高中物理 第二章 原子结构 2.1 电子优质课件 教科版选修3-5

1、第二章原子结构1电子一、带负电的微粒一、带负电的微粒1.1.阴极射线阴极射线: :荧光是由于玻璃受到荧光是由于玻璃受到_发出的某种射发出的某种射线的撞击而引起的线的撞击而引起的, ,这种射线被命名为这种射线被命名为_。2.2.阴极射线的特点阴极射线的特点: :(1)(1)在真空中沿在真空中沿_传播。传播。(2)(2)碰到物体可使物体发出碰到物体可使物体发出_。阴极阴极阴极射线阴极射线直线直线荧光荧光3.3.阴极射线微粒的电性阴极射线微粒的电性: :让阴极射线分别通过磁场或电场让阴极射线分别通过磁场或电场, ,根据偏转现象根据偏转现象, ,来确来确定射线微粒的带电性质。实验表明阴极射线是带负电定

2、射线微粒的带电性质。实验表明阴极射线是带负电的粒子流。的粒子流。【想一想想一想】如图所示如图所示, ,将条形磁铁的一个磁极靠近阴极将条形磁铁的一个磁极靠近阴极射线管射线管, ,发现射线偏转发现射线偏转, ,是什么原因造成这种现象的是什么原因造成这种现象的? ?提示提示: :阴极射线是带电粒子流阴极射线是带电粒子流, ,当带电粒子运动方向与当带电粒子运动方向与磁场方向不平行时磁场方向不平行时, ,由于洛伦兹力作用由于洛伦兹力作用, ,它们的运动轨它们的运动轨迹发生偏转。迹发生偏转。二、电子的发现二、电子的发现1.1.比荷比荷: :带电粒子的带电粒子的_与与_之比称为比荷之比称为比荷, ,又又称称

3、_。比荷是带电微粒的基本参量之一。比荷是带电微粒的基本参量之一。电荷量电荷量质量质量荷质比荷质比2.2.发现电子的过程与方法发现电子的过程与方法: :汤姆孙根据微粒流在电场和汤姆孙根据微粒流在电场和磁场中的偏转情况发现粒子的比荷是氢离子比荷的磁场中的偏转情况发现粒子的比荷是氢离子比荷的_多倍多倍, ,之后之后, ,他和他的学生又测量出这种粒子的电他和他的学生又测量出这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量荷量与氢离子的电荷量_,_,因此断定这种粒子的质因此断定这种粒子的质量不到氢原子的量不到氢原子的_,_,是比原子更小的是比原子更小的“微粒微粒”。汤。汤姆孙将这种粒子称为姆孙将这种粒子称为_。目前。目

4、前, ,测到的电子静质量测到的电子静质量为为9.109 381 887 29.109 381 887 21010-31-31kgkg。10001000相同相同11000电子电子3.3.电子发现的意义电子发现的意义: :电子的发现揭开了认识原子结构的电子的发现揭开了认识原子结构的序幕。序幕。【想一想想一想】汤姆孙发现用不同的金属材料制作电极的汤姆孙发现用不同的金属材料制作电极的阴极阴极, ,测得出射的阴极射线都有相同的比荷测得出射的阴极射线都有相同的比荷, ,这说明什这说明什么问题么问题? ?提示提示: :这说明各种阴极射线的成分相同这说明各种阴极射线的成分相同, ,阴极射线的组阴极射线的组成成

5、分是构成各种物体的共同成分成成分是构成各种物体的共同成分, ,是比原子更基本的是比原子更基本的物质单元。物质单元。三、电子电荷量的测定三、电子电荷量的测定1.1.美国科学家美国科学家_采用采用_实验最早测得电子的实验最早测得电子的电荷量。电荷量。2.2.元电荷所带的电荷量元电荷所带的电荷量e=_e=_。密立根密立根油滴油滴1.6021.6021010-19-19C C【判一判判一判】(1)(1)电子与元电荷所带电量相同。电子与元电荷所带电量相同。( () )(2)(2)电子就是元电荷。电子就是元电荷。( () )(3)(3)带电体所带的电量可以是任意值。带电体所带的电量可以是任意值。( ()

