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第十八章 原子结构
1 电子的发现

1．知识与技能
(1)了解原子核式结构模型．
(2)了解玻尔氢原子理论的主要内容．
(3)了解玻尔氢原子理论的成功之处及其局限性．
(4)了解激光的产生及其应用．
2过程与方法
(1)通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用．
(2)了解在微观领域的研究中，粒子散射实验方法的重要性，
(3)体会改革创新和继承的关系

1． 电子的电荷量e=
2．电子的比荷是指电子的 与电子的 之比
3电子在电场强度为E的电场中受到的电场力为F=
4电子以速度v在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力为F= ，其方向与速度v的方向( )
自主学习
一、阴极射线
1．实验装置：真空玻璃管、 、阳极和感应圈。
2．实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发
出 （A.阴极射线B．荧光）。
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，这种射线命名为阴极射线。
二、电子的发现
1．实验现象：英国物理学家 使用气体放电管对
阴极射线进行了一系列实验研究。
（1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据 现象，证明
它是 （A.带正电 B．带负电）的粒子流并求出其比荷。
(2)换用 的阴极做实验，所得 的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
2．电子：
(1)组成阴极射线的粒子称为 。
(2)密立根“油滴实验”结论。
思考辨析
1．判断正误：
(1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的。 ( )
(2)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光。 ( )
(3)阴极射线中的粒子一定都来自阴极。 ( )
(4)密立根实验发现了电荷是量子化的。 ( )
2．问题思考：
汤姆孙怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？
重点难点
一、探究电子发现的历程

【典例1】如图所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线
由阴极沿z轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使
荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采

用的是 ( )

A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
【解题探究】(1)如何判断电子在磁场中所受洛伦兹力的方向？

二、带电粒子比荷的测定方法
【典例2】带电粒子的比荷旦是一个重要的物理量。某中学物理
玎L
兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹
的影响，以求得电子的比荷，实验装置如图所示。其中两正对
极板M,、M2之间的距离为d，极板长度为L。

(1)他们的主要实验步骤如下：
A.首先在两极板M,、Mz之间不加任何电场、磁场，开启阴极
射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏
的正中心处观察到一个亮点；
B．在M,、Mz两极板间加合适的电场；加极性如图所示的电
压，并逐步调节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下
方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外
加电压为U，请问本步骤的目的是什么？
C．保持步骤B中的电压U不变，对Mi、M2区域加一个大小、
方向合适的磁场B，使荧光屏正中心处重现亮点，试问外
加磁场的方向如何？
(2)根据上述实验步骤，同学们正确地推算出电子的比荷与外加电场、磁场及其他相关量的关系为 一位同学说，这表明电子的比荷大小将由外加电压决定，外加电压越大则电子的比荷越大，你认为他的说法正确吗？为什么？
【解题探究】(1)当两板间加上合适的电场时，恰好看不见亮点，则电子在电场中的偏转量为多少？

(2)试分析使荧光屏的正中心处重现亮点时磁场方向的判断方法及满足的关系式。

总结提升 巧妙运用电磁场测定电子比荷
(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE=qvB，可以测出电子速度大小。
(2)当电子在磁场中偏转时，qvB=m譬，测出圆周运动半径，即可确定比荷。
(3)当电子在匀强电场中偏转时，y= 2at2一芝篆≥，测出电场中的偏转量也可以确定比荷。
【变式训练】
如图18 -1-2所示，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，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，其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷．

训练达标
基础达标
1．（基础理论辨析题）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．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射
线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
D．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
E．电子的质量无法测定
F．汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究
光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更
基本的物质单元
2．关于阴极射线，下列说法正确的是 ( )
A．阴极射线就是很微弱的荧光
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D．阴极射线的比荷比氢离子的比荷小
3．历史上第一个发现电子的科学家是 ( )
A．贝可勒尔 B．道尔顿 C．伦琴 D．汤姆孙
4．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
5．关于电量，下列说法错误的是 ( )
A.电子的电量是由密立根油滴实验测得的
B．物体所带电量可以是任意值
C．物体所带电量最小值为1.6×10-19 C
D．物体所带的电量都是元电荷的整数倍
6．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子
之父”，关于电子的说法正确的是 ( )
A.任何物质中均有电子
B．不同的物质中具有不同的电子
C．电子质量是质子质量的1 836倍
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
能力提升
1．下列说法中正确的是 ( )
A汤姆孙精确地测出了电子电荷量e-l. 602 177 33(49)×10-19 C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任
何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定
电子的质量
2．关于阴极射线，下列说法正确的是 ( )
A.阴极射线就是稀薄气体导电的发光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场作用发生偏转
3．借助阴极射线管，我们看到的是 ( )
A.每个电子的运动轨迹
B．所有电子整体的运动轨迹
C．看到的是真实的电子
D．看到的是错误的假象

4.1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中，汤姆孙采用了如图18-1-3所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平飞向长度为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间加上方向向上、场强为E的匀强电场，电子将向下偏转；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，电子向上偏转，偏转角为口，试解决下列问题：
(1)说明图中磁场沿什么方向； 图18 -1-3

(2)根据L、E、B和口，求出电子的比荷