1 电子的发现 4.20

第1节电子的发现1．阴极射线．(1)通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能被电离而导电．(2)在演示气体放电时，放电管里近似为真空，由阴极发出的阴极射线，当初人们对它认识有两种观点：一种认为是电磁辐射，另一种认为是带电微粒.1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中偏转断定，它的本质是一种带负电的粒子，命名为电子．2．电子的发现．(1)带电粒子的电荷量与其质量之比称作比荷．(2)电子的电量e＝C，它是1910年由密立根通过著名油滴实验测出的．(3)质子质量是电子质量1_836倍．基础巩固1．(多选)关于阴极射线的性质，判断正确的是(AC)A．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析：通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确．2. 1910年美国科学家密立根通过油滴实验(D)A．发现了中子 B．发现了电子C．测出了中子的质量 D．测出了电子的电荷量解析：密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量．3．发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是(D)A．使管内气体电离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流，通过高电压加速而获得能量，与玻璃碰撞而产生荧光，故选项D正确．4．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．关于电子的说法正确的是(AD)A．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1 836倍D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元解析：汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种相同的粒子——即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量．由此可知A、D两项正确，B、C两项错误．5．下列实验中准确测定元电荷电量的实验是(B)A．库仑扭秤实验B．密立根油滴实验C．用DIS描绘电场的等势线实验D．奥斯特电流磁效应实验解析：密立根通过油滴实验，测出了电子电荷量的精确数值，任何物体带电量的数值都是元电荷电量的整数倍．6．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______，若在如下图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“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏转．解析：运用左手定则判断电子所受洛伦兹力的方向，进而确定射线的偏转方向．答案：电子向下7．密立根油滴实验的原理示意图如图所示，两块平行金属板水平放置，A板带正电，B 板带负电．调节两板间的场强，使从喷雾器喷出的半径为r、密度为ρ的带电油滴恰好处于平衡状态，设此油滴所在处的场强为E，则油滴所带的电量为________，此油滴得到了________个电子(元电荷的电量为e)．解析：对带电液滴受力分析：重力与电场力平衡，由qE＝mg得：q ＝mg E ＝43πρr 3g E ＝4πρr 3g 3E .一个电子的电量为e ，所以油滴得到电子数目为：n ＝q e ＝4πρr 3g 3eE.答案：4πρr 3g 3E 4πρr 3g3eE能力提升8．