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1、 1　電子的發(fā)現 1．陰極射線 (1)氣體的導電特點： 通常情況下，氣體是不導電的，但在強電場中，氣體能夠被電離而導電。 平時我們在空氣中看到的放電火花，就是氣體電離導電的結果。在研究氣體放電時一般都用玻璃管中的稀薄氣體，導電時可以看到輝光放電現象。 (2)產生：在研究低于0.1 Pa氣壓以下氣體導電的玻璃管內有陰、陽兩極，當兩極間加一定電壓時，陰極便發(fā)出一種射線，這種射線命名為陰極射線。 (3)陰極射線的特點：碰到熒光物質能使其發(fā)光。 【例1】 關于空氣導電性能，下列說法正確的是(　　) A．空氣導電，因為空氣分子中有的帶正電，有的帶負電，在強電場作用下向相反方向運動的

2、結果 B．空氣能夠導電，是因為空氣分子在射線或強電場作用下電離的結果 C．空氣密度越大，導電性能越好 D．空氣越稀薄，越容易發(fā)出輝光 解析：空氣是由多種氣體組成的混合氣體，在正常情況下，氣體分子不帶電(顯中性)，是較好的絕緣體．但在射線、受熱及強電場作用下，空氣分子被電離，才具有導電功能，且空氣密度較大時，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負電荷重新復合，難以形成穩(wěn)定的放電電流，因而電離后的自由電荷在稀薄氣體環(huán)境中導電性能更好，綜上所述，正確答案為B、D。 答案：BD 2．電子 (1)電子：從陰極射線管中射出的粒子稱為電子。 注意：電子是原子的組成部分，是比原子更基本

3、的物質微粒。 (2)電子的電荷和質量 ①電子的電荷量：e＝1.6×10－19 C； ②電子的質量：me＝9.1×10－31 kg； ③電子的比荷：e/me＝1011 C/kg。 (3)密立根油滴實驗 ①美國物理學家密立根在1910年通過著名的油滴實驗精確測定了電子的電荷量。 ②密立根實驗的重要意義：發(fā)現電荷是量子化的，即任何電荷只能是e的整數倍。 【例2】 電子所帶電荷量的精確數值最早是由美國物理學家密立根通過油滴實驗得到的。他測定了數千個帶電油滴的電荷量，發(fā)現這些電荷量都等于某個最小電荷量的整數倍。這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實驗的原理如圖所示，A、B是兩塊平行

4、放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負電。從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場中。小油滴由于摩擦而帶負電，調節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場強度是1.92×103 N/C，油滴半徑是1.64×10－4 cm。油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所帶的電荷量。這個電荷量是電子電荷量的多少倍？ 解析：小油滴質量m＝ρV＝ρ·πr3 由題意知mg＝qE 由以上兩式可得q＝ 代入數值得q＝8.02×10－19 C ＝＝5，即小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的5倍。 答案：q＝8.02×10－19 C　5倍 3．陰極射線電性

5、的判定 判斷粒子帶電正負的辦法是可以讓粒子以一定的初速度垂直電場線射入電場中，向正極偏轉的粒子帶負電；也可以讓粒子以一定的初速度垂直于磁感線方向射入勻強磁場，可以根據粒子的偏轉方向 ，用左手定則判斷粒子帶電性質。 【例3】 如圖所示，一支陰極射線管左側不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導線AB時，發(fā)現射線徑跡下偏，則(　　) A．導線中的電流由A流向B B．導線中的電流由B流向A C．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現 D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關 解析：電子向右運動，受到的洛倫茲力向下，根據左手定則知，在AB上方有垂直紙面向里的磁場

6、，再根據右手螺旋定則判斷電流方向由B→A。故B、C選項正確。 答案：BC 4．測陰極射線微粒的比荷 (1)實驗裝置如圖所示。 (2)原理與方法： 質量為m、電荷量為q的帶負電的粒子以速度v垂直進入D1D2間的勻強電場E，僅受電場力作用偏轉到P2點，做類平拋運動。 在垂直電場方向加一垂直紙面向外的勻強磁場B，使粒子不發(fā)生偏轉，沿直線運動到P1點，則有： v＝① 當撤去電場，只留磁場時，粒子在D1、D2間的磁場中形成一個半徑為r的圓弧，出磁場后落在P3點， 則粒子滿足： qvB＝② 聯立①②兩式得 ＝③ ③式即為求陰極射線比荷的關系式，其中E由兩極板間電壓和極板間

7、距求出。 B由形成磁場的電流求出。 r由射線打在屏上P3點的位置算出。 【例4】 如圖所示為湯姆孫用來測定電子比荷的裝置。當極板P和P′間不加偏轉電壓時，電子束打在熒光屏的中心O點處，形成一個亮點；加上偏轉電壓U后，亮點偏離到O′點，O′點到O點的豎直距離為d，水平距離可忽略不計；此時在P與P′之間的區(qū)域里再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場，調節(jié)磁感應強度，當其大小為B時，亮點重新回到O點。已知極板水平方向長度為L1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為L2。 (1)求打在熒光屏O點的電子速度的大?。? (2)推導出電子比荷的表達式。 解析：(1)當電子受到的電場力與洛倫茲

8、力平衡時，電子做勻速直線運動，亮點重新回到中心O點，設電子的速度為v，則evB＝eE，得v＝，即v＝。(2)當極板間僅有偏轉電場時，電子以速度v進入后，豎直方向做勻加速運動，加速度為a＝。電子在水平方向做勻速運動，在電場內的運動時間為t1＝。這樣，電子在電場中，豎直向上偏轉的距離為d1＝at＝。離開電場時豎直向上的分速度為v⊥＝at1＝。電子離開電場后做勻速直線運動，經t2時間到達熒光屏。t2＝。t2時間內向上運動的距離為d2＝v⊥t2＝。這樣，電子向上的總偏轉距離為d＝d1＋d2＝L1(L2＋)，可解得＝。 答案：(1)　(2) 5．用洛倫茲力實驗儀測電子比荷 如圖所示，質量為m、

9、電荷量為q的帶電粒子以速率v垂直進入洛倫茲力實驗儀中，如果粒子僅受磁場力作用，將做勻速圓周運動，只要確定了粒子運動的速率及半徑與加速電壓，就可以測出比荷。 電子在加速電場中： qU＝mv2，v＝， 洛倫茲力提供向心力：qvB＝，則＝。 【例5】 顯像管的工作原理是陰極發(fā)射的電子束經高壓加速電場(電壓U)加速后，垂直正對圓心進入磁感應強度為B、半徑為r的圓形勻強偏轉磁場，如圖所示。偏轉后轟擊熒光屏P，熒光粉受激發(fā)而發(fā)光，在極短的時間內完成一幅畫面的掃描。有時所生產的陰極材料中會有少量SO，SO打在熒光屏上出現暗斑，稱為離子斑。若發(fā)生上述情況，試分析暗斑出現在熒光屏中央的原因。(電子質量為9.1×10－31 kg，SO的質量為1.6×10－25 kg) 解析：設質量為m、電荷量為q的粒子經電場加速后進入偏轉磁場，則qU＝mv2① 經過磁場區(qū)域后偏轉半徑為R，偏角為θ，如圖所示 R＝② tan＝③ 聯立①②③得tan＝Br 設電子帶電荷量為e，偏角為θ，則SO帶電荷量為2e，偏角為θ2，則tan∶tan＝∶＝2.96×102 由數學知識不難判斷，SO射出磁場后偏角相對于電子很小，即SO打在熒光屏中央位置及附近區(qū)域。 答案：見解析 4