人教版 (新课标)选修3选修3-5第十八章 原子结构1 电子的发现学案设计

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【教学目标】
1．知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程。
2．知道电子是原子的组成部分。
3．知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。
重点：电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。
难点：阴极射线
【自主预习】
1.1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带________的粒子流并求出了这种粒子的________，后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的________，它的电荷量的大小与氢离子大致相同。
2．组成阴极射线的粒子被称为________。电子是________的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
3．电子电荷的精确测定是在1910年前后由________通过著名的________做出的。电子电荷的值一般取做e＝________ C。
4．密立根实验更重要的发现是：电荷是________的，即任何带电体的电荷只能是e的________。
5．质子质量与电子质量的比值为mp/me ＝________。
6. 阴极射线的产生
1). 阴极射线由阴极射线管产生
2)．阴极射线 :在两极间加有高压时，阴极会发生一种射线，这种射线称为阴极射线。
3)．阴极射线的特点:阴极射线能够使荧光物质发光。
4)．对阴极射线的本质的认识：
19世纪后期的两种观点：(1)认为是电磁辐射，类似X射线；(2)是带电粒子。
7. 2.密立根的“油滴实验”
1910年密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷现代值为
e＝1.602 177 33(49)×10－19 C，有关计算中一般使用e＝1.6×10－19 C。
该实验还发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
由比荷及e的数值确定电子的质量为me＝9.109 389 7×10－31 kg。
质子质量与电子质量的比值为 mp/me ＝1 836。
【典型例题】
一、阴极射线的产生
【例1】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
二、电子的发现
【例2】汤姆孙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18－1－2所示。真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重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O1O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′点与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)推导出电子的比荷的表达式。
【课后练习】
1．下面对阴极射线的认识正确的是( )
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
2．如果阴极射线像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．阴极射线通过偏转电场能够改变方向
D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变
3．如图10－1所示，在阴极射线管正下方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )
图10－1
A．向纸内偏转 B．向纸外偏转
C．向下偏转 D．向上偏转
4．关于电荷量下列说法错误的是( )
A．物体的带电荷量可以是任意值
B．物体的带电荷量只能是某些值
C．物体的带电荷量的最小值为1.6×10－19 C
D．一个物体带1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故
5.如图10－2所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v，下面的说法中正确的是( )
A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2v
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为eq \f(v,2)
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq \f(v,2)
D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq \f(\r(2),2)v
6．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线的本质是氢原子
B．阴极射线的本质是电磁波
C．阴极射线的本质是电子
D．阴极射线的本质是X射线
7．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比大
D．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比小
8．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．提出了电荷分布的量子化观点
C．为电子质量的最终获得做出了突出贡献
D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据
9．一只阴极射线管，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，则：（ ）
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
10．一个半径为1.64ⅹ10-4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92ⅹ105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库伦力恰好与重力平衡，则这个油滴带有几个电子的电荷量？已知油滴的密度为0.851ⅹ103kg/m3
例题答案：
1. 【答案】C
【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的。
2. 【答案】(1)eq \f(U,Bb) (2)eq \f(Ud,B2bL1(L2＋L1/2))
【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，设电子的速度为v，则evB＝eE，
得v＝eq \f(E,B)，即v＝eq \f(U,Bb)。
(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＝eq \f(eU,mb)。
电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间t1＝eq \f(L1,v)。
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为d1＝eq \f(1,2)ateq \\al(2,1)＝eq \f(eL\\al(2,1)U,2mv2b)。
离开电场时竖直向上的分速度v⊥＝at1＝eq \f(eL1U,mvb)。
电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏t2＝eq \f(L2,v)。t2时间内向上运动的距离为 d2＝v⊥t2＝eq \f(eUL1L2,mv2b)。
这样，电子向上的总偏转距离为d＝d1＋d2＝eq \f(eU,mv2b)L1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(L2＋\f(L1,2)))，可解得eq \f(e,m)＝eq \f(Ud,B2bL1(L2＋L1/2))。
课后练习答案：
1. 解析：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。
答案：D
2. 解析：X射线是电磁波，不带电，通过电场、磁场时不受力的作用，不会发生偏转、加速，B正确。
答案：B
3. 解析：根据安培定则可知长直导线下方的磁场方向垂直纸面向外，电子从负极射出向右运动，由左手定则可知阴极射线(本质是电子流)将向上偏转，故D选项正确。
答案：D
4. 解析：物体所带的电荷量是量子化的，它只能是电子电荷量e＝1.6×10－19 C的整数倍，故仅A选项错误。
答案：A
5. 解析：由eU＝eq \f(1,2)mv2得v＝ eq \r(\f(2eU,m))，电子速度与A、K间距无关。当电压减半时，速度变为eq \f(\r(2),2)v。
答案：D
6．B
7．A
8．A B
9.B
109．分析;油滴重力
油滴受到的电场力 F=neE
库仑力恰好与重力平衡G=F