高中物理 第十八章 原子结构 第1节 电子的发现讲义(含解析)新人教版选修3-5-新人教版高二选修3
高中物理第十八章原子结构18.1电子的发现课件新人教版选修3
【解析】选D。阴极射线是由阴极直接发出的,A错误; 只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时,阴极中的 电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴 极射线,B错误,D正确;阴极射线可以穿透薄铝片,可能 是电磁波,也可能是更小的粒子,C错误。
4.发射阴极射线的真空玻璃管中高电压的作用是( ) A.使玻璃壁产生压电效应从而产生辉光 B.使管内产生阴极射线 C.使管内障碍物的电势升高 D.使电子加速
3.猜想: (1)阴极射线是一种电磁辐射。 (2)阴极射线是带电微粒。
4.验证:英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场 中偏转,发现阴极射线带负电并测出了粒子的比荷发现 电子。 5.实验:密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电 荷量和电子的质量。
【典例探究】 考查角度1 对阴极射线的认识 【典例1】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时的辉光放电现象 B.阴极射线是在真空管内由正极发出的电子流 C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的 D.阴极射线的比荷比氢原子的比荷小
【解析】选C。阴极射线是在真空管中由负极发出的电 子流,故A、B错;最早由德国物理学家戈德斯坦在1876 年提出并命名为阴极射线,故C对;阴极射线本质是电子 流,故其比荷比氢原子比荷大,故D错。
考查角度2 阴极射线在电场和磁场中的偏转 【典例2】(多选)如图所示,一只阴极射线管,左侧不断 有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发 现射线径迹向下偏转,则 ( )
【解析】选B、D。阴极射线是在真空管内由阴极发出 的电子流,选项B正确,A错误;电子是原子的组成部分, 选项C错误;阴极射线是带电粒子,可被电场和磁场偏转, 选项D正确。
2.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电 压下加速飞向阳极,如图所示,若要使射线向上偏转,所 加磁场的方向应为( ) A.平行于纸面向左 B.平行于纸面向上 C.垂直于纸面向外 D.垂直于纸面向里
高中物理第十八章原子结构1电子的发现课件新人教版选修3-0
判断正误
1．阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×) 2．实验中看到的荧光就是电子流．(×) 3．阴极射线是一种电磁辐射．(×)
小试身手 1．阴极射线管中的高电压的作用是( ) A．使管内气体电离 B．使管内产生阴极射线 C．使管中障碍物的电势升高 D．使电子加速 解析：在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽 热状态而发射的电子，通过高压对电子加速获得能量， 与玻璃发生碰撞而产生荧光，故D正确. 答案：D
位移成为已知量，就可以表示出荷质比，步骤C加 上磁场后电子不偏转，则电场力等于洛伦兹力，且洛伦 兹力方向向上，由左手定则得磁场方向垂直于纸面向 外．
(2)由电场力等于洛伦兹力得 U·d q＝Bqv. 解得v＝BUd.② 这个同学的说法不正确，由Ud ·q＝Bqv，
可以看出当U增大时，B必定也要增大，即BU2L2的比 值不会变化，且电子的比荷是由电子本身的性质决定 的，是电子的固有参数，因此他的说法不正确．
C．保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2 区域 加一个大小、方向合适的磁场 B，使荧屏正中心处重现 亮点，试问外加磁场的方向如何？
(2)根据上述实验步骤，同学们正确地推算出电子的 比荷与外加电场、磁场及其他相关量的关系为mq ＝BU2L2. 一个同学说，这表明电子的比荷大小将由外加电压决定， 外加电压越大则电子的比荷越大，你认为他的说法正确 吗？为什么？
(1)调节两金属板间的电势差 U，当 U＝U0 时，使得 某个质量为 m1 的油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷 量 q 为多少？
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板 间的电势差 U＝U1 时，观察到某个质量为 m2 的油滴进入 电场后做匀加速运动，经过时间 t 运动到下极板，求此油 滴所带电荷量 Q.