在密立根油滴实验装置中，喷雾器向透明的盒子里喷入带电油滴，小盒子内的上、下两金属板分别接在电源两极，通过改变两极板间电场强度可控制带电油滴在板间的运动状态．已知某油滴所受的重力为1.8×10－9N ，当电场强度调节为4.0×104N/C 时，通过显微镜观察该油滴竖直向下做匀速直线运动，如图所示．求：(1)该油滴带何种电荷？(2)该油滴所带电荷量是多少？(3)该油滴所带电荷量是元电荷e 的多少倍？解析：(1)该油滴竖直向下做匀速直线运动，受重力和电场力，二力平衡；故电场力向上，而场强向下，故油滴带负电荷．(2)匀速运动是平衡状态，重力和电场力平衡：mg ＝F ＝qE ，.(3)元电荷电量：e ＝1.6×C ，所以，元电荷倍数N ：N ＝q e＝个＝2.8×个．答案：(1)该油滴带负电荷 (2)该油滴所带电荷量是4.5× C (3)该油滴所带电荷量是元电荷e 的2.8×倍9．1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，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，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．(1)说明图中磁场沿什么方向．(2)根据L 、E 、B 和θ，求出电子的比荷． 解析：(1)磁场方向垂直纸面向里．(2)当电子在D 、E 间做匀速直线运动时有：eE ＝Bev ，当电子在D 、E 间的磁场中偏转时有：Bev ＝，同时又有：L ＝r sin θ，可得：e m＝.答案：(1)垂直纸面向里 (2)10．如下图所示，有一电子(电荷量为e )经电压U 0的电场加速后，进入两块间距为d 、电压为U 的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB 的长度；(2)电子穿出电场时的动能．解析：电子经U 0电压加速后获得一定速度，进入AB 范围电场后受电场力作用，其运动类似于平抛运动．(1)电子进入AB 电场的水平速度，由eU 0＝可得，B 范围匀强电场的场强为：E ＝U d. 电子进入AB 后的运动， 水平方向：x ＝v ·t ，①竖直方向：y ＝，②将①②联立，将v 代入得：x ＝d 2U 0U.(2)根据动能定理：E k ＝＋eE ·d 2＝eU 0＋12eU .答案：(1)d2U 0U (2)eU 0＋12eU 11．汤姆生曾采用电场、磁场偏转法测定电子的比荷，具体方法如下：Ⅰ.使电子以初速度v 1垂直通过宽为L 的匀强电场区域，测出偏向角θ，已知匀强电场的场强大小为E ，方向如图(a)所示．Ⅱ.使电子以同样的速度v 1垂直射入磁感应强度大小为B 、方向如图(b)所示的匀强磁场，使它刚好经过路程长度为L 的圆弧之后射出磁场，测出偏向角φ，请继续完成以下三个问题：(1)电子通过匀强电场和匀强磁场的时间分别为多少？(2)若结果不用v 1表达，那么电子在匀强磁场中做圆弧运动对应的圆半径R 为多少？(3)若结果不用v 1表达，那么电子的比荷e m为多少？解析：(1)电子通过匀强电场时水平方向做匀速直线运动，所用的时间为t 1＝Lv 1.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所用的时间为t 2＝Lv 1.①(2)电子在匀强磁场中做圆弧运动，轨迹对应的圆心角等于速度的偏向角，则轨迹的圆心角为φ.所以电子进入匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为：R ＝Lφ.②(3)在电场中：沿电场力方向有：vy ＝at ＝eELmv 1，③ 电子射出电场时的速度偏向角满足：tan θ＝vyv 1，④由牛顿第二定律，有：ev 1B ＝，⑤综合②③④⑤，解得：e m＝.⑥答案：(1)电子通过匀强电场和匀强磁场的时间相等，都是Lv 1(2)电子在匀强磁场中做圆弧运动对应的圆半径R 为Lφ(3)电子的比荷为e m＝。

