1、一、電子的發現1陰極射線(1)實驗研究如圖所示，真空玻璃管中K是金屬板制成的陰極，接感應圈的負極，A是金屬環制成的陽極，接感應圈的正極，接電源后，感應圈會產生近萬伏的高電壓加在兩極間。可觀察到玻璃壁上淡淡的熒光及管中物體在玻璃壁上的影子。(2)陰極射線熒光的實質是由于玻璃受到陰極發出的某種射線的撞擊而引起的，這種射線被命名為陰極射線。(3)陰極射線的特點在真空中沿直線傳播；碰到物體可使物體發出熒光。(4)對陰極射線認識的兩種觀點電磁輻射；帶電微粒。2電子的發現(1)湯姆孫的探究方法讓陰極射線分別通過電場和磁場，根據偏轉現象，證明它是帶負電的粒子流并求出了其比荷；換用不同的陰極做實驗，所得比荷的

2、數值都相同，是氫離子比荷的近兩千倍；湯姆孫研究的新現象：如光電效應、熱離子發射效應和射線等。發現不論陰極射線、射線、光電流還是熱離子流，它們都包含電子。(2)結論說明1湯姆孫根據陰極射線在電場和磁場中的偏轉情況，發現了陰極射線就是電子流。2電子是構成物質的基本粒子，任何物質中都有電子。判一判1英國物理學家湯姆孫認為陰極射線是一種電磁輻射(×)2組成陰極射線的粒子是電子()3電子是原子的組成部分，電子電荷量可以取任意數值(×)二、原子的結構1湯姆孫的原子模型湯姆孫于1898年提出一種模型。他認為，原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內，電子鑲嵌其中，圖中的小圓點代

3、表正電荷，大圓點代表電子。有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”。2原子的核式結構模型(1)粒子散射實驗粒子：是從放射性物質中發射出來的快速運動的粒子，帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子質量的4倍；實驗裝置如圖所示(俯視)，整個裝置放在真空中，其中：R：放射源釋放粒子；F：厚度極小的金箔；M：帶有熒光屏S的放大鏡，能夠圍繞金箔F在水平面內轉動，觀察不同方向上的粒子的散射情況；實驗結果：絕大多數粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數粒子(約占八千分之一)發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”；實驗意義：盧瑟福通過粒子散射實驗

4、，否定了湯姆孫的原子模型，建立了原子的核式結構模型。(2)原子的核式結構模型1911年由盧瑟福提出，在原子中心有一個很小的核，叫原子核，它集中了全部的正電荷和幾乎全部的質量，電子在核外空間運動。注意1粒子散射實驗并不能觀察到原子的實際結構，它只能通過粒子通過金箔時的散射情況，推斷出金原子的核式結構模型。2盧瑟福的原子核式結構模型是比湯姆孫棗糕模型更科學的原子模型，但不是最科學的模型。隨著人們認識水平的不斷提高，原子結構模型也在不斷更新。,選一選多選如圖為盧瑟福所做的粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一直分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，下列說法中正確的是()A相同時間內在A位置時觀

5、察到屏上的閃光次數最多B相同時間內在B位置時觀察到屏上的閃光次數比放在A位置時稍少些C放在D位置時屏上仍能觀察到一些閃光，但次數極少D放在C、D位置時屏上觀察不到閃光解析：選AC在盧瑟福粒子散射實驗中，粒子穿過金箔后，絕大多數粒子仍沿原來的方向前進，故A正確；少數粒子發生大角度偏轉，極少數粒子偏轉角度大于90°，極個別粒子反彈回來，所以在B位置只能觀察到少數的閃光，在C、D兩位置能觀察到的閃光次數極少，故B、D錯誤，C正確。1.讓粒子通過正交的電磁場(如圖所示)，讓其做直線運動，根據二力平衡，即F洛F電(BqvqE)，得到粒子的運動速度v。2在其他條件不變的情況下，撤去電場(如圖所示

