高中物理人教版5第十八章原子结构1电子的发现 课时训练10电子的发现

课时训练10电子的发现题组一阴极射线1.下面对阴极射线的认识正确的是()A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B.只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生C.阴极射线可以穿透薄铝片,这说明它是电磁波D.阴阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析:阴极射线是由阴极直接发出的,A错误;只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时,阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线,B错误,D正确;可以穿透薄铝片的,可能是电磁波,也可能是更小的粒子,C错误。答案:D2.(多选)关于阴极射线的性质,判断正确的是()A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢离子的比荷大D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小解析:汤姆孙通过实验证实,阴极射线是带负电的粒子流;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢离子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大。答案:AC3.如果阴极射线像X射线一样,则下列说法正确的是()A.阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加能量B.阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C.阴极射线通过偏转电场能够改变方向D.阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析:X射线是电磁波,不带电,通过电场、磁场时不受力的作用,不会发生偏转、加速,选项B正确。答案:B4.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流。若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场,阴极射线将向(选填“外”“里”“上”或“下”)偏转;若使阴极射线不偏转,可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向(选填“外”或“里”)的匀强磁场。

解析:阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,将向下偏转;要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。答案:下外题组二电子的发现5.(多选)关于电荷量,下列说法中正确的是()A.物体所带电荷量可以是任意值B.物体所带电荷量只能是某些值C.物体所带电荷量的最小值为×10-19CD.一个物体带×10-9C的正电荷,这是它失去了×1010个电子的缘故解析:电荷量是量子化的,即物体带的电荷量只能是某一最小电荷量的整数倍,这一最小电荷量是×10-19C,A错误,B、C正确;物体带正电,是由于它失去了带负电的电子,D正确。答案:BCD6.关于密立根“油滴实验”,下列说法正确的是()A.密立根利用电场力和重力平衡的方法,测得了带电体带的最小电荷量B.密立根利用电场力和重力平衡的方法,推测出了带电体带的最小电荷量C.密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D.密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一解析:密立根“油滴实验”是利用喷雾的方法,在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡,推算出每个小液滴带的电荷量都是元电荷的整数倍,带电体带的电荷量不是连续的,而是量子化的,并且电子带的电荷量也为元电荷,带负电。故正确选项为B。答案:B7.汤姆生1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比),其实验原理如图所示。电子流平行于极板射入,极板P、P'间同时存在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时,电子流不会发生偏转;极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时,电子流穿出平行板电容器时的偏向角θ=rad。已知极板长L=×10-2m,电场强度大小为E=×104V/m,磁感应强度大小为B=×10-4T。求电子比荷。解析:无偏转时,洛伦兹力和电场力平衡,则eE=evB只存在磁场时,有evB=m,由几何关系r=,偏转角很小时,r≈联立上述公式并代入数据得电子的比荷≈×1011C/kg。答案:×1011C/kg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最小单位的观点。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,水平射入长度为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间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场,电子将向上偏转;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,电子向下偏转,偏转角为α,试根据L、E、B和α,求出电子的比荷。解析:当加上一匀强磁场电子不发生偏转时,则满足eE=Bev。去掉电场,只在磁场作用下电子向下偏转,偏转角为α,则有evB=。如图所示,由几何关系得L=Rsinα。解得答案:年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”,如图所示。质量为m的带负电的油滴,静止于水平放置的带电平行金属板间,设油滴的密度为ρ,空气密度为ρ',试求:两板间电场强度最大值的表达式。解析:设油滴的体积为V,所带电荷量为电子电荷量的整数倍,设为ne。对油滴受力分析如图所示,由平衡条件得G=mg=F电+F浮,F电=Ene,F浮=ρ'gV,m=ρV,由以上各式得E=,当n=1时,电场强度E最大,Emax=。答案:(建议用时:30分钟)1.(多选)下列说法正确的是()A.电子是原子核的组成部分B.