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,,,高中物理·選修3-5·粵教版,第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 第一節(jié) 敲開原子的大門,[目標(biāo)定位] 1.了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程；2.知道湯姆生研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)；3.知道電子電荷是1910年由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”得出．,一、探索陰極射線 1．陰極射線：在抽成真空的玻璃管兩端加上_______時(shí)，從____發(fā)出的一種使玻璃管壁上出現(xiàn)熒光的射線． 2．湯姆生對陰極射線的探索方法 (1)讓陰極射線通過電場，根據(jù)________，可判斷陰極射線帶_____． (2)讓陰極射線通過磁場，根據(jù)________，測出陰極射線的_______ ．,高電壓,陰極,偏轉(zhuǎn)情況,負(fù)電,偏轉(zhuǎn)情況,荷質(zhì)比,二、電子的發(fā)現(xiàn) 湯姆生的探究方法 1．換用不同的放電氣體，或用不同金屬材料制作電極，測得陰極射線的荷質(zhì)比_____． 2．在氣體電離、光電效應(yīng)中，可從不同物質(zhì)中放出這種射線粒子． 3．這種粒子的電荷與氫離子基本相同， _____卻比氫原子小得多．,相同,質(zhì)量,4．結(jié)論： 想一想 電子發(fā)現(xiàn)的重大意義是什么？ 答案 電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)比原子小的粒子．電子的發(fā)現(xiàn)，打破了原子不可再分的傳統(tǒng)觀念，使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)．從此，原子物理學(xué)飛速發(fā)展，人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代.,一、對陰極射線性質(zhì)的研究 1．陰極射線的本質(zhì)是電子，在電場(或磁場)中所受電場力(或洛倫茲力)遠(yuǎn)大于所受重力，故研究電場力(或洛倫茲力)對電子運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，一般不考慮重力的影響． 2．帶電性質(zhì)的判斷方法 (1)方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場，通過打在熒光屏上的亮點(diǎn)的變化和電場的情況確定帶電的性質(zhì)． (2)方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場，根據(jù)亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定帶電的性質(zhì)．,【例1】 (雙選)如圖3－1－1所示，一只陰極 射線管的左側(cè)不斷有電子射出，如果在 管的正上方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn) 射線的徑跡往下偏轉(zhuǎn)，則下列判斷正確的 是 ( ) A．導(dǎo)線中的電流從A流向B B．導(dǎo)線中的電流從B流向A C．電子束的徑跡與AB中的電流無關(guān) D．若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),圖3－1－1,答案 AD 解析 由于電子帶負(fù)電，并且向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則知該處的磁場方向應(yīng)垂直紙面向里，又由安培定則可判斷導(dǎo)線中的電流方向?yàn)橛葾到B.可以通過改變導(dǎo)線中的電流方向來改變粒子的徑跡．故正確答案為A、D. 借題發(fā)揮 本題是運(yùn)用左手定則和安培定則的綜合性題目，在應(yīng)用左手定則判斷洛倫茲力的方向時(shí)，一定要注意運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)．,針對訓(xùn)練1 陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是________．若在圖3－1－2所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場，陰極射線將________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)． 圖3－1－2,答案 電子 向下 解析 陰極射線的實(shí)質(zhì)是電子流，電子流形成的等效電流方向向左，當(dāng)加上垂直紙面向里的磁場后，由左手定則判知電子受到的洛倫茲力的方向向下，故陽極射線將向下偏轉(zhuǎn)．,二、電子荷質(zhì)比的測定 實(shí)驗(yàn)探究 如圖3－1－3所示為測定陰極射線粒子荷質(zhì)比的裝置，從陰極K發(fā)出的陰極射線通過一對平行金屬板D1、D2間的勻強(qiáng)電場，發(fā)生偏轉(zhuǎn)． 圖3－1－3,(1)在D1、D2間加電場后射線偏到P2，則由電場方向知，該射線帶什么電？ (2)再在D1、D2間加一磁場(圖中未畫出)，電場與磁場垂直，讓射線恰好不偏轉(zhuǎn)．設(shè)電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則電子的速度多大？,答案 (1)負(fù)電,【例2】 1897年，物理學(xué)家湯姆生正式測定了電子的荷質(zhì)比，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點(diǎn)．因此，湯姆生的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一．在實(shí)驗(yàn)中湯姆生采用了如圖3－1－4所示的陰極射線管，從電子槍C出來的電子經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、E平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑．若在D、E間加上方向向下，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、E電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫)熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題．,圖3－1－4 (1)說明圖中磁場沿什么方向； (2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的荷質(zhì)比． 答案 (1)垂直紙面向里,解析 (1)磁場方向垂直紙面向里． (2)當(dāng)電子在D、E間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有： eE＝Bev. 當(dāng)電子在D、E間的磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)有,借題發(fā)揮 (1)荷質(zhì)比的測定問題只是帶電粒子在磁場和電場中運(yùn)動(dòng)的一類典型例子，這種方法可以推廣到帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)，求其他相關(guān)的問題． (2)解決帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： ①帶電粒子的帶電性質(zhì)．②正確描繪運(yùn)動(dòng)軌跡．③能確定半徑、圓心．④會(huì)利用幾何知識(shí)把有關(guān)線段與半徑聯(lián)系起來．,針對訓(xùn)練2 如圖3－1－5所示為測量某種離 子的荷質(zhì)比的裝置．讓中性氣體分子進(jìn) 入電離室A，在那里被電離成離子．這些 離子從電離室的小孔飄出，從縫S1進(jìn)入 加速電場被加速．然后讓離子從縫S2垂直 進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打在底片上的P點(diǎn)．已知加速電壓為U，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進(jìn)入電場時(shí)的速度不計(jì)，求該離子的荷質(zhì)比 .,圖3－1－5,,