18.1电子的发现-2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义（人教版选修3-5）

18.1电子的发现 【基础知识梳理】 一、阴极射线 1．实验装置：如图1所示，真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连接在感应圈的负极和正极上． 图1 2．实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影． 3．阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线． 【实例】 1.在如图2所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极．K和A之间加上近万伏的高电压后，管端玻璃壁上能观察到什么现象？该现象说明了什么问题？ 图2 答案　能看到玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光． 2．如何判断阴极射线的带电性质？ 答案　方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质． 方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和磁场方向，利用左手定则确定阴极射线的带电性质． 【总结】 1．对阴极射线本质的认识——两种观点 (1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射． (2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流． 2．阴极射线带电性质的判断方法 (1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点位置的变化和电场的情况确定阴极射线的带电性质． (2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据荧光屏上亮点位置的变化和左手定则确定阴极射线的带电性质． 二、电子的发现 1．汤姆孙的探究： 让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是带负电(选填“正电”或“负电”)的粒子流并求出了它的比荷． 2．密立根实验：电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的．电子电荷的现代值为e＝1.6×10－19 C(保留两位有效数字)． 3．电荷的量子化：任何带电体的电荷只能是e的整数倍． 4．质子质量与电子质量的比值为＝1 836；从实验测到的比荷及e的数值，可以确定电子的质量为me＝9.1×10－31 kg(保留两位有效数字)． 【重点】 1．利用磁偏转测量(忽略粒子重力)(1)让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，如图4所示，使其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝. 图4 (2)撤去电场，如图5所示，保留磁场，让粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝m，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r. 图5 (3)由以上两式确定粒子的比荷表达式：＝. 2．利用电偏转测量(忽略粒子重力) 带电粒子在匀强电场中运动，如图6.偏转量y＝at2＝·()2，故＝，所以在偏转电场中，U、d、L已知时，只需测量v和y即可． 图6 3．电子发现的意义 (1)电子发现以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒． (2)现在人们发现了各种物质里都有电子，电子是原子的组成部分． (3)电子带负电，而原子是电中性的，说明原子是可以再分的． 【例题讲解】 一、单选题 1．下列关于物理学发展史的说法中，不符合历史事实的是（　　） A．汤姆逊发现电子，揭示了原子本身也有结构 B．奥斯特最早提出在电荷周围存在着由它产生的电场 C．伽利略指出亚里士多德对落体的认识存在问题，通过逻辑推理得出重物与轻物下落得一样快的结论 D．学家笛卡儿认为，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动下去 2．如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 (        ) A．研究悬浮油滴所带电性 B．测量悬浮油滴的电荷量 C．测出了基元电荷的值 D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小 二、多选题 3．关于阴极射线，下列说法正确的是（　　） A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流 C．阴极射线是某一频率的电磁波 D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转 4．如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是（　　） A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点 B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转 C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转 D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转 5．当阴极射线通过匀强电场E或匀强磁场B时，如图中射线形状中正确的是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，关于高压的真空管，下列说法正确的是（       ） A．加了高压的真空管中可以看到辉光放电现象 B．a端