第2章 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型

1、.第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解物質(zhì)構(gòu)造早期探究的根本歷程2知道陰極射線的產(chǎn)生及其本質(zhì)，理解湯姆孫對陰極射線研究的方法及電子發(fā)現(xiàn)的意義重點(diǎn)、難點(diǎn)3理解湯姆孫原子模型重點(diǎn)物 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 的 早 期 探 究1古人對物質(zhì)的認(rèn)識(shí)1我國西周的“五行說認(rèn)為萬物是由金、木、水、火、土5種根本“元素組成的2古希臘的亞里士多德認(rèn)為萬物的本質(zhì)是土、水、火、空氣四種“元素，天體那么由第五種“元素“以太構(gòu)成3古希臘哲學(xué)家德謨克利特等人建立了早期的原子論，認(rèn)為宇宙間存在一種或多種微小的實(shí)體，叫做“原子2通過實(shí)驗(yàn)理解物質(zhì)的構(gòu)造11661年，玻意耳以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為根底建立了科學(xué)的元素論219世

2、紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單位31811年，意大利化學(xué)家阿伏伽德羅提出了分子假說，指出分子可以由多個(gè)一樣的原子組成319世紀(jì)初期形成的分子原子論認(rèn)為，在物質(zhì)的構(gòu)造中存在著分子、原子這樣的層次，宏觀物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定于分子，而分子那么由原子組成原子是構(gòu)成物質(zhì)的不可再分割的最小顆粒，它既不能創(chuàng)生，也不能消滅 1玻意耳認(rèn)為萬物的本質(zhì)是土、水、火、空氣四種元素的元素論×2阿伏伽德羅提出分子可以由多個(gè)原子組成319世紀(jì)初期形成的原子論觀點(diǎn)認(rèn)為原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小顆粒是不可分的試簡述道爾頓提出原子論的根據(jù)【提示】18世紀(jì)一系列重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如化學(xué)反響遵從質(zhì)量守恒定律，元素形

3、成化合物時(shí)遵從定比定律、倍比定律等，啟示人們推想物質(zhì)是由一些不可消滅的微粒構(gòu)成的，而且各種不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物，在此根底上，19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，認(rèn)為原子是元素的最小單元電 子 的 發(fā) 現(xiàn) 及 湯 姆 孫 模 型1陰極射線：科學(xué)家在研究稀薄氣體放電時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玻璃管內(nèi)的氣體足夠稀薄時(shí)，陰極發(fā)出一種射線，這種射線能使玻璃管壁發(fā)出熒光，這種射線稱為陰極射線2湯姆孫對陰極射線本質(zhì)的探究1通過實(shí)驗(yàn)：巧妙利用靜電偏轉(zhuǎn)力和磁場偏轉(zhuǎn)力相抵消等方法，確定了陰極射線粒子的速度，并測量出了粒子的比荷2換用不同材料的陰極和不同的氣體，所得粒子的比荷一樣，這說明不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，

4、它是各種物質(zhì)中共有的成分3結(jié)論1陰極射線是帶電粒子流2不同物質(zhì)都能發(fā)射這種帶電粒子，它是各種物質(zhì)中共有的成分，比最輕的氫原子的質(zhì)量還要小得多，湯姆孫將這種帶電粒子稱為電子3電子的發(fā)現(xiàn)說明原子具有一定的構(gòu)造，即原子是由電子和其他物質(zhì)組成的4電子發(fā)現(xiàn)的意義：電子的發(fā)現(xiàn)揭開了認(rèn)識(shí)原子構(gòu)造的序幕519世紀(jì)末微觀世界三大發(fā)現(xiàn)11895年倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；2X射線發(fā)現(xiàn)后不久，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性；31897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子6湯姆孫的原子模型原子帶正電的部分充滿整個(gè)原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那樣1電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子具有一定的構(gòu)造2電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的微觀粒子3