6、)提示提示: :(1)(1)电子与元电荷所带电量都为电子与元电荷所带电量都为1.61.61010-19-19C,C,故故(1)(1)正确。正确。(2)(2)元电荷是指最小的电荷元电荷是指最小的电荷, ,而电子所带的电量为而电子所带的电量为-1.6-1.61010-19-19C,C,两者只是所带电量相同两者只是所带电量相同, ,但意义是不同的但意义是不同的, ,故故(2)(2)错。错。(3)(3)带电体所带的电量应该是元电荷电量的整数倍带电体所带的电量应该是元电荷电量的整数倍, ,因因此只能是某些特殊的值此只能是某些特殊的值, ,故故(3)(3)错。错。知识点一、阴极射线与电子的发现知识点一、阴

7、极射线与电子的发现思考探究思考探究: :如图是汤姆孙研究阴极射线微粒电性的实验装置如图是汤姆孙研究阴极射线微粒电性的实验装置, ,请思请思考以下问题考以下问题: :(1)(1)当金属板当金属板D D1 1、D D2 2之间未加电场时之间未加电场时, ,阴极射线射在屏阴极射线射在屏上的哪一点上的哪一点? ?(2)(2)若施加电场若施加电场E E之后之后, ,射线发生偏转并射到屏上射线发生偏转并射到屏上P P2 2处。处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷由此可以推断阴极射线带有什么性质的电荷? ?(3)(3)若要使阴极射线发生偏转并射到屏上若要使阴极射线发生偏转并射到屏上P P2 2处处,

8、,我们应我们应该在金属板该在金属板D D1 1、D D2 2之间加什么方向的磁场之间加什么方向的磁场? ? 【归纳总结归纳总结】 1.1.阴极射线阴极射线: :气体的电离和导电气体的电离和导电: :通常情况下通常情况下, ,气体是不导电的气体是不导电的, ,但在但在强电场中强电场中, ,气体能够被电离而导电。在研究气体放电时气体能够被电离而导电。在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体。稀薄气体导电时可以一般都用玻璃管中的稀薄气体。稀薄气体导电时可以看到辉光放电现象。看到辉光放电现象。2.2.确定阴极射线粒子带电性质的方法确定阴极射线粒子带电性质的方法: :(1)(1)粒子在电场中运动粒子在

9、电场中运动, ,如图所示。如图所示。带电粒子在电场中运动带电粒子在电场中运动, ,受电场力作用运动方向发生改受电场力作用运动方向发生改变变( (粒子质量忽略不计粒子质量忽略不计) )。带电粒子在不受其他力作用。带电粒子在不受其他力作用时时, ,若沿电场线方向偏转若沿电场线方向偏转, ,则粒子带正电则粒子带正电; ;若逆着电场线若逆着电场线方向偏转方向偏转, ,则粒子带负电。则粒子带负电。(2)(2)粒子在磁场中运动粒子在磁场中运动, ,如图所示。如图所示。粒子将受到洛伦兹力作用粒子将受到洛伦兹力作用F=qvB,F=qvB,速度方向始终与洛伦速度方向始终与洛伦兹力方向垂直兹力方向垂直, ,利用左

10、手定则即可判断粒子的电性。不利用左手定则即可判断粒子的电性。不考虑其他力的作用考虑其他力的作用, ,如果粒子按图示方向进入磁场如果粒子按图示方向进入磁场, ,且且做顺时针的圆周运动做顺时针的圆周运动, ,则粒子带正电则粒子带正电; ;若做逆时针的圆若做逆时针的圆周运动周运动, ,则粒子带负电。通过上述方法可判定阴极射线则粒子带负电。通过上述方法可判定阴极射线是带有负电的粒子。是带有负电的粒子。3.3.比荷的测定方法比荷的测定方法: :(1)(1)让粒子通过正交的电磁场让粒子通过正交的电磁场, ,让其做直线运动让其做直线运动, ,根据二根据二力平衡力平衡, ,即即qvB=qEqvB=qE得到粒子

11、的运动速度得到粒子的运动速度v= v= 。(2)(2)在其他条件不变的情况下在其他条件不变的情况下, ,撤去电场撤去电场, ,保留磁场让粒保留磁场让粒子在磁场中做圆周运动子在磁场中做圆周运动, ,洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力, ,即即qvB=m qvB=m 。(3)(3)由确定比荷的表达式由确定比荷的表达式: : EB2vr2qEmB r。4.4.电子的发现电子的发现: :(1)(1)汤姆孙测得阴极射线粒子的比荷约为汤姆孙测得阴极射线粒子的比荷约为2 210101111C/kg,C/kg,电荷量与氢离子基本相同电荷量与氢离子基本相同, ,质量为氢离子的质量为氢离子的 。(2)(2)最后

