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第01节敲开原子的大门VIP专享VIP免费

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第一节敲开原子的大门[目标定位]1.了解阴极射线及电子发现的过程;2.知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导;3.知道电子电荷量的测定.一、探索阴极射线1.阴极射线:在抽成真空的玻璃管两端加上时,从发出的一种使玻璃管壁上出现绿色荧光的射线.2.汤姆生对阴极射线的探索方法(1)让阴极射线通过电场,根据,可判断阴极射线带.(2)让阴极射线通过磁场,根据,测出阴极射线的.高电压阴极偏转情况负电偏转情况荷质比二、电子的发现汤姆生的探究方法1.换用不同的放电气体,或用不同金属材料制作电极,测得相同的荷质比.2.在气体电离、光电效应中,可从不同物体中逸出这种射线粒子.3.这种粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同,却比氢原子小得多.质量4.想一想电子发现的重大意义是什么?答案电子是人类发现的第一个比原子小的粒子.电子的发现,打破了原子不可再分的传统观念,使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也有内部结构.从此,原子物理学飞速发展,人们对物质结构的认识进入了一个新时代.预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对阴极射线性质的研究1.阴极射线的本质是电子,在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力,故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时,一般不考虑重力的影响.2.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的变化和电场的情况确定带电的性质.(2)方法二:在阴极射线所经区域加一磁场,根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质.【例1】(多选)如图1所示,一只阴极射线管的左侧不断有电子射出,如果在管的正上方放一通电直导线AB时,发现射线的径迹往下偏转,则下列判断正确的是()图1A.导线中的电流从A流向BB.导线中的电流从B流向AC.电子束的径迹与AB中的电流无关D.若要使电子束的径迹往上偏转,可以通过改变AB中的电流方向来实现答案AD解析由于电子带负电,并且向下偏转,由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里,又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹.故正确答案为A、D.借题发挥本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目,在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时,一定要注意运动电荷的正负.针对训练1阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是________.若在图2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场,阴极射线将________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转.图2答案电子向下解析阴极射线的实质是电子流,电子流形成的等效电流方向向左,当加上垂直纸面向里的磁场后,由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下,故阴极射线将向下偏转.二、电子荷质比的测定实验探究如图3所示为测定阴极射线粒子荷质比的装置,从阴极K发出的阴极射线通过一对平行金属板D1、D2间的匀强电场,发生偏转.图3(1)在D1、D2间加电场后射线偏到P2,则由电场方向知,该射线带什么电?(2)再在D1、D2间加一磁场(图中未画出),电场与磁场垂直,让射线恰好不偏转.设电场强度为E,磁感应强度为B,则电子的速度多大?(3)撤去电场,只保留磁场,使射线在磁场中做圆周运动,若测出轨道半径为r,则粒子的荷质比qm是多大?答案(1)负电(2)EB(3)EB2r解析(2)粒子受两个力作用:电场力和磁场力,两个力平衡,即有qE=qvB,得:v=EB(3)由洛伦兹力充当向心力:qvB=mv2r,得出:qm=vBr.又v=EB,则qm=EB2r.测出E、B、r即可求荷质比qm.【例2】1897年,物理学家汤姆生正式测定了电子的荷质比,打破了原子是不可再分的最小单位的观点.因此,汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一.在实验中汤姆生采用了如图4所示的阴极射线管,从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后,水平射入长度为L的D、E平行板间,接着在荧光屏F中心出现荧光斑.若在D、E间加上方向向下,场强为E的匀强电场,电子将向上偏转;如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心,接着再去掉电场,电子向...

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