原子物理学知到章节测试答案智慧树2023年最新白城师范学院绪论单元测试1.初期的原子学说有哪些（）。

参考答案:电的原子学说;热的原子学说;物质的原子学说2.世纪之交的三大发现（）。

参考答案:X射线的发现;电子的发现;放射性的发现3.原子物理学的发展经过那三个阶段（）。

参考答案:原子物理新篇章;早期原子论;初期的原子学说4.1900年，哪位科学家建立了能量子概念（）。

参考答案:普朗克5.1895年，以下哪位科学家发现了X射线（）。

参考答案:伦琴第一章测试1.在金箔引起的α粒子散射实验中，每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于50的范围内。

若金箔的厚度增加到4倍，那么被散射的α粒子会有多少？参考答案:162.进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明（）。

参考答案:小角散射时一次散射理论不成立3.在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为( )参考答案:1:44.如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？( )参考答案:15.1911年卢瑟福提出了原子的核式结构模型，根据该模型能够知道( )。

参考答案:原子核的质量远大于电子质量6.汤姆逊的原子模型是正确的，并且被α粒子散射实验所证实。

（）参考答案:错7.卢瑟福的核式结构模型解释了粒子散射实验出现的大角散射。

（）参考答案:对8.原子由带正电荷并几乎占有全部质量的微小中心核以及绕核运行的电子所组成。

（）参考答案:对9.卢瑟福的核式结构模型能定性地解释α粒子散射实验。

（）对10.从电子的静电固有能估计电子的经典半径为2.8fm。

（）参考答案:对第二章测试1.铯的光电效应阈值波长是（）。

参考答案:652.6nm2.氢原子第一波尔半径是（）。

参考答案:0.053nm3.欲使电子与处于基态的锂离子发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能？（）参考答案:91.8ev4.哪种类氢离子的巴耳末系和赖曼系主线的波长差等于133.7nm？（）Z=25.钠原子的基态为3s，试问钠原子从4P激发态向低能级跃迁时，可产生几条谱线（不考虑精细结构）？( )参考答案:66.钠原子由nS跃迁到3P态和由nD态跃迁到3P态产生的谱线分别属于（）。

电子的发现知识点总结讲解_
1、阴极射线
（1）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。

（2）阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光。

2、汤姆孙的发现
（1）阴极射线电性的发现
为了研究阴极射线的带电性质，他设计了如图18－1－2所示装置，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。

（2）测定阴极射线粒子的比荷。

说明：①汤姆孙通过进一步的实验，发现当改变阴极材料时，测得的比荷都相同，表明这种粒子是各种材料的共有成分，1898年，汤姆孙测出这种粒子所带电荷与氢离子的电荷数值接近，从而证明这种粒子的质量约是氢离子的千分之一，至此，这种粒子的身份已经明确；它是一种带负电的质量很小的粒子，物理学家把这种粒子叫做电子。

②现在测得电子的比荷为e/m＝1.75881 1011C/kg. 电子的电荷量为e＝1.60219 10－19C，
从而计算出电子的质量为m＝9.10953 10－31kg. ③电子的质量约为氢原子质量的。

高三物理电子的发现知识点电子的发现是物理学中一项重大的里程碑，它为我们对原子结构和电子行为的理解提供了基础。

本文将介绍关于电子发现的知识点。

1. 电子发现的背景在19世纪末和20世纪初，科学家们对于物质的研究逐渐深入，特别是对于原子结构的探索。

在这个过程中，电子的发现起到了至关重要的作用。

2. 雷克弗斯示实验1887年，德国物理学家海因里希·赫兹发现，当紫外线照射到金属表面时，会产生一种名为“光电效应”的现象。

然而，对于这一现象的解释一直存在争议。

3. 阳离子的研究1904年，约瑟夫·约翰·汤姆逊用阴极射线管进行了研究。

他发现阴极射线经过磁场偏转，表明这些射线是由带负电的粒子组成的。

他将这些粒子称为“电子”。

4. 普朗克量子假设1900年，德国物理学家马克斯·普朗克提出了他的量子假设。

根据这个假设，能量是由离散的量子组成的，而不是连续的。

5. 玻尔理论根据普朗克的量子假设，丹麦物理学家尼尔斯·波尔在1913年提出了他的原子结构理论。

他认为电子绕着原子核运动，并处于不同的能级上。

6. 电子云模型20世纪20年代，奥地利物理学家埃尔温·薛定谔基于量子力学原理，提出了电子云模型。

根据这个模型，电子不再被看作是具有确定轨道的粒子，而是存在于一种概率分布的云中。

7. 电子的波粒二象性20世纪初，法国物理学家路易斯·德布罗意提出了他的波粒二象性理论。

他认为物质粒子，包括电子，既可以表现出粒子性又可以表现出波动性。

8. 电子的行为特性根据量子力学理论，电子具有一些特殊的行为特性。

例如，电子可以在原子间跳跃，从一个能级到另一个能级，释放或吸收能量。

9. 电子在现代技术中的应用电子的发现不仅仅对于科学研究有重要影响，还在现代技术中得到了广泛应用。

例如，电子器件，如电子计算机和手机等，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

总结：电子的发现是物理学历史上的一大突破，它引发了我们对于原子结构和电子行为的新认识。

电子的发现和电子的性质1.电子的发现–1897年，英国物理学家J.J.汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子，证实了原子是由带负电的粒子组成的。