12、经定量计算最后经定量计算, ,汤姆孙认定组成阴极射线的粒子汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子。为电子。11 800【特别提醒特别提醒】(1)(1)阴极射线的来源阴极射线的来源: :若放电管的真空度高若放电管的真空度高, ,阴极射线的阴极射线的粒子主要来自阴极粒子主要来自阴极; ;若放电管的真空度不高若放电管的真空度不高, ,粒子可能粒子可能还来自管中气体。还来自管中气体。(2)(2)阴极射线不是阴极射线不是X X射线。射线。 【典例探究典例探究】 【典例典例】阴极射线从阴极射线管中的阴极发出阴极射线从阴极射线管中的阴极发出, ,在其间在其间的高电压下加速飞向阳极的高电压下加速飞向阳极, ,如图

13、所示。若要使射线向上如图所示。若要使射线向上偏转偏转, ,所加磁场的方向应为所加磁场的方向应为( () )A.A.平行于纸面向下平行于纸面向下B.B.平行于纸面向上平行于纸面向上C.C.垂直于纸面向外垂直于纸面向外D.D.垂直于纸面向里垂直于纸面向里【思路点拨思路点拨】本题可按以下思路进行分析本题可按以下思路进行分析: :【正确解答正确解答】选选C C。由于阴极射线的本质是电子流。由于阴极射线的本质是电子流, ,阴阴极射线向右运动极射线向右运动, ,说明电子的运动方向向右说明电子的运动方向向右, ,相当于存相当于存在向左的电流在向左的电流, ,利用左手定则利用左手定则, ,使电子所受洛伦兹力方

14、使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上向平行于纸面向上, ,由此可知磁场方向应为垂直于纸面由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外向外, ,故选项故选项C C正确。正确。【互动探究互动探究】(1)(1)上例中如果通过施加电场来实现射线上例中如果通过施加电场来实现射线向上偏转向上偏转, ,所加电场的方向应为所加电场的方向应为( () )A.A.平行于纸面向下平行于纸面向下B.B.平行于纸面向上平行于纸面向上C.C.垂直于纸面向外垂直于纸面向外D.D.垂直于纸面向里垂直于纸面向里(2)(2)通过磁场或电场使射线发生偏转后通过磁场或电场使射线发生偏转后, ,其电子的速度其电子的速度大小发生了怎样的变化大小发

15、生了怎样的变化? ?【解析解析】(1)(1)选选A A。使电子向上偏转。使电子向上偏转, ,电子所受电场力方电子所受电场力方向向上向向上, ,由此可知由此可知, ,所加电场方向应平行于纸面向下。所加电场方向应平行于纸面向下。(2)(2)当通过磁场使电子偏转时当通过磁场使电子偏转时, ,电子受到洛伦兹力做圆电子受到洛伦兹力做圆周运动周运动, ,而洛伦兹力方向总与电子速度方向垂直而洛伦兹力方向总与电子速度方向垂直, ,故不故不做功做功, ,因此电子的速度大小不变因此电子的速度大小不变; ;当通过电场使电子偏当通过电场使电子偏转时转时, ,则电子沿电场力方向加速运动则电子沿电场力方向加速运动, ,电

16、场力做正功电场力做正功, ,故故电子的速度变大。电子的速度变大。答案答案: :(1)A(1)A(2)(2)通过磁场时电子速度的大小不变通过磁场时电子速度的大小不变, ,通过通过电场时电子速度的大小变大电场时电子速度的大小变大【总结提升总结提升】阴极射线在阴极射线管中偏转时应注意阴极射线在阴极射线管中偏转时应注意的问题的问题(1)(1)明确阴极射线管中磁场的方向。明确阴极射线管中磁场的方向。(2)(2)由于阴极射线是带负电的粒子流由于阴极射线是带负电的粒子流, ,故电流方向与粒故电流方向与粒子运动方向相反。子运动方向相反。(3)(3)运用左手定则判定受力方向时运用左手定则判定受力方向时, ,要注

