鲁科版 高中物理 选修3-5 第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型 学案

2.1 电子的发现与汤姆孙模型 学案1 【学习目标】 （1）了解阴极射线及电子发现的过程； （2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。 【学习重点】 阴极射线的研究，汤姆孙发现电子的理论推导。 【知识要点】 1、阴极射线 气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体 2、汤姆孙的研究 ( C C 1 C 2 Y A S 磁场 )英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过C1C2后沿直线打在荧光屏A＇上。 （1）当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。 （2）为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域采取什么措施。 在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当满足条件： 时，则阴极射线不发生偏转。则： （3）根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角为： ( x L 萤 幕 D S S O 电场 E A y e m y 1 y 2 v 0 v )又因为： 且 则： 根据已知量，可求出阴极射线的比荷。汤姆孙把新发现的这种粒子称之为电子。电子的电荷量 e＝1.60217733×10－19C 3、汤姆孙阴极射线实验证明了电子的存在，建立了葡萄干面包模型 【典型例题】 汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，（O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2 （如图所示）． （1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。 （2）推导出电子的比荷的表达式 解：（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中