–电子是原子的一部分，位于原子的核心外围，具有负电荷。

–电子的发现揭示了原子不是物质的基本单位，而是由更小的粒子组成的。

2.电子的性质–电子是一种基本粒子，属于轻子类，没有质量（或质量可以忽略不计）。

–电子带有负电荷，其电荷量等于基本电荷（元电荷）的负值，约为-1.602 x 10^-19库仑。

–电子在原子中围绕核心的质子运动，形成了原子的电子云。

–电子的运动状态由量子力学描述，具有波粒二象性。

3.电子的亚原子结构–电子没有已知的内部结构，被认为是点粒子。

–电子的性质和行为可以通过量子力学的基本方程——薛定谔方程来描述。

4.电子的相互作用–电子与其他电子、质子、光子等粒子之间存在电磁相互作用。

–电子在原子内部与质子之间的电磁相互作用形成了化学键。

5.电子的轨道和能级–电子在原子中的运动可以形成不同的轨道，每个轨道对应一个特定的能量。

–电子在不同轨道上的能量差异导致了原子的吸收和发射谱线，用于光谱分析。

6.电子的量子态–电子的量子态由波函数描述，波函数的平方代表了电子在空间中出现的概率分布。

–电子的量子态具有量子数，包括主量子数、角动量量子数、磁量子数和自旋量子数。

7.电子的的应用–电子在电子学和电子技术中起着关键作用，如电子器件、电路和半导体技术。

–电子的性质和行为是现代物理学和化学的基础，对于材料科学、生物学和纳米技术等领域具有重要意义。

8.电子的发现对科学的影响–电子的发现推动了量子力学的发展，改变了我们对物质和宇宙的理解。

–电子的发现和电子学的发展导致了现代电子设备的诞生，极大地改变了人类社会的生活方式。

习题及方法：1.习题：电子的发现问题：根据J.J.汤姆逊的阴极射线实验，他发现了什么粒子？解题方法：回顾阴极射线实验的原理和结果，理解J.J.汤姆逊的发现。

电子的发现阴极射线是低压气体放电过程出现的一种奇特现象。

早在1858年就由德国物理学家普吕克尔（JuliusPlücker，1801—1868）在观察放电管中的放电现象时发现。

当时他看到正对阴极的管壁发出绿色的荧光。

1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦（Eügen Goldstein，1850—1930）认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。

他根据这一射线会引起化学作用的性质，判断它是类似于紫外线的以太波。

这一观点后来得到了赫兹等人的支持。

赫兹在1887年曾发现电磁波，就把阴极射线看成是电磁辐射，实际上和哥尔茨坦的主张是一样的。

这样就形成了以太说。

赞成以太说的大多是德国人。

1871年，英国物理学家瓦尔利（C.F.Varley，1828—1883）从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。

他的主张得到本国人克鲁克斯（WilliamCrookes，1832—1919）和舒斯特的赞同。

于是在19世纪的后30年，形成了两种对立的观点：德国学派主张以太说，英国学派主张带电微粒说。

双方争持不下，谁也说服不了谁。

为了找到有利于自己观点的证据，双方都做了许多实验。

克鲁克斯证实阴极射线不但能传递能量，还能传递动量。

他认为阴极射线是由于残余气体分子撞到阴极，因而带上了负电，又在电场中运动形成“分子流”。

以太论者不同意这一说法，用实验加以驳斥。

哥尔茨坦做了一个很精确的光谱实验。

他用一根特制的L形放电管，电极A、B可以互换，轮流充当阴极，用光谱仪观测谱线，如果阴极射线是分子流，它发出的光应产生多普勒效应，即光的频率应与分子流速度方向有关。

可是，不管是那一端发出阴极射线，谱线的波长都没有改变。

这就证明了分子流之说站不住脚。

以太论者认为这是对以太说的一个支持。

舒斯特则将带电微粒解释成气体分子自然分解出来的碎片，带正电的部分被阴极俘获，电极间只留下带负电的部分，因而形成阴极射线。