17、意四指应指向要注意四指应指向电流方向电流方向, ,而不是粒子的运动方向。而不是粒子的运动方向。【过关训练过关训练】1.1.对阴极射线管的认识对阴极射线管的认识, ,下列说法错误的是下列说法错误的是( () )A.A.阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置B.B.借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹C.C.阴极射线管内部抽成真空阴极射线管内部抽成真空D.D.阴极射线管工作时阴极射线管工作时, ,它的阴极和阳极之间存在强电场它的阴极和阳极之间存在强电场【解析解析】选选A A。开始人们还不知道阴极射线管的射

18、线是。开始人们还不知道阴极射线管的射线是电子流电子流, ,是汤姆孙用来验证和探究阴极射线的电性、比是汤姆孙用来验证和探究阴极射线的电性、比荷的荷的, ,选项选项A A错误错误,B,B、C C、D D的说法正确。的说法正确。2.2.如图所示如图所示, ,在阴极射线管正上方平行放一通有强电流在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线的长直导线, ,则阴极射线将则阴极射线将( () )A.A.向纸内偏转向纸内偏转B.B.向纸外偏转向纸外偏转C.C.向下偏转向下偏转D.D.向上偏转向上偏转【解析解析】选选D D。由安培定则知在通电直导线下方磁场方。由安培定则知在通电直导线下方磁场方向垂直纸面向外向

19、垂直纸面向外, ,阴极射出电子后由左手定则知阴极射出电子后由左手定则知, ,电子电子在磁场中向上偏转。在磁场中向上偏转。知识点二、电子电荷量的测定知识点二、电子电荷量的测定思考探究思考探究: :一带电小球的质量为一带电小球的质量为m,m,以速度以速度v v垂直进入电场垂直进入电场, ,并沿直并沿直线线abab运动运动, ,如图所示。如图所示。请思考以下问题请思考以下问题: :(1)(1)对小球进行受力分析对小球进行受力分析, ,小球受什么力小球受什么力? ?它们有什么关它们有什么关系系? ?(2)U(2)U、d d、m m、v v、g g已知已知, ,试求小球的带电量试求小球的带电量q q为多

20、少为多少? ? 【归纳总结归纳总结】 1.1.密立根油滴实验的原理密立根油滴实验的原理: :如图所示如图所示,A,A、B B是两块平行放置的水平金是两块平行放置的水平金属板属板,A,A板带正电板带正电,B,B板带负电板带负电, ,从喷雾器喷从喷雾器喷嘴中喷出的小油滴落到嘴中喷出的小油滴落到A A、B B两板之间的两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电电场中。小油滴由于摩擦而带负电, ,通过调节通过调节A A、B B两板两板之间的电压可以使小油滴在电场力和重力作用下处于之间的电压可以使小油滴在电场力和重力作用下处于平衡状态。平衡状态。2.2.方法方法: :(1)(1)两板间的电势差、两板间的距

21、离都可以直接测得两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得, ,从而确定极板间的电场强度从而确定极板间的电场强度E E。但是由于油滴太小。但是由于油滴太小, ,其其质量质量m m很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时落的终极速度来测量油滴的质量。没加电场时, ,由于空由于空气的黏性气的黏性, ,油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落的摩擦力而使油滴匀速下落, ,可测得速度可测得速度v v1 1。(2)(2)再加一足够强的电场再加一足够强的电场, ,

22、使油滴做竖直向上的运动使油滴做竖直向上的运动, ,在在油滴以速度油滴以速度v v2 2匀速运动时匀速运动时, ,油滴所受的静电力与重力、油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律阻力平衡。根据空气阻力遵循的规律, ,即可求得油滴所即可求得油滴所带的电荷量。带的电荷量。3.3.结论结论: :密立根测定了数千个带电油滴的电荷量密立根测定了数千个带电油滴的电荷量, ,发现这些电荷发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍量都等于某个最小电荷量的整数倍, ,从而证实了电荷是从而证实了电荷是量子化的量子化的, ,并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e

23、 e。【特别提醒特别提醒】使带电油滴在匀强电场中处于静止或匀速运动状态使带电油滴在匀强电场中处于静止或匀速运动状态( (向向下或向上下或向上),),然后根据共点力的平衡条件列方程然后根据共点力的平衡条件列方程, ,求出油求出油滴所带电荷量滴所带电荷量, ,发现这些电荷量等于某个最小电荷量的发现这些电荷量等于某个最小电荷量的整数倍整数倍, ,即可求出电子所带的电荷量即可求出电子所带的电荷量e e。 【典例探究典例探究】 【典例典例】电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的。密立根实验的原理如图所示所做的油滴实验测出的。密立根实验的原理如图所