高中物理第十八章原子结构第1节电子的发现课件新人教版选修3_5
若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电 压表示数为U时，A表读数恰好为零；断开S，在MN间加上垂直纸面 的匀强磁场，当磁感应强度为B时，A表读数也恰好为零。求光电子 的比荷e/m的表达式。
解题指导：(1)当电压表示数为 U 时，电流恰好为零，所以光电子的最大初 动能为 Ek＝12mv2＝eU；(2)断开开关，当磁感应强度为 B 时，电流恰好为零，所 以当磁感应强度为 B 时，具有最大初动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平 行板的间距 d。
父”，下列关于电子的说法正确的是
()
AD
• A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是 带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
• B．汤姆孙通过光电效应的研究，发现了电子
• C．电子的质量是质子质量的1836倍
• D．汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线研究，并研究光电效 应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更小的基本的物
答案：B82Ud2
解析：由题意得 eU＝12mv2
①
evB＝mvR2
②
R＝d2
③
由①②③得me ＝B82Ud2。,
• 〔对点训练2〕 如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板 间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点， 经测量O′P距离为Y0，求电子的比荷。
答案：2dUYl02v20
• 5．实验：密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电 子的质量。
• 电流的典例长直1 (导单线选，)则如阴图极所射示线，将在阴极射线( 管正)上方平行放一通有强 D
• A．向纸内偏转 • B．向纸外偏转 • C．向下偏转 • D．向上偏转 • 解题指导：阴极射线的本质是电子流。 • 解析：通电直导线的电流方向向左，由安培定则可判断导线下方的
2018_2019高中物理第十八章原子结构第1节电子的发现课件新人教版选修3_5ppt版本
知识导图
1
课前预习
2
课内探究
3
素养提升
4
课堂达标
5
课时作业
课前预习
知识点
1单阴击极此射处线 编辑母版文本样式
近万伏
阳极
阴极
2．密立根“油滴实验” (1)精确测定______________。 (2)电荷是__________的。 3．电子的有关常量 电子的电量： e＝________________C 根据比荷，计算出电子的质量为 m＝______________kg 质子质量与电子质量的比值为mmpe＝________
间的匀强电场中。
知空气阻力正比于速度：f＝kv，则油滴所带的电荷量 q＝______。
(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，保留磁场让粒子在磁场中运动，由 洛伦兹力提供向心力即 Bqv＝mrv2，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径 r，得mq ＝Bvr＝BE2r
(3)当电子在匀强电场中偏转时，y＝12at2＝2qmUvL202d，测出电场中的偏转量也可 以确定比荷。
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AD
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课内探究
探究一 对阴极射线的理解
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典 例单击此处编辑母版文本样式
1
D
根据电场、磁场对电子(带电粒子)的偏转测量比荷 (1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据二力平衡，即 F 洛＝F 电(Bqv＝qE)得到粒子的运动速度 v＝BE。
素养提升
电子电荷量的测定
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如图，在 A 板上方用喷雾器将细油滴喷出，若干油滴从板上的一
人教版高中物理选修3-5课件18.1电子的发现课件
解析:阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,
将向下偏转;要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力
与库仑力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。
答案:带负电的粒子流(高速电子流)。 这个问题曾引起了物理学界一场大争论。法国物理学家大多认为 阴极射线是一种电磁波(以太波),英国的物理学家则认为是一种带电粒 子流,这一争论持续了二十年,促使许多物理学家进行了很有意义的实 验,推动了物理学的发展,这场争论最后由 J.J.汤姆孙解决了,他用实验表 明阴极射线就是带负电的粒子流。
3.教材思考与讨论栏目中,电子比荷的测定:
(1)在 D1、D2 间加电场后射线偏到 P2,由电场方向知,该射线带负电。 (2)在 D1、D2 间又加一磁场,电场与磁场垂直,让射线恰好不偏转, 该过程中射线受两个作用力:电场力和磁场力,两个力平衡,qvB=qE,得 v=������������。 (3)撤去电场,只保留磁场,得射线做圆周运动,轨道半径为 r,根据洛 伦兹力充当向心力:qvB=m������������2,得出:������������ = ������������������。 两式联立得:������������ = ���������2���r。
2.关于电荷量,下列说法中正确的是( ) A.物体所带电荷量可以是任意值 B.物体所带电荷量只能是某些值 C.物体所带电荷量的最小值为 1.6×10-19C D.一个物体带 1.6×10-9C 的正电荷,这是它失去了 1.0×1010 个电子的缘 故 答案:BCD 解析:电荷量是量子化的,即物体的带电荷量只能是某一最小电荷量的 整数倍,这一最小电荷量是 1.6×10-19C,A 错误,B、C 正确;物体带正电,
重点难点
最新人教版高中物理选修三精品课件：18-1电子的发现
2019/8/5
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C．保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2 区域加一 个大小、方向合适的匀强磁场 B，使荧屏正中心处重现亮点， 试问外加磁场的方向如何？
(2)根据上述实验步骤，同学们正确地推算出电子的比荷 与外加电场、磁场及其他相关量的关系为mq ＝BU2L2，一位同学 说，这表明电子的比荷大小将由外加电压决定，外加电压越 大则电子的比荷越大，你认为他的说法正确吗？为什么？
①
由题意知，mg－Eq＝0
②
由①②两式可得：
q＝ρ·43πEr3g
＝0.851×103×3×4π1×.992.×8×1051.64×10－63C
≈8.02×10－19C.
