高中物理 第十八章 原子结构 第一节 电子的发现课堂探究学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

第一节电子的发现课堂探究探究一探究电子发现的历程问题导引给阴极射线管加上高压，如图所示，将磁铁靠近阴极射线管。根据你观察到的现象，结合前面学过的知识，你认为阴极射线是中性的，还是带电的？如果带电，带什么电？提示：带电。带负电。名师精讲1．装置现象：2．德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。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．英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转。5．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。警示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粒子，原子本身也是有内部结构的。【例题1】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：如果偏转线圈中没有电流，不产生磁场，则阴极射线将沿直线打在荧光屏上的O1点，A项正确；要使阴极射线打在荧光屏上的A点，则其所受洛伦兹力方向应向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该由里向外，B项错误；同理可判得C项正确；要使阴极射线在荧光屏上的位置由B向A移动，射线在偏转磁场中运动的半径应先增大后减小，根据带电粒子在磁场中的偏转半径公式r＝mvqB知，偏转磁场的磁感应强度应先由大到小，再由小到大，D项错误。答案：AC反思解答此类题要注意两点：(1)阴极射线是高速电子流(带负电)；(2)使用左手定则判断受力方向时，四指应指向电子流运动的反方向。探究二带电粒子比荷的测定方法问题导引带电粒子的比荷有哪些测定方法？提示：两种方法：(1)磁偏转；(2)电偏转。名师精讲1.让带电粒子通过相互垂直的电磁场(如图)，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=§。2.在其他条件不变的情况下撤去电场(如图)，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§，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r。3．由以上两式确定粒子的比荷表达式：qm＝2EBr。警示利用电偏转亦可测量带电粒子的比荷：偏转量y＝12at2＝12·qUmd(Lv)2，故qm＝222ydvUL，所以在偏转电场U、d、L已知时，只需测量v和y即可。【例题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)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，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v，则evB＝eE，得v＝EB，即v＝UBb。2(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＝eUmb。电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t1＝1Lv。这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为d1＝12at21＝2122eLUmvb。离开电场时竖直向上的分速度为v⊥＝at1＝1eLUmvb。电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏。t2＝2Lv。t2时间内向上运动的距离为d2＝v⊥t2＝122eULLmvb。这样，电子向上的总偏转距离为d＝d1＋d2＝2eUmvbL1(L2＋12L)，可解得em＝2112()2UdLBbLL。答案：(1)UBb(2)2112()2UdLBbLL反思要分析清楚带电粒子在电场和磁场中的运动情况，画好运动过程图，利用几何知识解题。3