24、示: :两块水平放置的平行金属板两块水平放置的平行金属板A A、B B与电源相接与电源相接, ,使上面的使上面的A A板带正电板带正电, ,下面的下面的B B板带负电。油滴从喷雾器喷出后板带负电。油滴从喷雾器喷出后, ,经上面金属板中间的小孔经上面金属板中间的小孔, ,落到两板之间的匀强电场落到两板之间的匀强电场E E中。大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时中。大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时, ,因摩擦而带负电因摩擦而带负电, ,油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降, ,观察者观察者可在强光照射下可在强光照射下, ,借助显微镜进行观察。借助显微镜进行观察。(1

25、)(1)如图所示如图所示, ,在在A A板上方用喷雾器将油滴喷出板上方用喷雾器将油滴喷出, ,若干油若干油滴从板上的小孔中落下滴从板上的小孔中落下, ,喷出的油滴因摩擦而带负电。喷出的油滴因摩擦而带负电。已知当已知当A A、B B板间电压为板间电压为U U、间距为、间距为d d时时, ,油滴恰好静止。油滴恰好静止。撤去电场后油滴徐徐下落撤去电场后油滴徐徐下落, ,最后测出油滴以速度最后测出油滴以速度v v匀速匀速运动运动, ,已知空气阻力正比于速度已知空气阻力正比于速度:f=kv,:f=kv,则油滴所带的电则油滴所带的电荷量荷量q=_q=_。(2)(2)某次实验得某次实验得q q的测量值见表的

26、测量值见表( (单位单位:10:10-19-19C):C):分析这些数据可知分析这些数据可知:_:_。6.416.418.018.019.659.6511.2311.2312.8312.83【思路点拨思路点拨】解答本题时应注意以下两点解答本题时应注意以下两点: :(1)(1)油滴静止时重力和电场力平衡。油滴静止时重力和电场力平衡。(2)(2)根据油滴所带电荷量的特点找出变化规律。根据油滴所带电荷量的特点找出变化规律。【正确解答正确解答】(1)(1)由油滴静止得由油滴静止得mg-Eq=0mg-Eq=0由油滴做匀速运动得由油滴做匀速运动得mg-f=0mg-f=0由题意可知由题意可知f=kvf=kv

27、由解得由解得q= q= 。(2)(2)油滴的带电荷量是油滴的带电荷量是1.61.61010-19-19C C的整数倍的整数倍, ,故电荷的故电荷的最小电荷量为最小电荷量为1.61.61010-19-19C C。kvE答案答案: :(1) (1) (2)(2)油滴的带电荷量是油滴的带电荷量是1.61.61010-19-19C C的整的整数倍数倍, ,故电荷的最小电荷量为故电荷的最小电荷量为1.61.61010-19-19C CkvE【过关训练过关训练】1.(1.(多选多选) )关于密立根关于密立根“油滴实验油滴实验”的科学意义的科学意义, ,下列说下列说法正确的是法正确的是( () )A.A.测

28、得了电子的电荷量测得了电子的电荷量B.B.提出了电荷分布的量子化观点提出了电荷分布的量子化观点C.C.确定了电子带负电荷确定了电子带负电荷D.D.为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据据【解析解析】选选A A、B B、D D。密立根的。密立根的“油滴实验油滴实验”测出了电测出了电子的电荷量子的电荷量, ,提出了电荷电量的量子化观点提出了电荷电量的量子化观点, ,测出了电测出了电子的比荷子的比荷, ,为进一步研究原子的结构奠定了基础为进一步研究原子的结构奠定了基础, ,电子电子是汤姆孙研究阴极射线时发现的是汤姆孙研究阴极射线时发现的, ,并且知

29、道了电子带负并且知道了电子带负电荷电荷, ,故故A A、B B、D D正确正确,C,C错误。错误。2.2.汤姆孙在测定阴极射线比荷时采用的方法是利用电汤姆孙在测定阴极射线比荷时采用的方法是利用电场、磁场偏转法场、磁场偏转法, ,即测出阴极射线在匀强电场或匀强磁即测出阴极射线在匀强电场或匀强磁场中穿过一定距离时的偏角。设竖直向下的匀强电场场中穿过一定距离时的偏角。设竖直向下的匀强电场的电场强度为的电场强度为E,E,阴极射线垂直电场射入阴极射线垂直电场射入, ,穿过水平距离穿过水平距离L L后的运动偏角为后的运动偏角为(较小较小,tan)(,tan)(如图甲如图甲););以以磁感应强度为磁感应强度