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小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为n＝ 81.0.62××1100－－1199≈5(倍)。
答案：8.02×10－19 5倍
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知识点1 阴极射线
1.演示实验：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成 的 阴极，接感应线圈的负极，A是金属环制成的 阳极，接感 应线圈的正极，接通电源后，感应线圈产生的近万伏 的高电 压加在两个电极之间。可观察管端玻璃壁上亮度的变化。
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2．实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中 看到玻璃壁上 淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的 影 。
三个模型：汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原 子模型。
一个实验：α粒子散射实验。 三个/5
6
一个光谱：氢原子光谱。 本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介 绍了电子及原子结构的发现、发展过程。第二单元(第3～4节) 主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。 本章的重点是原子的核式结构及氢原子的能级跃迁。本 章的难点是人类研究微观世界的方法、初步建立量子化的概 念、原子的能级跃迁。
2018_2019学年高中物理第十八章原子结构18.1电子的发现课件新人教版选修3_5
第十八章
1
原子结构
电子的发现
学 习 目 标
1.知道阴极射线是由电子组成的,电子是原子 的组成部分,是比原子更基本的物质单元。 2.体会电子的发现过程中蕴含的科学方法。 3.知道电荷是量子化的,即任何电荷只能是e 的整数倍。 4.领会电子的发现对揭示原子结构的重大意 义。
一、阴极射线 1.演示实验: 阴极 接感应 如图所示,真空玻璃管中K是金属板制成的_____, 负极 是金属环制成的_____, 阳极 接感应线圈的 线圈的_____,A 正极 接通电源后,线圈会产生_______ 近万伏 的高压加在两个 _____, 电极间,可观察管端玻璃壁上亮度的变化。
【解析】选C。阴极射线是在真空管中由负极发出的电 子流,故A、B错;最早由德国物理学家戈德斯坦在1876
年提出并命名为阴极射线,故C对;阴极射线本质是电子
流,故其比荷比氢原子比荷大,故D错。
考查角度2 阴极射线在电场和磁场中的偏转 【典例2】(多选)如图所示,一只阴极射线管,左侧不断
有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发
生的。(
)
)
(3)阴极射线在真空中沿直线传播。(
(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。 ( )
(5)组成阴极射线的粒子是电子。(
)
(6)电子是原子的组成部分,电子电荷量可以取任意数
值。(
)
提示:(1)×。荧光是由于玻璃受到阴极射线的撞击而 引起的,不是阴极射线。
(2)×。玻璃壁上出现的影是玻璃没有受到阴极射线的
它的比荷。
不同材料 的阴极做实验,所得比荷的数值都 (2)换用_________
相同 。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。 _____
2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5
得出结论：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的 整数倍．
答案：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数 倍
对 α 粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．
2．现象 (1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90° ，有的几乎达到 180° . 3．注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子才 能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释 α 粒子大角度散射的实验结果．
做一做
关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干蛋糕模型”、 )
卢瑟福提出“行星模型”，如图甲和乙所示，都采用了类比推 理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(
A．人们为便于研究物体的运动而建立质点模型 B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
电子比荷的测定 1910 年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”，简练而 又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电 荷是量子化的， 即任何电荷的电荷量只能是元电荷 e 的整数倍， 并求得了元电荷即电子所带的电荷量 e.
