高二物理敲开原子的大门

第一节 敲开原子的大门 班级 姓名 学号 评价 【自主学习】一、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。

2．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。

3．知道汤姆生是如何测定电子荷质比的，知道电子的电荷量和质量．二、重点难点1．电子的发现过程三、问题导学1．什么是阴极射线？其本质是什么？2．汤姆生是怎样发现电子的？他建立了什么样的原子结构模型？四、自主学习（阅读课本P48-51页，《金版学案》P48-49知识点1、2）完成《金版学案》P48预习篇五、要点透析 见《金版学案》P48-49知识点1、2【预习自测】1． 阴极射线：科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管__ _会发射出一种射线，叫做阴极射线．2． 阴极射线的产生:阴极射线是一种带_ __电的粒子流．英国物理学家_ 通过阴极射线在磁场和电场中产生偏转的实验，确定了射线微粒的带电性质．3． 对电子的认识：电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，是由密立根通过著名的“_ _”测出来的．并计算出电子的质量m ＝9.1×10－31 kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m p m e＝______. 4． 如图所示，一束阴极射线自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场方向____ __，进入电场后，阴极射线粒子的动能_____ __（填“增加”“减少”或“不变”）5． 关于电量，下列说法错误的是( )A ．电子的电量是由密立根油滴实验测得的B ．物体所带电量可以是任意值C ．物体所带电量最小值为1. 6×10－19 CD ．物体所带的电量都是元电荷的整数倍第一节 敲开原子的大门【巩固拓展】先学案课 后拓展案1．(双选)下列说法中，正确的是( ) A ．汤姆生精确地测出了电子电荷量e ＝1.602 177 33(49)×10－19 C B ．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的 C ．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e 的整数倍 D ．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e 的值，就可以确定电子的质量 2．1897年英国物理学家汤姆生发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是( ) A ．汤姆生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 ．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子 C ．电子的质量无法测定 D ．汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线做研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 3．电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍．这个最小电荷量就是电子所带的电荷量．密立根实验的原理图如图所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C ，油滴半径是1.64×10－4 cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？第一节 敲开原子的大门 班级 姓名学号 评价【课堂检测】一、阴极射线1．(单选)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 ．平行于纸面向左课 堂检测案B ．平行于纸面向上C ．垂直于纸面向外D ．垂直于纸面向里二、电子的发现2．如图所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K 发出的阴极射线通过一对平行金属板D 1、D 2间的匀强电场，发生偏转．(1)在D 1、D 2间加电场后射线偏到P 2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D 1、D 2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q m 是多大？【互动研讨】1． 阴极射线的本质是什么？2． 电子的发现揭示了什么？3． 电子的电量是通过什么实验测量的？ 第一节 敲开原子的大门班级 姓名 学号 评价【当堂训练】1．(单选)关于阴极射线的本质，下列说法正确的是 ( )A ．阴极射线本质是氢原子B ．阴极射线本质是电磁波C ．阴极射线本质是电子D ．阴极射线本质是X 射线课 堂训练案2．(单选)关于电子的下列说法中，不正确的是 ( )A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物质中均有电子，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3．(单选)关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是( )A．密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B．密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C．密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D．密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