6、)，保留磁場讓粒子單純地在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力即Bqv，根據軌跡偏轉情況，由幾何知識求出其半徑r，則由qvBm得，。典型例題例1.在湯姆孫測量陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現熒光斑。若在D、G間加上方向向下，場強為E的勻強電場，陰極射線將向上偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區加上一垂直紙面的磁感應強度為B的勻強磁場(圖中未畫出)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，陰極射線向下偏轉，偏轉角為。試解決下列問題：(1)說明陰極射線的電性；(2)說明所加磁場沿什

7、么方向；(3)根據L、E、B和，求出陰極射線的比荷。解析(1)由于勻強電場方向向下，而陰極射線向上偏轉，因此其所受電場力方向向上，即電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電。(2)由于所加磁場使陰極射線受到向下的洛倫茲力，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向里。(3)設此射線帶電量為q，質量為m，當射線在DG間做勻速直線運動時，有qEBqv當射線在DG間的磁場中偏轉時(如圖所示)，有Bqv同時又有Lr·sin 聯立以上各式解得答案(1)負電(2)垂直紙面向里(3)點評運用電磁場測定電子比荷的解題技巧1當電子在復合場中做勻速直線運動時，qEqvB，可以測出電子速度大小。2當電子在磁場

8、中偏轉時，qvBm，測出圓周運動半徑，即可確定比荷。3當電子在勻強電場中偏轉時，yat2，測出電場中的偏轉量也可以確定比荷。即時鞏固1如圖所示，電子以初速度v0從O點進入長為l、板間距離為d、電勢差為U的平行板電容器中，出電場時打在屏上P點，經測量OP距離為Y0，求電子的比荷。解析：由于電子在電場中做類平拋運動，沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運動，滿足Y0at2·2，則。答案：1.實驗裝置(1)放射源：放出粒子(He)。(2)金箔：靶子。(3)顯微鏡、熒光屏(可轉動)：觀察工具。2實驗注意事項(1)整個實驗過程需在真空中進行。(2)粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，粒子才能很容

9、易穿過。(3)實驗中用的是金箔而不是鋁箔，這是因為金的原子序數大，粒子受到金核庫侖力大，偏轉明顯；另外金的延展性好，容易做成極薄的金箔。3盧瑟福的核式結構模型對粒子散射分析(1)分布情況：原子的全部正電荷和幾乎全部質量集中在原子核內，原子中絕大部分是空的。(2)受力情況：少數粒子靠近原子核時，受到的庫侖斥力大；大多數粒子離原子核較遠，受到的庫侖斥力較小。(3)偏轉情況：絕大多數粒子運動方向不會明顯變化(因為電子的質量相對于粒子很小)；少數粒子發生大角度偏轉，甚至被彈回；如果粒子幾乎正對著原子核射來，偏轉角就幾乎達到180°，這種機會極少。典型例題例2.多選(2016·南京高

10、二檢測)根據粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型。如圖所示為原子核式結構模型的粒子散射圖景，圖中實線表示粒子運動軌跡。其中一個粒子從a運動到b、再運動到c的過程中，粒子在b點時距原子核最近。下列說法正確的是()A盧瑟福在粒子散射實驗中發現了電子B粒子出現較大角度偏轉的原因是粒子運動到b時受到的庫侖斥力較大C粒子從a到c的運動過程中電勢能先變小后變大D粒子從a到c的運動過程中加速度先變大后變小解析湯姆孫在對陰極射線的探究中發現了電子，A錯誤；粒子出現大角度偏轉的原因是靠近原子核時受到較大的庫侖斥力作用，B正確；粒子從a到c受到的庫侖力先增大后減小，加速度先變大后變小，電勢能先變大后變小，