密立根实验的原理 (1)如图所示， 两块平行放置的水平金属板 A、 B 与电源相连接， 使 A 板带正电，B 板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上 面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁
(2)组成阴极射线的粒子是电子．( √ ) (3)电子是原子的组成部分， 电子电荷量可以取任意数值． ( × ) (4)α 粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的． ( × ) (5)α 粒子散射实验中大多数 α 粒子发生了大角度偏转或反弹． ( × ) (6)α 粒子大角度的偏转是电子造成的．( × )
最新人教版高中物理选修3-5第十八章《电子的发现》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学一、阴极射线1.通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能够被电离而导电.联想发散平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果，在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体.2.阴极射线电性的发现检测阴极射线带电性为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18-1-1所示的装置，从阴极发出的阴极射线，经过与阳极相连的小孔，射到管壁上，产生荧光斑点；用磁铁使射线偏转，进入集电圆筒；用静电计检测的结果表明，收集到的是负电荷.图18-1-1检测阴极射线带电性3.产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极，当两极间加一定电压时，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线.4.阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光.二、电子的发现1.不同的放电气体或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的荷质比，可从不同物体中击出这种带电粒子，说明它是构成物质的共同成分.汤姆生直接测量出粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多.2.美国科学家密立根精确地测定了电子的电量：e=1.602 2×10-19C,根据荷质比，计算出电子的质量为：m=9.109 4×10-31 kg.3.电子发现的重大意义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，现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多，这说明电子是原子的组成部分.电子带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕.典题·热题知识点一阴极射线例1 汤姆生是通过怎样的实验和推理过程发现电子的？解析：汤姆生通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过带电粒子在磁场或电场中的运动实验测定阴极射线中负粒子的比荷的大小从而推理得到阴极射线中粒子是电子.方法归纳做好模拟实验，认真观察实验现象，理解实验过程，体会汤姆生在发现电子时的研究方法.知识点二 电子在电场和磁场中的运动例2 汤姆生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1812所示.真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、阻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O 1O 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L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏间的距离为L 2(如图18-1-2所示).图18-1-2(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.解析：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；仅有偏转电场时，做类平抛运动，利用运动的分解计算.(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，亮点重新回复到中心O 点.设电子的速度为v ，则evB=Ee,得v=BE 即v=Bb U . (2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为a=mb eU ，电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t 1=vL 1 这样，电子在竖直方向偏转距离为d 1=212a 21t =bm v U eL 2212 离开电场时竖直向上的分速度为v ⊥=at 1=m vbU eL 1 电子离开电场后做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏t 2=v L 2 在t 2时间内向上运动的距离为d 2=v ⊥t 2=bm v L eUL 221 这样，电子向上的总偏转距离为d=d 1+d 2=b mv eU 2L 1(L 2+21L )可解得m e =)2/(1212L L bL B Ud +. 巧解提示如图18-1-3所示，由类平抛运动的推论知物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，即将粒子射出的速度BC 方向反向延长交于AD 于O 点，则AO=OD ，由几何知识图18-1-3 tanθ=''OO C O =212L L d +=2122LL d +① 电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O 点.设电子的速度为v ，则evB=Eq v=BE 即v=Bb U ② 当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为a=mb eU 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t=v L 1 则v y =at v x =v由速度的偏转角 tanθ=x yv v =21m bveUL ③ 联立①②③ 得m e =)2/(1212L L bL B Ud +. 问题·探究方案设计探究问题 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的实验中发现了一种新粒子，这种粒子带一个单位的正电荷，你能设计实验确定新核的“身份”吗？探究过程:利用带电粒子在磁场中的偏转，可以将新粒子通过质谱仪，如图18-1-4所示，需要测出磁场的磁感应强度B 、新粒子的速度(可通过速度选择器测量)v 、轨道半径r ，即可根据公式qvB=m rv 2，即m q =rB v 求出新粒子的荷质比，进一步求出其质量从而确定新粒子为质子.图18-1-4也可以利用带电粒子在电场中的偏转，求新粒子的荷质比.如图1-8-15所示，使新核垂直电场方向进入电场，只要测定新粒子的速度(可通过速度选择器测量)v 0，偏转电场的电压U 、板间距离d 和长度l 和偏转最大竖直位移y 1，即可求出新粒子的荷质比.推导：图18-1-5电子在偏转电场的飞行时间t 1=l / v 0电子在偏转电场的加速度a=m qE =mdqU 要使电子从下极板边缘出来，应有y 1=21a 21t =2022mdv qUl 即荷质比m q =21202Uly dv .。
