.6

8、× 10 C的正電荷，這是它失去了 5.如圖 10－ 2所示為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被 抽成真空， A為發(fā)射熱電子的陰極， K 為接在高電勢點的加速陽極， A 、 K 間電壓為 U ，電子離開陰極時的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后 從 K 的小孔中射出的速度大小為 v，下面的說法中正確的是 ( ) A ．如果 A 、K 間距離減半而電壓仍為  U不變，則電子離開  K時的 速度變?yōu)?  2v B．如果  A 、K 間距離減半

9、而電壓仍為  U不變，則電子離開  K 時的速度變?yōu)?  v 2 v C．如果  A 、K 間距離保持不變而電壓減半，則電子離開  K 時的速度變?yōu)?  2 D．如果  A 、 K 間距離保持不變而電壓減半，則電子離開  K 時的速度變?yōu)?  2 2 v 6．關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是 ( ) A ．陰極射線的本質(zhì)是氫原子 B．陰極射線的本質(zhì)是電磁波 C．陰極射線的本質(zhì)是電子 D．陰極射線的本質(zhì)

10、是 X 射線 7．關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說法正確的是 ( ) A ．陰極射線帶負(fù)電 B．陰極射線帶正電 C．陰極射線的荷質(zhì)比比氫原子的荷質(zhì)比大 D．陰極射線的荷質(zhì)比比氫原子的荷質(zhì)比小 8．關(guān)于密立根“油滴實驗”的科學(xué)意義，下列說法正確的是 ( ) A ．測得了電子的電荷量 B．提出了電荷分布的量子化觀點 C．為電子質(zhì)量的最終獲得做出了突出貢獻(xiàn) D．為人類進(jìn)一步研究原子的結(jié)構(gòu)提供了一定的理論依據(jù) 9．一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線 AB 時，

11、 發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則： ( ) A ．導(dǎo)線中的電流由 A流向 B B ．導(dǎo)線中的電流由 B流向 A C．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變 AB 中的電流方向來實現(xiàn)D．電子束的徑跡與 AB 中的電流方向無關(guān) 10．一個半徑為 1.64ⅹ 10-4cm的帶負(fù)電的油滴，在電場強(qiáng)度等于 1.92ⅹ 105V/m 的豎直向 下的勻強(qiáng)電場中， 如果油滴受到的庫倫力恰好與重力平衡， 則這個油滴帶有幾個電子的電荷 量？已知油滴的密度為 3 3 0.851ⅹ 10 kg/m

12、 例題答案： 1. 【答案】 C 【解析】陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、 X射線都是在研 究陰極射線過程中的一些假設(shè)，是錯誤的。 U Ud 2. 【答案】 (1) Bb (2)B2bL1(L2＋ L1/2) 【解析】 (1) 當(dāng)電子受到的電場力與洛倫茲力平衡時，電子做勻速直線運動，亮點重新 回到中心 O，設(shè)電子的速度為 v，則 evB＝ eE， E U 得 v＝ B，即 v＝Bb。 (2) 當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場時，電子以速度v進(jìn)入后，豎直方向做勻加速運動，加速度為 eU a＝

13、mb。 L1 電子在水平方向做勻速運動，在電場內(nèi)的運動時間 t1 ＝ v 。 1 2 d ＝ eL1U 這樣，電子在電場中，豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離為 2 ＝ 2m 2 。 1 2at1 v b eL1U 離開電場時豎直向上的分速度 v⊥ ＝ at1＝ mvb 。 L 2 電子離開電場后做勻速直線運動，經(jīng) t2 時間到達(dá)熒光屏 t2＝ v 。

14、t 2時間內(nèi)向上運動的距離 eUL1L 2 為 d2＝ v⊥ t2＝ mv2b 。 這 樣 ， 電 子 向 上 的 總 偏 轉(zhuǎn) 距 離 為 d ＝ d 1 ＋ d 2 eU L 1 e ＝ v 2 L1 L2＋ 2 ，可解得 ＝ b m m Ud B2bL1(L 2＋ L1 /2)。 課后練習(xí)答案： 1. 解析：陰極射線是由陰極直接發(fā)出的， A 錯誤；只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源 負(fù)極時，陰極中的電

15、子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線， B錯誤， D 正確；陰極射線可以穿透薄鋁片，可能是電磁波，也可能是更小的粒子， C錯誤。 答案： D 2. 解析： X 射線是電磁波，不帶電，通過電場、磁場時不受力的作用，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速， B正確。 答案： B 3. 解析： 根據(jù)安培定則可知長直導(dǎo)線下方的磁場方向垂直紙面向外，電子從負(fù)極射出 向右運動，由左手定則可知陰極射線(本質(zhì)是電子流 )將向上偏轉(zhuǎn)，故 D 選項正確。答案： D 4. 解析： 物體所帶的電荷量是量子化的，它只能是電子電荷量 e＝ 1.6×10－ 19 C的整數(shù)

16、 倍，故僅 A 選項錯誤。 答案： A 1 2得 v＝ 2eU 5. 解析： 由 eU＝ 2mv m ，電子速度與 A 、K 間距無關(guān)。當(dāng)電壓減半時，速度 2 變?yōu)? 2 v。 答案： D 6． B 7． A 8．A B 9.B 109．分析；油滴重力 G 4 r 3 g 3 油滴受到的電場力 F=neE 庫侖力恰好與重力平衡 G=F 4 r 3 g n 5 3eE