高中物理人教版5第十八章原子结构1电子的发现

课时作业10电子的发现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；阴极射线可以穿透薄铝片，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C错误。答案：D2．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，B正确。答案：B3．如图10－1所示，在阴极射线管正下方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()图10－1A．向纸内偏转 B．向纸外偏转C．向下偏转 D．向上偏转解析：根据安培定则可知长直导线下方的磁场方向垂直纸面向外，电子从负极射出向右运动，由左手定则可知阴极射线(本质是电子流)将向上偏转，故D选项正确。答案：D4．关于电荷量下列说法错误的是()A．物体的带电荷量可以是任意值B．物体的带电荷量只能是某些值C．物体的带电荷量的最小值为×10－19D．一个物体带×10－9C的正电荷，这是它失去了×1010解析：物体所带的电荷量是量子化的，它只能是电子电荷量e＝×10－19C答案：A5.如图10－2所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v，下面的说法中正确的是()图10－2A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(\r(2),2)v解析：由eU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2eU,m))，电子速度与A、K间距无关。当电压减半时，速度变为eq\f(\r(2),2)v。答案：D6．1897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10－3所示的阴极射线管，从电子枪C射出来的电子经过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的中心出现荧光斑。若在D、E间加上方向向下，场强为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(图中未画出)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θ，试解决下列问题：图10－3(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷。解析：(1)根据题意，在D、E区加上磁场时，电子受到的洛伦兹力应向下，由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里。(2)当电子在D、E间做匀速直线运动时，有eE＝evB当电子仅在D、E间的磁场中发生偏转时，有evB＝eq\f(mv2,r)，同时又有L＝rsinθ，如图所示，可得eq\f(e,m)＝eq\f(Esinθ,B2L)。答案：(1)垂直纸面向里(2)eq\f(Esinθ,B2L)7.电子所带电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量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍。这个最小电量就是电子所带的电量。密立根实验的原理如图10－4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，当调节A、B两板间的电压为U时，可使油滴匀速下降。已知油滴可看成球体，密度为ρ，下降的速度大小为v，受到空气的阻力f＝kπr2v，k为比例系数，r为油滴的大圆半径，两极板间距离为d，重力加速度为g，则带电油滴的带电量是多大？图10－4解析：油滴受三个力作用：重力、库仑力和空气阻力，因油滴匀速下降，三力平衡，有mg＝qeq\f(U,d)＋f，将m＝ρ·eq\f(4,3)πr3，f＝kπr2v代入，得q＝eq\f(πr2d(4ρrg－3kv),3U)。答案：eq\f(πr2d(4ρrg－3kv),3U)8．电子所带电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量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍。这个最小电量就是电子所带的电量。密立根实验的原理如图10－5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。从喷雾器嘴喷出的小油滴落到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0.851g/cm3图10－5解析：小油滴质量m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由题意知mg＝Eq ②由①②两式可得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f×103kg/m3·4π×××10－6)3,3××105)C＝×10－19C小油滴所带电量q是电子电量e的eq\f×10－19,×10－19)＝5倍。答案：×10－19C9．带电粒子的荷质比eq\f(q,m)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，以求得电子的荷质比，实验装置如图10－6所示。图10－6①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M1、M2两极板间加合适的电场，加极性如图10－6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，请问本步骤的目的是什么？C．保持步骤B中的电压U不变，对M1、M2区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧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荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为eq\f(q,m)＝eq\f(U,B2d2)。一位同学说，这表明电子的荷质比大小将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？解析：①B.使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘，利用已知量表达q/m。C．垂直电场方向向外(垂直纸面向外)。②说法不正确，电子的荷质比是电子的固有参数。10．如图10－7所示为测量某种离子的比荷的装置。让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子。这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速，然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点，已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计，