11、C錯誤，D正確。答案BD點評解決有關粒子散射問題應注意的事項1核外電子不會使粒子的速度發生明顯改變。2湯姆孫模型不能解釋粒子的大角度散射。3少數粒子發生了大角度偏轉，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個地方受到了質量、電量均比它本身大得多的物體的作用。4絕大多數粒子在穿過厚厚的金原子層時運動方向沒有明顯變化，說明原子中絕大部分是空的。原子的質量、電量都集中在體積很小的核上。即時鞏固2在盧瑟福進行的粒子散射實驗中，少數粒子發生大角度偏轉的原因是()A正電荷在原子中是均勻分布的B原子的正電荷以及絕大部分質量都集中在一個很小的核上C原子中存在帶負電的電子D原子核中有中子存在 解析：選B粒子散射實

12、驗證明了原子的核式結構模型，盧瑟福認為只有原子的幾乎全部質量和正電荷都集中在原子中心的一個很小的區域，才有可能出現粒子的大角度散射，選項B正確。1關于陰極射線，下列說法正確的是()A陰極射線就是稀薄氣體導電時的輝光放電現象B陰極射線是在真空管內由正極放出的電子流C陰極射線是由德國物理學家戈德斯坦命名的D陰極射線就是X射線解析：選C陰極射線是在真空管中由負極發出的電子流，故A、B錯誤；最早由德國物理學家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線，故C正確；陰極射線本質是電子流，故D錯誤。2多選(2016·煙臺高二檢測)如圖是電子射線示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒

13、光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，在下列措施中可采用的是()A加一磁場，磁場方向沿z軸正方向B加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C加一電場，電場方向沿z軸正方向D加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：選BC由于電子沿x軸正方向運動，使電子射線向下偏轉，則所受洛倫茲力方向向下，由左手定則可知磁場方向應沿y軸正方向；若加電場使電子射線向下偏轉，所受電場力方向向下，電場方向應沿z軸正方向，故B、C正確。3盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實驗研究原子結構，正確反映實驗結果的示意圖是()解析：選D粒子轟擊金箔后偏轉，越靠近金箔，偏轉的角度越大，A、B、C錯誤，D正確。4多選用粒子轟擊金箔

14、，粒子在接近金原子核時發生偏轉的情況如圖所示，則粒子的路徑可能是()AaBbCc Da、b、c都是不可能的解析：選AC粒子散射的原因是原子核對其有庫侖斥力的作用，離核越近，斥力越大，偏轉越明顯，當正好擊中原子核時，由于粒子質量較小而反彈。5如圖所示，讓一束均勻的陰極射線垂直穿過正交的電磁場，選擇合適的磁感應強度B和電場強度E，帶電粒子將不發生偏轉，然后撤去電場，粒子將做勻速圓周運動，測得其半徑為R，求陰極射線中帶電粒子的比荷。解析：因為穿過正交的電磁場時帶電粒子不偏轉，所以受到的電場力與洛倫茲力平衡，即qEqBv，所以v，撤去電場后，粒子進入磁場后做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力qvBm，

15、所以，其半徑為R。解得。答案：基礎練一、選擇題1多選1897年英國物理學家湯姆孫發現了電子并被稱為“電子之父”，下列關于電子的說法正確的是()A湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運動得出了陰極射線是帶負電的粒子的結論，并求出了陰極射線的比荷B湯姆孫通過光電效應的研究，發現了電子C電子的質量是質子質量的1 836倍D湯姆孫通過對不同材料做陰極發出的射線研究，并研究光電效應等現象，說明電子是原子的組成部分，是比原子更小的基本的物質單元解析：選AD由湯姆孫發現電子的過程可知A、D正確，B錯誤；質子的質量是電子質量的1 836倍，C錯誤。2盧瑟福利用鐳源所放出的粒子，作為炮彈去轟擊金箔原子，測量散射粒

