第13.1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)（原卷版）

第十三章原子結(jié)構(gòu)13.1電子的發(fā)覺??目標(biāo)導(dǎo)航學(xué)問要點難易度1.陰極射線是電子流2.湯姆孫測量電子比荷的公式推導(dǎo)3.密立根用油滴試驗測定電子的電荷量★★★★

★★??學(xué)問精講一、陰極射線的本質(zhì)湯姆孫已經(jīng)可以確認陰極射線是一種帶負電的粒子流?！x光放電：日光燈是常見的輝光放電現(xiàn)象，原理是淡薄氣體中正離子被電場加速，撞擊陰極，產(chǎn)生大量高能態(tài)帶電粒子，這些被激發(fā)的粒子躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生光子，從而發(fā)光的現(xiàn)象。二、電子的發(fā)覺湯姆孫通過測量比荷發(fā)覺電子，試驗裝置如下。將陰極K和陽極A與直流高壓電源相連，陰極射線自K射出，并在A、K間加速后，沿直線向右運動。C、D是一對平行金屬板，接到另始終流電源上，C、D之間的電場對粒子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用，從C、D板右側(cè)射出的粒子束沿直線射到偏轉(zhuǎn)管最右端熒光屏上的P處。在管外于C、D極板前后兩側(cè)加裝載流線圈，線圈產(chǎn)生一個與C、D間強電場及粒子束運動方向均垂直的勻強磁場。調(diào)整線圈中的電流，使得粒子束在C、D間所受電場力與洛倫茲力平衡，粒子束便無偏轉(zhuǎn)地沿直線射至熒光屏上O處。測得C、D間偏轉(zhuǎn)電場的電勢差U，載流線圈所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B，平行金屬板C、D的長度l以及間距d，從偏電場右邊界直至O、P兩處的粒子直線徑跡間的夾角θ。由這些數(shù)據(jù)便可推得粒子的比荷。tanθ＝eq\f(y,l)＝eq\f(qUl,2mveq\o\al(2,0)d)q=qv0B將v0帶入前式，可得到比荷。湯姆孫發(fā)覺了電子，密立根用油滴試驗測定了電子的電荷量。三、陰極射線的爭辯和電子的發(fā)覺所具有的重要意義湯姆孫的爭辯表明，相對于原子而言，電子是更基本的組成物質(zhì)的粒子，它是原子的組成部分。電子的發(fā)覺打破了原子不行分的傳統(tǒng)物質(zhì)觀。①原子不行分↓②陰極射線是什么？↓③比荷的測量↓④電子的發(fā)覺例1．關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是（）A．陰極射線就是淡薄氣體導(dǎo)電時的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由正極放出的電子流C．陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速D．陰極射線管中的高電壓是為了使電子偏轉(zhuǎn)，使試驗現(xiàn)象更明顯例2．如圖是電子射線管示意圖。接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線，要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可接受的是()A．加一磁場，磁場方向沿z軸負方向B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C．加一電場，電場方向沿z軸負方向D．加一電場，電場方向沿y軸正方向

??鞏固練習(xí)1.（多選）如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是（）A．若在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應(yīng)打到最右端的P1點B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)D．若在D1、D2之間加上垂直紙面對里的磁場，則陰極射線向上偏轉(zhuǎn)2.（多選）如圖所示，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，發(fā)覺射線的軌跡往下偏，則()A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．陰極射線管處磁場方向垂直紙面對里C．若要使電子束的軌跡往上偏，可以通過轉(zhuǎn)變AB中的電流方始終實現(xiàn)D．電子束的軌跡與AB中的電流方向無關(guān)3.（多選）如圖是密立根油滴試驗的示意圖．油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強電場中，調(diào)整兩板間的電壓，通過顯微鏡觀看到某一油滴靜止在電場中，下列說法正確的是()A．油滴帶負電B．油滴質(zhì)量可通過天平來測量C．只要測出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量D．該試驗測得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍4.美國物理學(xué)家密立根通過爭辯帶電油滴在平行金屬板間的運動，比較精確?????地測定了元電荷，獲得了1923年的諾貝爾物理學(xué)獎。其試驗原理可簡化為如圖所示的模型，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平放置的平行金屬板A、B與電壓為U的恒定電源兩極相連，平行金屬板A、B間距為d，兩板間存在豎直方向的勻強電場，噴霧器噴出帶同種電荷的油滴，少數(shù)油滴通過金屬板A的小孔進入平行金屬板間，油滴進入金屬板間后，有的油滴剛好懸浮不動。（1）已知金屬板A帶正電，金屬板B帶負電，則平行金屬板A、B間的電場方向______（填“豎直向上”或“豎直向下”），油滴帶______（填“正電”或“負電”）。（2）若已知兩板間的電場強度大小為，懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g，忽視空氣對油滴的影響，則懸浮油滴帶的電荷量為______。（3）現(xiàn)在公認的元電荷的值______C。5.如圖所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置．當(dāng)極板P和P′間不加偏轉(zhuǎn)電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點偏離到O′點，O′點到O點的豎直距離為d，水平距離可忽視不計；此時在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個方向垂直于紙面