30、为B B的匀强磁场代替电场的匀强磁场代替电场, ,测出经过一段弧测出经过一段弧长长L L的运动偏角为的运动偏角为( (如图乙如图乙) )。已知阴极射线入射的初。已知阴极射线入射的初速度相同速度相同, ,试以试以E E、B B、L L、表示阴极射线粒子比荷表示阴极射线粒子比荷 的关系式。的关系式。( (重力不计重力不计) )qm【解析解析】电子在电场中偏转做类平抛运动电子在电场中偏转做类平抛运动, ,设电子入射设电子入射的初速度为的初速度为v v0 0, ,则有则有L=vL=v0 0t tv vy y=at=ata= a= tan= tan= 所以所以tan= tan= 由于由于tantanEq

31、myxvv20qELmv所以所以= = 电子在磁场中偏转电子在磁场中偏转, ,设电子在磁场中做匀速圆周运动的设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为半径为R,qvR,qv0 0B=m B=m L=RL=R联立消去联立消去v v0 0整理得整理得 答案答案: : 20qELmv20vR22qEmB L22qEmB L【温馨提示温馨提示】比荷是带电微粒的基本参量之一比荷是带电微粒的基本参量之一, ,比荷的比荷的测定是本节课的重点测定是本节课的重点, ,也是高考的重点也是高考的重点, ,它往往会结合它往往会结合磁场和电场出一些综合性较强的题目磁场和电场出一些综合性较强的题目, ,因此在平时的学因此在平时

32、的学习中一定要加强这方面的练习。习中一定要加强这方面的练习。【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容: :比荷的测定比荷的测定在研究性学习中在研究性学习中, ,某同学设计了一个测定带电粒子比荷某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验的实验, ,其实验装置如图所示其实验装置如图所示.abcd.abcd是一个长方形盒子是一个长方形盒子, ,在在adad边和边和cdcd边上各开有小孔边上各开有小孔f f和和e,ee,e是是cdcd边上的中点边上的中点, ,荧荧光屏光屏M M贴着贴着cdcd放置放置, ,能显示从能显示从e e孔射出的粒子落点位置孔射出的粒子落点位置. .盒子内有一方向垂直于盒子内有一方向垂

33、直于abcdabcd平面的匀强磁场平面的匀强磁场, ,磁感应强磁感应强度大小为度大小为B.B.粒子源不断地发射相同的带电粒子粒子源不断地发射相同的带电粒子, ,粒子的粒子的初速度可以忽略初速度可以忽略. .粒子经过电压为粒子经过电压为U U的电场加速后的电场加速后, ,从从f f孔垂直于孔垂直于adad边射入盒内边射入盒内. .粒子经磁场偏转后恰好从粒子经磁场偏转后恰好从e e孔孔射出射出. .若已知若已知 =L,=L,不计粒子的重力和粒子之间的不计粒子的重力和粒子之间的相互作用相互作用. .请你根据上述条件求出带电粒子的比荷请你根据上述条件求出带电粒子的比荷 . .fdcdqm【思路点拨思路

34、点拨】审题时应重点关注以下两点审题时应重点关注以下两点: :(1)(1)粒子源释放的带电粒子进入加速电场时的初速度可粒子源释放的带电粒子进入加速电场时的初速度可以忽略不计以忽略不计, ,即初动能为零即初动能为零. .(2)(2)注意几何关系注意几何关系 =L,=L,故故 , ,并且要分析圆心并且要分析圆心的位置的位置. .fdcdLde2【正确解答正确解答】带电粒子进入电场带电粒子进入电场, ,经电场加速经电场加速. .根据动根据动能定理得能定理得qU= mvqU= mv2 2, ,得得v= ,v= ,粒子进入磁场后做匀粒子进入磁场后做匀速圆周运动速圆周运动, ,轨迹如图所示轨迹如图所示. .设圆周半径为设圆周半径为R,R,在三角形在三角形OdeOde中中, ,有有(L-R)(L-R)2 2+( )+( )2 2=R=R2 2整理得整理得:R= L:R= L122qUmL258洛伦兹力充当