高中物理第十八章原子结构18.1电子的发现课件新人教版选修3_5
类型一
类型二
(1)说明阴极射线的电性; (2)说明图中磁场沿什么方向; (3)根据l、E、B和θ,求出阴极射线的比荷。 点拨：利用阴极射线在电场、磁场中的偏转情况可以判断阴极 射线的电性以及阴极射线的比荷大小。 解析：(1)在电场中,由于阴极射线向上偏转,因此阴极射线所受 电场力的方向向上,又由于匀强电场方向向下,则电场力的方向与 电场方向相反,所以阴极射线带负电。 (2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力,由左手定则得 磁场的方向垂直纸面向里。
答案： (1)m������ ������
������
0
(2)见解析
类型一
类型二
题后反思不同的油滴质量和电荷量不同,如果重力和电场力大小不 等,这样的油滴必做变速运动;如果某油滴受到的重力和电场力大 小相等、方向相反,则这个油滴必处于平衡状态,可利用平衡条件 求得其所带电荷量。 触类旁通由例题1(2)中油滴所带电荷量的情况你还能得出什么结 论? 答案：任何带电体的电荷量只能是电子所带电荷量的整数倍,即 q=ne。
类型一
类型二
(3)设此射线所带电荷量为q,质量为m,当射线在D、G间做匀速直 线运动时,由平衡条件得qE=Bqv 当射线在D、G间的磁场中偏转时,由洛伦兹力提供向心力得
Bqv=
������������2 ������
由几何关系得
������ l=Rsin θ 解得 ������
=
������sin������ ������2 ������
������
一
二
三
(2)在其他条件不变的情况下,撤去电场(如图所示),保留磁场,让 粒子只在磁场中运动,由洛伦兹力提供向心力,即 Bqv=
������ (3)由以上方法确定粒子比荷的表达式: ������ ������������2 , ������
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第1节电子的发现1．英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．组成阴极射线的粒子——电子。
3．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。
4．密立根实验发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
一、阴极射线1．实验装置：如图所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。
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。
二、电子的发现1．汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。
证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。
由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
2．密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。
(2)电荷是量子化的。
3．电子的有关常量1．自主思考——判一判(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。
(×)(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。
(×)(3)阴极射线在真空中沿直线传播。
(√)(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。
(×)(5)组成阴极射线的粒子是电子。
(√)(6)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。
(×)2．合作探究——议一议气体放电管中的气体为什么会导电？提示：气体分子内部有电荷，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性，当分子处于电场中时，正电荷和负电荷受电场力的方向相反，电场很强时正、负电荷被“撕”开，于是出现了等量的正、负电荷，在电场力作用下做定向运动，气体就导电了。
对阴极射线的认识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。
3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电。
1．[多选]关于电子的下列说法中正确的是( )A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何原子中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同解析：选ABC 电子带负电，其所受的电场力方向与电场线方向相反。
2．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线(电子束)将( )A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转 D．向上偏转解析：选D 由题目条件不难判断阴极射线管所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极射出，由左手定则可判定阴极射线(电子束)向上偏转。
故正确选项为D。
3．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里解析：选C 由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确。
电子比荷的测定方法1.让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图甲)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F 洛＝F 电(Bqv ＝qE )，得到粒子的运动速度v ＝EB。
甲2.撤去电场(如图乙)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv ＝m v 2r，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r 。
乙3．由以上两式确定粒子的比荷表达式：q m ＝E B 2r。
[典例] 带电粒子的比荷q m是一个重要的物理量。
某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装置如图所示。
