114分科測驗物理 第18題 詳解

答案(C)(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

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   考點切入

   本題考陰極射線與湯木生發現電子的科學史論證。切入關鍵：先把湯木生的論點拆成兩半——「射線由帶電粒子構成」＋「這種粒子普遍存在於所有原子內」。題目問的是哪些證據能支持這整個論點，所以光證明「有射線」或「帶電」都不夠，證據必須撐得起「與材料無關的普遍性」才算數。
2. 2

   判 (A)(B)

   (A) 管內氣體發出輝光，只是氣體放電的發光現象，既看不出射線由什麼構成，更與粒子的普遍性無關，不支持。(B) 抽近真空後陽極端管壁發出螢光，只證明「有某種東西從陰極出發、直線前進打到管壁」，這是陰極射線存在與行進方向的證據，但對「粒子是否帶電、是否普遍存在於原子內」毫無著墨，也不支持。
3. 3

   判 (C)

   (C) 荷質比為一定值，且與管內氣體種類、陰極材料皆無關——換任何氣體、任何金屬做陰極，射出的粒子都有同一個 $\dfrac{e}{m}$，表示各種不同的原子放出的是同一種粒子。這正是「此粒子普遍存在於所有原子內」最直接的實驗支柱，支持，(C) 正確。這也是湯木生本人 1897 年論證的核心。
4. 4

   判 (D)(E)

   (D) 光電效應是用光從金屬表面打出帶電粒子，與陰極射線是完全不同的產生機制；若兩者粒子性質相同，代表「不同現象、不同材料冒出來的都是同一種粒子」，同樣支持普遍性，(D) 正確。(E) 粒子可產生電流，只證明它帶電且會移動——任何離子束也都辦得到，完全區分不出是不是同一種粒子、更推不出普遍存在於原子內，不支持，(E) 錯。
5. 5

   結論

   逐選項整理：(A) 輝光只是放電發光，錯；(B) 螢光只證明射線存在與直進，錯；(C) 荷質比與氣體、陰極材料無關，直接支持普遍性，對；(D) 與光電效應的粒子相同，跨現象支持普遍性，對；(E) 產生電流只證明帶電，任何帶電粒子皆可，錯。答案選 (C)(D)。

關鍵觀念：#荷質比 #電子 #真空放電

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