1、物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练原子结构第十八 章物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练1电子的发现物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练学 基础导学物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练1演示实验：如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的_，接感应线圈的_，A是金属环制成的_，接感应线圈的_，接通电源后，线圈会产生_的高电压加在两个电极间可观察管端玻璃壁上亮度变化一、阴极射线阴极负极阳极正极近万伏物理选
2、修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练2实验现象：德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到玻璃壁上_及管中物体在玻璃壁上的_3阴极射线：荧光是由于玻璃受到_发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为_4阴极射线的特点阴极射线能够使荧光物质_淡淡的荧光影阴极阴极射线发光物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练1汤姆孙的探究方法(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转现象，证明它是_的粒子流并求出了其比荷(2)换用不同的阴极做实验，所得_的数值都相同，是氢离子比荷的近_倍证明这种粒子是构成各种物质的共同成分二、电子的发现带负电比荷两千物理选
3、修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练2结论物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练提示：将阴极射线放入电场或磁场中，若粒子带电，将会受到电场力或洛伦兹力作用，其运动轨迹会发生偏转因此，让阴极射线垂直射入电场或磁场，根据其轨迹就可判断出粒子的带电性质物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练讲 要点例析物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练对阴极射线的认识1对阴极射线本质的认识两种观点(1)电磁波说，代表人物赫兹，他认为这种射线的本质是一种电磁辐射(2)粒子说，代表人物汤姆孙，他认为这种
4、射线的本质是一种带电粒子流物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练2阴极射线带电性质的判断方法阴极射线的本质是电子流，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响，其带电性质的判断方法如下：(1)方法一：粒子在电场中运动如图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(粒子质量忽略不计)，带电粒子在不受其他力作用时，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，则粒子带负电物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(2)方法二：粒子在磁场中运动，如图所示粒
5、子将受到洛伦兹力作用FqvB，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；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练3特点：碰到荧光物质能使其发光4主要应用：电子示波器中的示波管、电视显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质，如硫化锌发荧光的性质工作的高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线，可用于研究物质的晶体结构阴极射线还可直接用于切割、熔化、焊接等物理选修3-5第十八章 原子结构学
6、 基础导学讲 要点例析练 随堂演练如图所示，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，发现射线的轨迹往下偏，则()A导线中的电流由A流向BB导线中的电流由B流向AC若要使电子束的轨迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D电子束的轨迹与AB中的电流方向无关物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练解析：因为AB中通有电流，所以会在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，再根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A，当AB中的电流方向变为由A向B，则AB上方的磁场
7、方向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力方向变为向上，电子束的轨迹会变为向上偏转答案：BC 物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在应用左手定则判断洛伦兹力时，一定要注意运动电荷的正负物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练11 例1中若要通过施加匀强电场来实现射线往下偏，所加匀强电场的方向向哪？通过磁场或电场使射线偏转后，其电子的速度大小如何变化？解析：要使射线往下偏，所加匀强电场的方向应向上通过磁场使射线偏转时，电子受到的洛伦兹力提供向心力，电子的速度大小不变；通过电场使射线偏转时，电场力对
8、电子做正功，电子的速度增大答案：见解析物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练带电粒子比荷的测定1电荷量的量子化：带电体所带电荷量具有量子化，即任何带电体所带电荷量只能是电子电荷量的整数倍，即qne(n为自然数)2比荷(或电荷量)的测定根据电场、磁场对电子(带电粒子)的偏转测量比荷(或电荷量)，分以下两步：(1)让粒子通过正交的电磁场(如图)，让其做直线运动，根据二力平衡，即 F 洛F 电(BqvqE)得到粒子的运动速度 vEB物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(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
9、场中运动，由洛伦兹力提供向心力即 Bqvmv2r，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径 r，则由 qvBmv2r 得qm vBr EB2r物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练在测阴极射线比荷的实验中，汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过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，阴极射线将向上偏转；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，接着再去掉电场阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下
10、列问题：物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(1)说明阴极射线的带电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练解析：(1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，即电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电(2)根据题意知，在D、E区加上磁场时，阴极射线受到的洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(3)当射线在 D、E 间做匀速直线运动时有：qEB
11、qv当射线在 D、E 间的磁场中发生偏转时，有Bqvmv2r，同时又有：Lrsin，如图所示可得：qmEsin B2L 答案：(1)负电(2)垂直纸面向里(3)Esin B2L物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可利用运动的分解、运动公式、牛顿运动定律列出相应的关系(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，要注意通过画轨迹示意图确定圆心位置，利用几何知识求其半径(3)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qEqvB可求其速度解决此类问题，要在熟练掌握各部分知识的基础上灵活解答物理选修3-5第十八章