5、電子的發(fā)現(xiàn)，是19世紀(jì)末的三大著名發(fā)現(xiàn)之一為什么湯姆孫要通過電場和磁場研究陰極射線？【提示】當(dāng)時(shí)對陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)存在兩種認(rèn)識(shí)：一是認(rèn)為是帶電粒子，二是認(rèn)為是以太波而湯姆孫認(rèn)為陰極射線是帶電粒子，而帶電粒子可受電場力和磁場力1對陰極射線的認(rèn)識(shí)1現(xiàn)象：真空玻璃管兩極加上高電壓，玻璃管壁上發(fā)出熒光及管中物體在玻璃壁上的影2命名：德國物理學(xué)家戈德斯坦將陰極發(fā)出的射線命名為陰極射線3猜測陰極射線是一種電磁輻射陰極射線是帶電微粒4驗(yàn)證：英國物理學(xué)家湯姆孫讓陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負(fù)電并測出了粒子的比荷進(jìn)而發(fā)現(xiàn)電子5實(shí)驗(yàn)：密立根通過“油滴實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定了電子的電荷量和電子的質(zhì)量2電子比荷

6、的測定方法1讓帶電粒子通過互相垂直的電場和磁場如圖2­1­1甲，讓其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛F電BqvqE，得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v.甲乙圖2­1­12撤去電場如圖乙，保存磁場，讓粒子單純地在磁場中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，即Bqvm，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r.3由以上兩式確定粒子的比荷表達(dá)式：.1多項(xiàng)選擇如圖2­1­2所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，假設(shè)在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏轉(zhuǎn)，那么 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772023】圖2­1­2A導(dǎo)線中的電流由A流向B

7、B假設(shè)要使電子束的徑跡往上偏轉(zhuǎn)，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)C電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)D假設(shè)將直導(dǎo)線AB放在管的正上方，電流方向不變，那么電子束的徑跡將向上偏【解析】陰極射線是高速電子流，由左手定那么判斷可知，磁場垂直紙面向里，由安培定那么可知，導(dǎo)線AB中的電流由B流向A，且改變AB中的電流方向時(shí)可以使電子束的軌跡往上偏假設(shè)電流方向不變，將導(dǎo)線AB放在管的上方，由左手定那么可以判斷，電子束的軌跡將向上偏故B、D均正確【答案】BD2帶電粒子的比荷是一個(gè)重要的物理量某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場和磁場對電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的比荷，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2­1&

8、#173;3所示其中兩正對極板M1、M2之間的間隔 為d，極板長度為L.圖2­1­3他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場、磁場，開啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子束從兩極板中央通過，在熒光屏的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)；B在M1、M2兩極板間加適宜的電場：加極性如下圖的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒光屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒光屏下方偏移，直到熒光屏上恰好看不見亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓為U.請問本步驟的目的是什么？C保持步驟B中的電壓U不變，對M1、M2區(qū)域加一個(gè)大小、方向適宜的磁場B，使熒光屏正中心處重現(xiàn)亮點(diǎn)試問外加磁場的方向如何？【解析】步驟B中電子在M1、M

9、2兩極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)增大兩極板間電壓時(shí)，電子在兩極板間的偏轉(zhuǎn)位移增大當(dāng)在熒光屏上看不到亮點(diǎn)時(shí)，電子剛好打在下極板M2靠近熒光屏端的邊緣，那么2，.由此可以看出這一步的目的是使粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)位移成為量，就可以表示出比荷步驟C加上磁場后電子不偏轉(zhuǎn)，電場力等于洛倫茲力，且洛倫茲力方向向上，由左手定那么可知磁場方向垂直于紙面向外【答案】見解析測量帶電粒子比荷常用的兩種方法方法一：利用磁偏轉(zhuǎn)測比荷，由qvBm得，只需知道磁感應(yīng)強(qiáng)度B、帶電粒子的初速度v和偏轉(zhuǎn)半徑R即可方法二：利用電偏轉(zhuǎn)測比荷，偏轉(zhuǎn)量yat2·2，故.所以在偏轉(zhuǎn)電場U、d、L時(shí)，只需測量v和y即可學(xué)業(yè)分層測評四建議用時(shí)