其中两正对极板M 1、M 2之间的距离为d ，极板长度为L 。
他们的主要实验步骤如下：A ．首先在两极板M 1、M 2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B ．在M 1、M 2两极板间加合适的电场：加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U 。
请问本步骤的目的是什么？C ．保持步骤B 中的电压U 不变，对M 1、M 2区域加一个大小、方向合适的磁场B ，使荧光屏正中心处重现亮点。
试问外加磁场的方向如何？ [思路点拨] (1)当电子在电场中的竖直偏转位移达到d 2时，恰好在荧光屏上看不到亮点。
(2)要使电子恰好打在荧光屏正中心处，所加的磁场必须满足使电子所受的电场力与其所受的洛伦兹力等大反向。
(3)判断磁场的方向时要注意电子的电性。
[解析] 步骤B 中电子在M 1、M 2两极板间做类平抛运动，当增大两极板间电压时，电子在两极板间的偏转位移增大。
当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M 2靠近荧光屏端的边缘，则d 2＝Uq 2dm ⎝ ⎛⎭⎪⎫L v 2，q m ＝d 2v 2UL 2。
由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷。
步骤C 加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外。
[答案] 见解析运用电磁场测定电子比荷的解题技巧(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE ＝qvB ，可以测出电子速度大小。
(2)当电子在磁场中偏转时，qvB ＝m v 2r，测出圆周运动半径，即可确定比荷。
(3)当电子在匀强电场中偏转时，y ＝12at 2＝qUL 22mv 02d，测出电场中的偏转量也可以确定比荷。
1.[多选]如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场，则应( )A ．增大电场强度E ，减小磁感应强度BB ．减小加速电压U ，增大电场强度EC．适当地加大加速电压UD．适当地减小电场强度E解析：选CD 正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力f＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE＝qvB，则只有使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E。
选项C、D正确。
2．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置。
当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点。
已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2。
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。
(2)推导出电子比荷的表达式。
解析：(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝Ube，得v＝UBb即打到荧光屏O点的电子速度的大小为UBb。
(2)由题意得d＝12·eUmb·⎝⎛⎭⎪⎫L1v2＋eUmb·L1L2v2，代入v＝UBb，解得em＝2UdB2bL1L1＋2L2。
答案：(1)UBb(2)em＝2UdB2bL1L1＋2L21．历史上第一个发现电子的科学家是( )A．贝可勒尔B．道尔顿C．伦琴 D．汤姆孙解析：选D 贝可勒尔发现了天然放射现象，道尔顿提出了原子论，伦琴发现了X射线，汤姆孙发现了电子。
2．[多选]关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确的是( )A．测得了电子的电荷量B．首先测得了电子的比荷C．为电子质量的最终获得作出了突出贡献D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据解析：选ACD 密立根通过油滴实验测定了电子电量并发现电荷是量子化的。
测定了e值，结合比荷，进一步可以确定电子质量，电子的比荷是由汤姆孙首先测出的。
3．关于阴极射线，下列说法正确的是( )A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B．只要阴、阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D．阴、阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析：选D 阴极射线是由阴极直接发出的，选项A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，选项B 错误，D正确；阴极射线可以穿透薄铝片，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，选项C错误。
4．[多选]电子枪发射出的电子打在荧光屏上时，会在那里产生一个亮斑，如果在荧光屏上得到如图所示的亮斑P，那么示波管中的( )A．极板X应带正电B．极板X′应带正电C．极板Y应带正电 D．极板Y′应带正电解析：选BC 因为带电粒子向Y及X′方向偏转。
故极板Y、极板X′应带正电。
正确选项为B、C。
5．[多选]如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。
显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光。
安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转。
下列说法中正确的是( )A ．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O 点B ．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A 点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里C ．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B 点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里D ．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B 点向A 点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小解析：选AC 偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O 点，A 正确。
由阴极射线的电性及左手定则可知B 错误，C 正确。
由R ＝mv qB 可知，B 越小，R 越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D 错误。