16、子的偏轉情況。下列敘述中符合盧瑟福的粒子散射事實的是()A大多數粒子在穿過金箔后發生明顯的偏轉B少數粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉C大多數粒子在撞到金箔時被彈回D極個別粒子在撞到金箔時被彈回解析：選D根據粒子散射實驗規律，易判定只有D符合實驗事實。3多選英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的實驗研究發現()A陰極射線在電場中偏向正極板一側B陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C不同材料所產生的陰極射線的比荷不同D湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量解析：選AD陰極射線實質上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側，A正確；由于電子帶負電，所以其受力情況與正電荷不同，B錯誤；不同材料所產生的陰

17、極射線都是電子，所以它們的比荷是相同的，C錯誤；在湯姆孫實驗證實陰極射線就是帶負電的電子時并未得出電子的電荷量，最早測量電子電荷量的是美國科學家密立根，D正確。4關于粒子散射實驗，下列說法中正確的是()A絕大多數粒子經過金箔后，發生了角度很大的偏轉B粒子在接近原子核的過程中，動能減少，電勢能減少C粒子遠離原子核的過程中，動能增大，電勢能也增大D對粒子散射實驗的數據進行分析，可以估算出原子核的大小解析：選D由于原子核占整個原子很小的一部分，十分接近核的粒子很少，所以絕大多數粒子幾乎不偏轉，A錯誤；由粒子散射實驗數據，盧瑟福估算出了原子核的大小，D正確；粒子接近原子核的過程中，克服庫侖力做功，所以

18、動能減小，電勢能增大，遠離原子核時，庫侖力做正功，動能增大，電勢能減小，B、C錯誤。5多選(2016·佛山高二檢測)用粒子撞擊金原子核發生散射，圖中關于粒子的運動軌跡正確的是()Aa Bb Cc Dd解析：選CD粒子受金原子核的排斥力，方向沿兩者的連線方向，運動軌跡彎向受力方向的一側，A、B均錯誤；離原子核越近，粒子受到的斥力越大，偏轉越大，C、D正確。二、非選擇題6如圖所示，M、N為原子核外的兩個等勢面，已知UNM100 V。一個粒子以2.5×105 m/s的速率從等勢面M上的A點運動到等勢面N上的B點，求粒子在B點時速度的大小。(已知m6.64×1027 kg

19、)解析：粒子從A點運動到B點，庫侖力做的功WABqUMNqUNM，由動能定理WABmvmv，故vB m/s2.3×105 m/s答案：2.3×105 m/s提能練一、選擇題1向熒光屏上看去，電子向我們飛來，在偏轉線圈中通過如圖所示的電流，電子的偏轉方向為()A向上 B向下C向左 D向右解析：選A根據安培定則，偏轉線圈右側為N極、左側為S極，在環內產生水平向左的勻強磁場，利用左手定則可知，電子向上偏轉，選項A正確。2(2016·廣州高二檢測)在盧瑟福的粒子散射實驗中，某一粒子經過某一原子核附近時的軌跡如圖中實線所示。圖中P、Q為軌跡上的點，虛線是過P、Q兩點并與軌跡

20、相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區域。不考慮其他原子核對該粒子的作用，那么關于該原子核的位置，下列說法中正確的是()A可能在區域B可能在區域C可能在區域D可能在區域解析：選A粒子帶正電，原子核也帶正電，對靠近它的粒子產生斥力，故原子核不會在區域；若原子核在、區域，粒子會向區域偏 ；若原子核在區域，可能會出現題圖所示的軌跡，故應選A。3多選如圖所示，一只陰極射線管，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，發現射線徑跡往下偏，則()A導線中的電流由A流向BB導線中的電流由B流向AC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：選BC電子束的粒子帶負電，由左手定則判斷可知管內磁場垂直紙面向里，由安培定則可知AB中電流的方向由B向A；AB中的電流方向改變時可以使電子束的徑跡往上偏，故B、C正確。4粒子散射實驗中，不考慮電子和粒子的碰撞影響，是因為()A粒子與電子根本無相互作用B粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是均勻分布的C粒子受電子碰撞損失能量極少，可忽略不計D電子很小，粒子碰撞不到