12、原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练21 如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和两极之间的电压U，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，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d，求阴极射线中带电粒子的比荷物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练解析：设阴极射线粒子的电荷量为 q，质量为 m，则在电磁场中由平衡条件得：qUdqvB撤去电场后，由牛顿第二定律得qvBmv2R Rd2 解、得：qm 2UB2d2答案：2UB2d2物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练
13、思考与讨论教材P47根据带电粒子在电、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？点拨：判断粒子所带电荷的正负，可以让粒子以一定的初速度垂直于电场线的方向进入一匀强电场，如果粒子沿着电场线的方向偏转，则粒子带正电也可以让粒子以一定的速度垂直于磁感线的方向进入一匀强磁场，由左手定则也可以判断粒子的电性物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练思考与讨论教材 P48带电粒子的电荷量与其质量之比比荷 qm，是一个重要的物理量根据带电粒子在电场和磁场中受力的情况，可以得出它的比荷假设你是当年“阴极射线是带电微粒”观点的支持者，请你依照下面的提示思考计算阴
14、极射线微粒的比荷的方法物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练点拨：(1)当课本图1812中金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上P1点按图示方向施加电场E之后，射线发生偏转并射到屏上P2点由此推断，阴极射线带有什么性质的电荷？根据射线偏转方向和D1、D2电性知阴极射线带负电(2)为了抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到P1，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的磁场这个磁场B应该向纸外还是向纸内？写出此时每个阴极射线微粒(质量为m，速度为v)受到的洛伦兹力和库仑力两个力之间应该有什么关系？物理选修3-5第十八章 原子结构学 基
15、础导学讲 要点例析练 随堂演练(3)根据以上关系求出阴极射线的速度 v 的表达式由于金属板 D1、D2 间的距离是已知的，两板间的电压是可测量的，所以两板间的电场强度 E 也是已知量磁场由电流产生，磁感应强度 B 可以由电流的大小算出，因此也按已知量处理要使射线不偏转需 BqvEq，洛伦兹力向上，由左手定则知，B 的方向垂直纸面向外，所以 vEB UBd物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练(4)去掉 D1、D2 间的电场 E，只保留磁场 B由于磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在 D1、D2 之间有磁场的区域会形成一个半径为 r 的圆弧，使得阴极射线落在屏的
16、P3 点此时，组成阴极射线的粒子做圆周运动的向心力是洛伦兹力半径 r可以通过 P3 点的位置算出，同样按已知量处理按照以上提示就可以写出比荷 qm的表达式了这里要用到步骤 2 中求出的阴极射线速度 v 的表达式据牛顿第二定律得 Bqvmv2R，所以射线粒子做圆周运动的半径 RmvqB mUB2qd，所以qm UB2dR物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练思考与讨论教材P50原子中带正电的部分以及带负电的电子可能是如何分布的？点拨：原子中正负电荷的分布情况是由卢瑟福通过其做的粒子散射实验确定下来的卢瑟福所建立的原子的核式结构认为：在原子的中心有一个很小的核，叫原子
17、核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练练 随堂演练物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练1关于阴极射线的性质，判断正确的是()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，故选项A、C正确答案：AC物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练2关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A阴极射线
18、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流D阴极射线本质是X射线解析：阴极射线是原子受激发射出的电子流，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，是错误的答案：C物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练3气体在强电场作用下出现放电火花，这说明()A气体分子受到电场的作用获得能量从而与其他分子碰撞产生火花B电场自身形成电流产生火花C电场使气体分子电离而导电使电能释放出来产生火花D稀薄气体导电产生辉光放电现象是由于电子数目少的缘故解析：气体在强电场作用下发生电离而导致电能释放，故选项C正确答案：C物理选修3-5第十八章 原子结构学
19、基础导学讲 要点例析练 随堂演练4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正确答案：D物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练5下列是某实验小组测得的一组电荷量，哪些是符合事实的()A31019 CB481019 CC321026 CD481019 C解析：电荷是量子化的，任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍161019 C是目前为止自然界中最小的电荷量，故B、D正
20、确答案：BD物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练6如图所示，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()A增大电场强度 E，减小磁感应强度 BB减小加速电压 U，增大电场强度 EC适当地加大加速电压 UD适当地减小电场强度 E物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练解析：正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力FqE，方向向上，受到的洛伦兹力fqvB，方向向下，离子向上偏，说明了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即q
21、EqvB，则只有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或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E选项C、D正确答案：CD物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练7如图所示为测量某种离子的比荷的装置让中性气体分子进入电离室 A，在那里被电离成离子这些离子从电离室的小孔飘出，从缝 S1 进入加速电场被加速然后让离子从缝 S2 垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P 点已知加速电压为 U，磁场的磁感应强度为 B，缝 S2 与 P之间的距离为 a，离子从缝 S1 进入电场时的速度不计，求该离子的比荷qm物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学
22、讲 要点例析练 随堂演练解析：离子在电场中 qU12mv2离子在磁场中 Bqvmv2R 2Ra解得qm 8UB2a2答案：8UB2a2物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练8在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示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，磁感应强度大小为 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
23、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物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练解析：带电粒子进入电场，经电场加速根据动能定理得 qU12mv2，得 v2qUm 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练设圆周半径为 R，在三角形 Ode 中，有(LR)2(L2)2R2整理得：R58L洛伦兹力充当向心力：qvBmv2R联立上述方程，解得qm 128U25B2L2答案：128U25B2L2物理选修3-5第十八章 原子结构学 基础导学讲 要点例析练 随堂演练谢谢观看！