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1、第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 (1) 了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程；知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實驗及理論推導(dǎo)?！緦W(xué)習(xí)重點】 陰極射線的研究，湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)。 【知識要點】1、陰極射線 氣體分子在高壓電場下可以發(fā)生電離，使本來不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體。 2、湯姆孫的研究 英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子。實驗裝置如圖所示，從高壓電場的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過CC2后沿直線打在熒光屏々上。 (1)當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有

2、負(fù)電荷。 (2)為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。 在平行極板區(qū)域加一磁場，且磁場方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件：qv0B=qE時，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則: 時，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則: 又因為: (D 且Vo 則: q_Eym(Dl)B2L x (3)根據(jù)帶電的陰極射線在電場中的運(yùn)動情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為： ta”二卑 mv0 湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱之為電子。電子的 根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。 電荷量e=1.60217733X10「19C 【典型例題】 湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電

3、荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示，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010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)電壓時，電子束打在熒光屏的中心0點處，形成了一個亮點；加上偏轉(zhuǎn)電 壓U后，亮點偏離到0'點，(O'與0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0點.已知極板水平方向的長度為Li,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2(如圖所示). (1) 求打在

4、熒光屏0點的電子速度的大小。 (2) 推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式 解：(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(yùn)動，亮點重新回復(fù)到中心0點，設(shè)電子的速度為v，貝yevB=：eE……① 注EU 得v②即v③BBb (2)當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場時，電子以速度v進(jìn)入后，豎直方向作勻加速運(yùn)動，加速eU 度為a=——……④mb 水平作勻速運(yùn)動，在電場內(nèi)時間t^L1……⑤v 這樣，電子在電場中，豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離為d,二旦羋……⑥ 22mvb 離開電場時豎直向上的分速度為v,=at,=eLlU⑦mvb 電子離開電場后做勻速直線運(yùn)動，經(jīng)t2時間到達(dá)熒光屏t2二丄2……⑧v t2時間內(nèi)向上運(yùn)動的距離為d2=vt2=eUL2L2......⑨-mvb 這樣，電子向上的總偏轉(zhuǎn)距離為d=d,d2二烏L,(L2—^)……⑩ mvb2可解得 可解得 e_Ud mB2bL,(L2L,/2) 【學(xué)后反思】 收 獲 疑 問