10、：45分鐘學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1多項(xiàng)選擇以下說法正確的選項(xiàng)是A湯姆孫研究陰極射線，用測定粒子比荷的方法發(fā)現(xiàn)了電子B電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的C湯姆孫認(rèn)為原子里面帶正電荷的物質(zhì)應(yīng)充滿整個(gè)原子，而帶負(fù)電的電子，那么鑲嵌在球體的某些固定位置D湯姆孫認(rèn)為原子里面帶正電荷的物質(zhì)都集中在原子中心一個(gè)很小的范圍內(nèi)【解析】通過物理學(xué)史可得，選項(xiàng)A正確；根據(jù)電子發(fā)現(xiàn)的重要意義可得，選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C描繪的是湯姆孫原子模型，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤【答案】ABC2人們對原子構(gòu)造的認(rèn)識(shí)有一個(gè)不斷深化的過程，以下先后順序中符合史實(shí)的是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772091】道爾頓提出的原子論德謨克利特的古典原子論湯姆孫提出的葡萄干面包原子模型

11、ABC D【解析】對于探究構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒，古希臘哲學(xué)家德謨克利特建立了早期的原子論，19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子論，湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，提出了葡萄干面包模型，應(yīng)選項(xiàng)B正確【答案】B3多項(xiàng)選擇湯姆孫對陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父關(guān)于電子的說法正確的選項(xiàng)是A任何物質(zhì)中均有電子B不同的物質(zhì)中具有不同的電子C電子的質(zhì)量比最輕的氫原子的質(zhì)量小得多D電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的根本單元【解析】湯姆孫對不同材料的陰極發(fā)出的射線進(jìn)展研究，均為一樣的粒子電子，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子是構(gòu)成物質(zhì)的根本單元，其質(zhì)量是氫原子質(zhì)量的應(yīng)選項(xiàng)C、D均正確【答案】ACD4關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，

12、以下說法正確的選項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772092】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【解析】湯姆孫經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，證明陰極射線是帶電的粒子流，并稱組成粒子流的粒子為電子，應(yīng)選C.【答案】C5對于電子的發(fā)現(xiàn)，以下說法中正確的選項(xiàng)是A湯姆孫通過對陰極射線的研究，發(fā)現(xiàn)了原子B湯姆孫通過實(shí)驗(yàn)測定了陰極射線的比荷值C密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了陰極射線的比荷值D原子的葡萄干面包模型是道爾頓提出的【解析】1897年湯姆孫通過對陰極射線的研究，發(fā)現(xiàn)了電子，并測出了電子的比荷，提出了葡萄干面包模型，應(yīng)選B.【答案】B6多項(xiàng)選擇關(guān)于空氣的導(dǎo)電性能，以下說法正確的選

13、項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772093】A空氣導(dǎo)電，是因?yàn)榭諝夥肿又杏械膸д?，有的帶?fù)電，空氣分子在強(qiáng)電場作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)B空氣可以導(dǎo)電，是因?yàn)榭諝夥肿釉谏渚€或強(qiáng)電場作用下電離C空氣密度越大，導(dǎo)電性能越好D空氣越稀薄，越容易發(fā)出輝光【解析】空氣是由多種氣體組成的混合氣體，在正常情況下，氣體分子不帶電顯中性，是較好的絕緣體但在射線、受熱及強(qiáng)電場作用下，空氣分子被電離，才具有導(dǎo)電性能，且空氣密度較大時(shí)，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負(fù)電荷重新復(fù)合，難以形成穩(wěn)定的放電電流，因此電離后的自由電荷在稀薄氣體環(huán)境中導(dǎo)電性能更好，綜上所述，答案為B、D.【答案】BD7如圖2­1

