第第十十八八章章第第1节节新知预习新知预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关 随堂检测随堂检测归纳小结归纳小结 课下作业课下作业综合提升综合提升 要点一要点一要点二要点二 要点三要点三1知道阴极射线是由电子组成的，电知道阴极射线是由电子组成的，电 子是原子的组成部分。子是原子的组成部分。2知道汤姆孙研究阴极射线发现电子知道汤姆孙研究阴极射线发现电子 的实验及理论推导的过程与方法。的实验及理论推导的过程与方法。3了解电子的发现对揭示原子结构的了解电子的发现对揭示原子结构的 重大意义。重大意义。 1阴极射线阴极射线 (1)实验研究：实验研究： 如图如图1811所示，真空玻璃管中所示，真空玻璃管中K是金属板制成的是金属板制成的 ，接感应线圈的负极，接感应线圈的负极，A是金属环制成的是金属环制成的 ，接感，接感应线圈的正极，接电源后，线圈会产生近万伏的高电压加在应线圈的正极，接电源后，线圈会产生近万伏的高电压加在两极间。可观察到玻璃壁上两极间。可观察到玻璃壁上 及管中物体在玻璃壁及管中物体在玻璃壁上的上的 。阴极阴极阳极阳极淡淡的荧光淡淡的荧光影子影子图图1811 (2)阴极射线：阴极射线： 荧光的实质是由于玻璃受到荧光的实质是由于玻璃受到 发出的某种射线的撞击而发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为引起的，这种射线被命名为 。 (3)阴极射线的特点：阴极射线的特点：在真空中沿在真空中沿 传播；传播；碰到物体碰到物体可使物体发出可使物体发出 。 (4)对阴极射线认识的两种观点：对阴极射线认识的两种观点：电磁辐射；电磁辐射； 。阴极阴极阴极射线阴极射线直线直线荧光荧光带电微粒带电微粒 2电子的发现电子的发现 (1)汤姆孙的探究方法：汤姆孙的探究方法： 让阴极射线分别通过电场或磁场，根据让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 现象，现象，证明它是证明它是 的粒子流并求出了其比荷。的粒子流并求出了其比荷。 换用不同的阴极做实验，所得换用不同的阴极做实验，所得 的数值都相同，的数值都相同，是氢离子比荷的近是氢离子比荷的近 倍。倍。 汤姆孙研究的新现象：如光电效应、热离子发射效汤姆孙研究的新现象：如光电效应、热离子发射效应和应和射线等。发现不论阴极射线、射线等。发现不论阴极射线、射线、光电流还是热射线、光电流还是热离子流，它们都包含离子流，它们都包含 。偏转偏转带负电带负电比荷比荷两千两千电子电子(2)结论：结论： 关键一点关键一点对于真空度不高的放电管，阴极射线除来对于真空度不高的放电管，阴极射线除来自于阴极的热电子外，还有一部分来自于气体电离后生成的自于阴极的热电子外，还有一部分来自于气体电离后生成的正离子被电场加速后撞击阴极正离子被电场加速后撞击阴极(正离子的轰击正离子的轰击)而产生的。而产生的。1发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是()A使管内气体电离使管内气体电离B使管内产生阴极射线使管内产生阴极射线C使管内障碍物的电势升高使管内障碍物的电势升高D使电子加速使电子加速解析：解析：在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状在阴极射线管中，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，故选项璃碰撞而产生荧光，故选项D正确。正确。答案：答案：D2关于阴极射线的性质，判断正确的是关于阴极射线的性质，判断正确的是 ()A阴极射线带负电阴极射线带负电B阴极射线带正电阴极射线带正电C阴极射线的比荷比氢原子的比荷大阴极射线的比荷比氢原子的比荷大D阴极射线的比荷比氢原子的比荷小阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析：解析：通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究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发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故仅多，故仅A、C正确。正确。答案：答案：AC答案：答案：AD4如图如图1812所示，电子射线管放在蹄形所示，电子射线管放在蹄形 磁铁的磁铁的N极与极与 S极之间，射线管的极之间，射线管的A和和B两两 极分别接在直流高压电源的极分别接在直流高压电源的_极和极和 _极。此时，荧光屏上的电子束运极。此时，荧光屏上的电子束运 动径迹将动径迹将_偏转。偏转。(填填“向上向上”“向下向下”或或“不不”)解析：解析：因为因为A极发射电子，所以极发射电子，所以A接负极，接负极，B接正极，再接正极，再由左手定则可知电子受洛伦兹力向下。电子束运动径迹由左手定则可知电子受洛伦兹力向下。电子束运动径迹向下偏转。向下偏转。答案：答案：负正向下负正向下图图1812答案：答案：见解析见解析 1阴极射线的发现阴极射线的发现 (1)辉光放电现象：辉光放电现象： 放电管若有稀薄气体，在放电管两极加上高压可放电管若有稀薄气体，在放电管两极加上高压可看到辉光放电现象。但若管内气体非常稀薄即接近真空看到辉光放电现象。但若管内气体非常稀薄即接近真空时，辉光现象消失。时，辉光现象消失。 辉光放电的应用：利用其发光效应辉光放电的应用：利用其发光效应(如霓虹灯、日如霓虹灯、日光灯光灯)以及正常辉光放电的稳压效应以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳压管如氖稳压管)。 (2)荧光的产生：荧光的产生： 玻璃管内气体接近真空，在阴极孔外玻管壁上观察到荧光，玻璃管内气体接近真空，在阴极孔外玻管壁上观察到荧光，并且能使不透明物体产生阴影，后来就认定产生这种现象的原并且能使不透明物体产生阴影，后来就认定产生这种现象的原因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果，即阴极射线。因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果，即阴极射线。 (3)阴极射线的来源：阴极射线的来源： 在高真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，在高真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还可能来自管中的气体。对于真空度不高的放电管，粒子还可能来自管中的气体。 2阴极射线的产生机理阴极射线的产生机理 真空管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被真空管中残存气体分子中的正负电荷在强电场的作用下被“拉开拉开”(即气体分子被电离即气体分子被电离)，正电子，正电子(即正离子即正离子)在电场加速下在电场加速下撞击阴极，于是阴极释放更多电子形成了阴极射线。撞击阴极，于是阴极释放更多电子形成了阴极射线。 3阴极射线带电性质的判断阴极射线带电性质的判断 (1)利用电场：粒子在电场中运动如利用电场：粒子在电场中运动如图图1813所示。带电粒子在电场中运所示。带电粒子在电场中运动，受电场力作用运动方向发生改变动，受电场力作用运动方向发生改变(粒粒子质量忽略不计子质量忽略不计)。带电粒子在不受其他。带电粒子在不受其他力作用时，若沿电场线方向偏转，则粒力作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带正电；若逆着电场线方向偏转，子带正电；若逆着电场线方向偏转，则粒子带负电。则粒子带负电。图图1813 (2)利用磁场：粒子在磁场中运动，利用磁场：粒子在磁场中运动，如图如图1814所示。粒子将受到洛伦兹所示。粒子将受到洛伦兹力作用力作用FqvB，速度方向始终与洛伦兹，速度方向始终与洛伦兹力方向垂直，利用左手定则即可判断粒力方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性。不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进子的电性。不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电。时针的圆周运动，则粒子带负电。图图1814 4阴极射线的应用阴极射线的应用 如示波管、电视显像管、电子显微镜，高速的阴极射如示波管、电视显像管、电子显微镜，高速的阴极射线打在某些金属靶上能产生线打在某些金属靶上能产生X射线，还能用于研究物质晶射线，还能用于研究物质晶体结构，直接用于切割、熔化、焊接等。体结构，直接用于切割、熔化、焊接等。 名师点睛名师点睛当阴极射线穿过电场或磁场区域时，其当阴极射线穿过电场或磁场区域时，其重力远小于电场力或洛伦兹力，因此一般不考虑其重力。重力远小于电场力或洛伦兹力，因此一般不考虑其重力。 1如图如图1815所示是电子射线管示意图，接通电所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向轴负方向)偏偏转，在下列措施中可采用的是转，在下列措施中可采用的是 ()图图1815 A加一磁场，磁场方向沿加一磁场，磁场方向沿z轴负方向轴负方向 B加一磁场，磁场方向沿加一磁场，磁场方向沿y轴正方向轴正方向 C加一电场，电场方向沿加一电场，电场方向沿z轴负方向轴负方向 D加一电场，电场方向沿加一电场，电场方向沿y轴正方向轴正方向 思路点拨思路点拨判断带负电的电子在磁场中的偏转时，判断带负电的电子在磁场中的偏转时，用左手定则进行，四指应指向运动方向的反向；电子在电用左手定则进行，四指应指向运动方向的反向；电子在电场中运动时，电场力与电场方向相反。场中运动时，电场力与电场方向相反。 解析解析由于电子沿由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知轴正方向，由此可知B正确。正确。 答案答案B 电场和磁场都能使带电粒子发生偏转，但两种情况电场和磁场都能使带电粒子发生偏转，但两种情况下发生偏转的原因下发生偏转的原因(受力实质受力实质)不同。不同。图图1816图图1818 1油滴实验油滴实验 1910年美国物理学家密立根通过著名的年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验油滴实验”简练精确地测定了电子的电量。电子电荷的现代值为简练精确地测定了电子的电量。电子电荷的现代值为e1.6021019C。图图1819 他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都是他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都是某个最小电量的整数倍，这个最小的电量就是电子的电量。某个最小电量的整数倍，这个最小的电量就是电子的电量。 (2)实验结论：带电体所带电荷量是量子化的，即任何实验结论：带电体所带电荷量是量子化的，即任何带电体所带的电量只能是元电荷的整数倍，即带电体所带的电量只能是元电荷的整数倍，即qne，并，并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e。 名师点睛名师点睛密立根的密立根的“油滴实验油滴实验”中易忽视带电油滴中易忽视带电油滴的重力，从而使问题无从下手，像油滴、尘埃、小颗粒、的重力，从而使问题无从下手，像油滴、尘埃、小颗粒、小球等宏观物体除特别说明外都要考虑重力。小球等宏观物体除特别说明外都要考虑重力。 3如图如图18110所示为美国物理学所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为图，两块水平放置的金属板间距为d。油滴。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到图图18110 带负电的油滴在电场中运动时受重力、电场力和空带负电的油滴在电场中运动时受重力、电场力和空气阻力的作用，若油滴受力平衡，可用平衡条件求得其气阻力的作用，若油滴受力平衡，可用平衡条件求得其电荷量；若油滴受力不平衡，油滴要做变速运动，可由电荷量；若油滴受力不平衡，油滴要做变速运动，可由牛顿第二定律及运动学公式进行求解。牛顿第二定律及运动学公式进行求解。