点囤市安抚阳光实验学校敲子的大门(建议用时：45分钟)[学业达标]1．已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是( )A．阴极射线管内的高电压不能够对其加速而增加能量B．阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C．阴极射线通过磁场方向一不会发生改变D．阴极射线通过偏转电场能够改变方向E．阴极射线通过磁场方向可能发生改变【解析】因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X射线不产生作用力，故选项A、B、C对．【答案】ABC2．汤姆生通过对阴极射线的探究，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( )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．不同物质中的电子是相同的D．电子质量是质子质量的1 836倍E．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现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的质量；由此可知A、C、E正确，B、D错误．【答案】ACE3．下列说法中正确的是( )A．汤姆生精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴”测出的C．汤姆生油滴更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确电子的质量E．阴极射线的本质是电子【解析】电子的电荷量是密立根通过“油滴”测出的，A、C错误，B正确．测出比荷的值em和电子电荷量e的值，可以确电子的质量，故D正确．阴极射线即电子流，E正确．【答案】BDE4．关于电子的发现，下列叙述中正确的是( )A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的B．电子的发现，说明原子具有一的结构C．电子是第一种被人类发现的微观粒子D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象E．电子的发现说明原子核具有一的结构【解析】发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一的结构，B正确E错误；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．【答案】BCD5．阴极射线管中的高电压的作用是________．【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出的电子流，通过高电压对电子加速获得能量，使之与玻璃发生撞击而产生荧光．【答案】使电子加速6．向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图3­1­7所示的电流，电子的偏转方向为________．图3­1­7【解析】根据安培则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的匀强磁场，利用左手则可知，电子向上偏转．【答案】向上7．如图3­1­8所示，让一束均匀的阴极射线以速率v垂直进入正交的电、磁场中，选择合适的磁感强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷．图3­1­8【解析】因为带电粒子在复合场中时不偏转，所以qE＝qvB，即v＝EB，撤去电场后，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则qvB＝mv2R.由此可得qm＝EB2R.【答案】EB2R[能力提升]8．如图3­1­9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，则下列说法正确的是( )【：78220032】图3­1­9A．增大电场强度EB．增大磁感强度BC．减小加速电压U，增大电场强度ED．适当地加大加速电压UE．适当地减小电场强度E【解析】正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力F洛＝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，须qE＝qvB，则可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或增大磁感强度B，减小电场力的途径是减小电场强度E.选项B、D、E正确．【答案】BDE9．如图3­1­10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( )【：78220033】图3­1­10A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线该打在荧光屏的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，则偏转磁场强度该先由小到大，再由大到小E．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由A点向B点移动，则偏转磁场强度该先由大到小，再由小到大【解析】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则可知B错误，C正确；由R＝mvqB可知，B越小，R越大，故磁感强度先由大变小，再由小变大，故D错误E正确．【答案】ACE10．电子所带电量的精确数值最早是由物理学家密立根通过油滴测得的．他测了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都于某个最小电量的整数倍．这个最小电量就是电子所带的电量．密立根的原理如图3­1­11所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量．这个电量是电子电量的多少倍？(g取9.8 m/s2)【：78220034】 图3­1­11【解析】 小油滴质量为m ＝ρV ＝ρ·43πr 3由题意得mg ＝Eq联立解得q ＝ρ·4πr 3g3E＝0.851×103×4×3.14× 1.64×10－63×9.83×1.92×105C＝8.02×10－19 C小油滴所带电量q 是电子电量e 的倍数为n ＝q e ＝8.02×10－191.6×10－19＝5倍．【答案】 8.02×10－19C 5倍11．在研究性学习中，某同学设计了一个测带电粒子比荷的，其装置如图3­1­12所示．abcd 是个长方形盒子，在ad 边和cd 边上各开有小孔f 和e ，e 是cd 边上的中点，荧光屏M 贴着cd 放置，能显示从e 孔射出的粒子落点位置．盒子内有一方向垂直于abcd 平面的匀强磁场，磁感强度大小为B .粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略．粒子经过电压为U 的电场加速后，从f 孔垂直于ad 边射入盒内．粒子经磁场偏转后恰好从e 孔射出．若已知fd ＝cd ＝L ，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用．请你根据上述条件求出带电粒子的比荷qm.图3­1­12【解析】 带电粒子进入电场，经电场加速．根据动能理得qU ＝12mv 2，得v ＝2qUm.粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示．设圆周半径为R ，在三角形Ode中，有(L －R )2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22＝R 2，整理得：R ＝58L ，洛伦兹力充当向心力：qvB ＝m v 2R ，联立上述方程，解得q m ＝128U 25B 2L2.【答案】 128U 25B 2L2。

第一节 敲开原子的大门课前预习情景导入在历史上做了这么一个实验，装置如图3—1-1所示,给阴极射线管加上高压，将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲.你结合前边所学知识，认为阴极射线是中性还是带电的？图3-1—1简答:在磁场中发生了弯曲，一定受到了力的作用——洛伦兹力,据弯曲的情况则说明阴极射线带了负电.后来证实是电子流，从而揭开了原子结构的秘密。

知识预览⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎩⎪⎨⎧•===--原子可以再分电子发现的重大意义质量为电子电量阴极射线为电子流汤姆生的发现动磁场复合场中做直线运在电场遵循在电场中发生了偏转系是弯曲半径与洛伦兹力关在磁场中射线发生弯曲阴极射线子电:101094.9,106.1,21,,3119202kg C e B E v t md eU y t v s evB r v m 尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

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1 第一节 敲开原子的大门
课前预习
情景导入
在历史上做了这么一个实验，装置如图3-1-1所示，给阴极射线管加上高压，将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲.你结合前边所学知识，认为阴极射线是中性还是带电的？
图3-1-1
简答:在磁场中发生了弯曲，一定受到了力的作用——洛伦兹力，据弯曲的情况则说明阴极射线带了负电.后来证实是电子流，从而揭开了原子结构的秘密.
知识预览
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kg C e B E v t md eU y t v s evB r v m。