14、73;4是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線要使熒光屏上的亮線向下z軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，可以加一磁場，磁場的方向沿_軸正方向，也可以加一電場，電場的方向沿_軸正方向. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772024】圖2­1­4【解析】由于電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，假設(shè)所受洛倫茲力向下，使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，由左手定那么可知磁場方向應(yīng)沿y軸正方向；假設(shè)所加電場使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，所受電場力方向向下，那么所加電場方向應(yīng)沿z軸正方向【答案】yz8如圖2­1­5所示，有一混合正離子束先后通過正交電磁場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，假如這束正離子束在區(qū)

15、域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑R一樣，那么它們一定具有一樣的_和_圖2­1­5【解析】正交電磁場區(qū)域?qū)嶋H上是一個(gè)速度選擇器，這束正離子在區(qū)域中均不偏轉(zhuǎn)，說明它們具有一樣的速度在區(qū)域中半徑一樣，R，所以它們應(yīng)具有一樣的比荷【答案】速度比荷才能提升9多項(xiàng)選擇如圖2­1­6所示是陰極射線顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖顯像管中有一個(gè)陰極，工作時(shí)它能發(fā)射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光安裝在管頸的偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，可以使陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)以下說法中正確的選項(xiàng)是圖2­1­6A假如偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，那么陰極射線應(yīng)該打在熒光屏正中的O點(diǎn)B假如要

16、使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上A點(diǎn)，那么偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里C假如要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上B點(diǎn)，那么偏轉(zhuǎn)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里D假如要使陰極射線在熒光屏上的位置由B點(diǎn)向A點(diǎn)挪動(dòng)，那么偏轉(zhuǎn)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該先由小到大，再由大到小【解析】偏轉(zhuǎn)線圈中沒有電流，陰極射線沿直線運(yùn)動(dòng)，打在O點(diǎn)，A正確由陰極射線的電性及左手定那么可知B錯(cuò)誤，C正確由R可知，B越小，R越大，故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)先由大變小，再由小變大，故D錯(cuò)誤【答案】AC10多項(xiàng)選擇如圖2­1­7所示是湯姆生的氣體放電管的示意圖，以下說法中正確的選項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772025】湯

17、姆生的氣體放電管的示意圖圖2­1­7A假設(shè)在D1、D2之間不加電場和磁場，那么陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點(diǎn)B假設(shè)在D1、D2之間加上豎直向下的電場，那么陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C假設(shè)在D1、D2之間加上豎直向下的電場，那么陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D假設(shè)在D1、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，那么陰極射線打到右端的P2點(diǎn)【解析】實(shí)驗(yàn)證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)偏向帶正電的極板一側(cè)，可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B的說法錯(cuò)誤加上磁場時(shí)，電子在磁場中受洛倫茲力，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此選項(xiàng)D正確當(dāng)不加電場和磁場時(shí)，由于電子所受的重力可以忽略不計(jì)，因此不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A的說法正確【答案】ACD11為

18、測定帶電粒子的比荷，讓這個(gè)帶電粒子垂直飛進(jìn)平行金屬板間，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E，在通過長為L的兩金屬板間后，測得偏離入射方向的間隔 為d，假如在兩板間加垂直電場方向的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直粒子的入射方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么離子恰好不偏離原來方向，求比荷的值為多少？【解析】只加電場時(shí)，在垂直電場方向d2加磁場后，粒子做直線運(yùn)動(dòng)，那么qv0BEq ，即v0.聯(lián)立解得：.【答案】12如圖2­1­8所示為美國物理學(xué)家密立根測量油滴所帶電荷量裝置的截面圖，兩塊程度放置的金屬板間距為d，油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)電，油滴分布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間，當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到氣體阻力的作用，油滴最終以速度v1豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)上板帶正電，下板帶負(fù)電，兩