高中物理 2.1 电子的发现与汤姆孙模型规范训练 鲁科版选修3-5

第2章原子结构第1节电子的发现与汤姆孙模型(时间：60分钟)考查知识点及角度难度及题号基础中档稍难阴极射线及气体导电1、2、3、4、56、7带电粒子比荷的测定8、9、101112综合提升1314知识点一阴极射线及气体导电1．关于阴极射线，下列说法正确的是 ()．A．阴极射线带负电B．阴级射线带正电C．阴级射线的比荷比氢原子的比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析由阴极射线在电场中的偏转方向可判断其带负电，A对；汤姆孙用实验测定，阴极射线的比荷是氢原子比荷的近两千倍，C对．答案AC2．关于空气导电性能，下列说法正确的是 ()．A．空气导电，因为空气分子中有的带正电荷，有的带负电荷，在强电场作用下向相反方向运动的结果B．空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果C．空气密度越大，导电性能越好D．空气密度变得稀薄，容易发出辉光解析空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电性能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，正确答案B、D.答案BD3．下列现象中与阴极射线所含粒子相同的是 ()．A．光电效应中射出的粒子B．β射线包含的粒子C．热离子发射效应中的粒子D．热辐射包含的粒子解析光电效应中射出的粒子，β射线包含的粒子，热离子发射效应中的粒子，和阴极射线中所含粒子一样，都是电子．但热辐射中辐射出的是光子．答案ABC4．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是 ()．A．任何物质中均有电子B．不同的物质中具有不同的电子C．电子质量是质子质量的1836倍D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元解析汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种粒子——即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量；由此可知A、D正确，B、C错误．答案AD5．观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用 ()．A．使管内气体电离B．使管内产生阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使电子加速解析在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，通过高电压对电子加速获得能量，与玻璃发生撞击而产生荧光．故D正确．答案D6．某大功率用电器在开关切断瞬间，开关处有电火花，其正确解释是()．A．因为空气是良导体，电火花是空气放电形成的B．开关两端产生的高电压，使空气电离放电C．为避免产生电火花，可把开关浸在绝缘油中D．以上说法均不对解析由于通常状态下空气是绝缘体，A错；空气在强电场作用下电离形成导体而导电，故B对、C对．答案BC图2－1－107．如图2－1－10所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()．图2－1－10A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转解析由题目条件不难判断阴级射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极端射出，由左手定则，可判定阴极射线(电子)向上偏转．答案D知识点二带电粒子的比荷的测定8．(·上海市金山区期末考试)1913年美国科学家密立根通过油滴实验()．A．发现了中子B．发现了电子C．测出了中子的质量D．测出了电子的电荷量解析密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量．答案D9．汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子，从而说明原子内部有复杂的结构．密立根通过油滴实验测定了电子的________，而且揭示出了带电物体所带的电荷是________．答案电荷量量子化的图2－1－1110．(·天津市大港一中高三月考)密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图2－1－11所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________．图2－1－11解析由平衡条件得mg＝qeq\f(U,d)，解得q＝eq\f(mgd,U).答案eq\f(mgd,U)图2－1－1211．如图2－1－12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，求该离子的比荷eq\f(q,m).图2－1－12解析离子在电场中qU＝eq\f(1,2)mv2 ①离子在磁场中Bqv＝meq\f(v2,R) ②2R＝a ③解①②③得eq\f(q,m)＝eq\f(8U,B2a2).答案eq\f(8U,B2a2)12．1897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2－1－13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，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)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2－1－13(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)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＝Bev.当电子在D、E间的磁场中偏转时有Bev＝eq\f(mv2,r)，同时又有：L＝r·sinθ，可得：eq\f(e,m)＝eq\f(Esinθ,B2L).答案(1)垂直纸面向里(2)eq\f(Esinθ,B2L)图2－1－1413．如图2－1－14所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场()．图2－1－14A．增大电场强度E，减小磁感应强度BB．减小加速电压U，增大电场强度EC．适当地加大加速电压UD．适当地减小电场强度E解析正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力f＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE＝qvB，则应使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，减小电场力的途径是减小场强E.选项C、D正确．答案CD14．一个半径为1.64×10－4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92×105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？(已知油的密度为0.851×103kg解析油滴体积V＝eq\f(4,3)πr3＝eq\f(4,3)×3.14×(1.64×10－4×10－2)3m3＝1.