电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的C.电子电荷量的数值约为×10-19CD.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷解析:电子是原子的组成部分,电子的发现说明原子是可以再分的。电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷,也叫荷质比。答案:BC2.如图是阴极射线管示意图。接通电源后,阴极射线由阴极沿x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轴正方向解析:若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y轴正方向,B正确;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z轴正方向。答案:B3.(多选)关于电子的发现,下列叙述中正确的是()A.电子的发现,说明原子是由电子和原子核组成的B.电子的发现,说明原子具有一定的结构C.电子是第一种被人类发现的微观粒子D.电子的发现,比较好地解释了物体的带电现象解析:发现电子之前,人们认为原子是不可再分的最小粒子,电子的发现,说明原子有一定的结构,B正确;电子是人类发现的第一种微观粒子,C正确;物体带电的过程,就是电子的得失和转移的过程,D正确。答案:BCD4.(多选)下列是某实验小组测得的一组电荷量,哪些是符合事实的()A.+3×10-19C B.+×10-19C 解析:电荷是量子化的,任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。×10-19C是目前为止自然界中最小的电荷量,故B、D正确。答案:BD5.(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子,因此被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是()A.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B.汤姆孙通过光电效应的研究,发现了电子C.电子的质量是质子质量的1836倍D.汤姆孙通过对不同材料作阴极发出的射线进行研究,并研究光电效应等现象,说明了电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元解析:汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究,发现均为同一种相同的粒子——电子,电子是构成物质的基本单元,它的质量远小于质子的质量。答案:AD6.(多选)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辉光放电现象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.阴极射线沿直线传播,但在电场、磁场中偏转解析:阴极射线是原子受激发射出的电子;碰到荧光物质时,能使荧光物质发光,阴极射线(即电子流)在电场和磁场中会发生偏转。答案:BD7.(多选)如图所示的阴极射线管,无偏转电场时,电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大M1、M2之间的电势差,则()A.在荧屏上的亮斑向上移动B.在荧屏上的亮斑向下移动C.偏转电场对电子做的功增大D.偏转电场的电场强度减小解析:设电子由加速电场加速后的速度为v,电子在加速电场中运动过程,由动能定理得,eU1=mv2,解得v=,偏转电场的电场强度E=,电子进入偏转电场后做匀变速曲线运动,沿极板方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,a=,L=vt,vy=at,y=at2,电子刚离开偏转电场时偏转角的正切为tanα=,电场对电子做的功W=eEy,电子离开偏转电场时的偏转角α随偏转电压的增大而增大,如果只逐渐增大M1M2之间的电势差U2,偏转电场的电场强度增大,在荧屏上的亮斑向上移动,电场力做的功增大,故A、C两项正确。答案:AC8.如图甲从阴极发射出来的电子束,在阴极和阳极间的高电压作用下,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示出电子束运动的径迹。若把射线管放在如图乙蹄形磁铁的两极间,阴极接高压电源负极,阳极接高压电源正极,关于荧光屏上显示的电子束运动的径迹,下列说法正确的是()A.电子束向上弯曲B.电子束沿直线前进C.电子束向下弯曲D.电子的运动方向与磁场方向无关解析:因为左边是阴极,右边是阳极,所以电子在阴极管中的运动方向是左到右,产生的电流方向是右到左(注意是电子带负电),根据左手定则,四指指向左,手掌对向N极(就是这个角度看过去指向纸面向里),此时大拇指指向下面,所以电子在洛伦兹力作用下轨迹向下偏转,故A、B错误,C正确;根据左手定则可知,磁场的方向会影响洛伦兹力的方向,从而会影响运动方向,故D错误。答案:C9.电子所带的电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量,发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根实验的原理如图所示,A、B是两块平行放置的水平金属板,A板带正电,B板带负电。从喷雾器喷嘴中喷出的小油滴落到A、B两板之间的电场中,小油滴由于摩擦而带负电,调节A、B两板间的电压,可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是×105N/C,油滴半径是×10-4cm,油的密度是g/cm3,求油滴所带的电荷量,这个电荷量是电子电荷量的多少倍?密立根油滴实验解析:小油滴质量m=ρV=ρ·πr3,①由题意知mg=Eq。②由①②两式可得q=,代入数据得q≈×10-19C,小油滴所带电荷量q为电子电荷量e的倍数n=≈5。答案:5倍10.带电粒子的比荷是一个重要的物理量。某中学物理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。(1)他们的主要实验步骤如下:A.首先在两极板M1、M2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,在荧屏的正中心处观察到一个亮点;B.在M1M2两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,使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移,直到荧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