2024-2025学年高中物理第十八章原子结构1电子的发现课后作业含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE6电子的发觉时间：45分钟一、选择题(1～4题为单选，5～6题为多选)1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(C)A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子 D．阴极射线本质是X射线解析：阴极射线是原子受激放射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在探讨阴极射线过程中的一些假设，是错误的．2．已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是(B)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变更方向D．阴极射线通过磁场方向可能发生变更解析：因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X射线不产生作用力，故选项B正确．3．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线粒子将(D)A．向纸内偏转 B．向纸外偏转C．向下偏转 D．向上偏转解析：由题目条件不难推断阴极射线所在处磁场垂直纸面对外，阴极射线从负极射出，由左手定则可判定阴极射线粒子(电子)向上偏转．4．密立根油滴试验原理如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是(C)A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为eq\f(mg,U)C．增大场强，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不肯定是电子电荷量的整数倍解析：带电油滴在两板间静止时，电场力向上，应带负电，A错；qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B项错误；当E变大时，qE变大，合力向上，油滴向上运动，任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D项错．5．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的试验探讨发觉(AD)A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B．阴极射线在磁场中受力状况跟正电荷受力状况相同C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D．汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量解析：阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确．由于电子带负电，所以其在磁场中受力状况与正电荷不同，B错误．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误．在汤姆孙试验证明阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确．6．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光屏中心形成亮斑．假如只渐渐增大M1M2之间的电势差，则下列说法正确的是(AC)A．在荧光屏上的亮斑向上移动B．在荧光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，由动能定理得eU1＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2eU1,m)).水平方向有L＝vt竖直方向有a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eE,m)＝eq\f(eU2,md)vy＝at电子刚离开偏转电场时的偏转角正切值为tanα＝eq\f(vy,v)由以上各式解得tanα＝eq\f(U2L,2U1d)，即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．假如只渐渐增大M1M2之间的电势差U2，在荧光屏上的亮斑向上移动，故选项A正确，B错误；电子离开偏转电场时的偏转量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2L2,2mv2d)，假如只渐渐增大M1M2之间的电势差U2，电子离开偏转电场时的偏转量将增大．偏转电场对电子做的功W＝e·E·y，偏转量越大，静电力做的功越多，故选项C正确；偏转电场的电场强度E＝eq\f(U2,d)，所以假如只渐渐增大M1M2之间的电势差U2，偏转电场的电场强度增大，故选项D错误．二、非选择题7.密立根试验的原理如图所示，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，调整A、B两板间的电压，可使小油滴受到的静电力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/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？(π取3.14，e取1.6×10－19C)答案：8.02×10－19C5解析：小油滴质量为m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3由题意得mg＝Eq联立解得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4×3.14×1.64×10－63×9.8,3×1.92×105)C≈8.02×10－19C.小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为n＝eq\f(q,e)＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5(倍)．8.如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充溢了垂直于纸面对里、磁感应强度为B的匀强磁场，一束阴极射线从图中A点以速度v0垂直磁场射入，当射线离开磁场时，速度方向刚好变更了180°，不计电荷的重力，求射线的比荷．答案：eq\f(2v0,BR)解析：符合题目条件的运动轨迹如图所示，由几何关系得，射线在磁场中的旋转半径为圆形磁场区域半径的一半，即eq\f(R,2)＝eq\f(mv0,qB)由此得射线的比荷为eq\f(q,m)＝eq\f(2v0,BR).9．如图，为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为d，油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电，油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动．已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，已测量出油滴的直径为D(油滴可看作球体，球体体积公式V＝eq\f(1,6)πD3)，重力加速度为g.(1)设油滴受到的气体的阻力F＝kv，其中k为阻力系数，求k的大小．(2)求油滴所带电荷量．答案：(1)eq\f(πρD3g,6v1)(2)eq\f(ρπD3gdv1＋v2,6Uv1)解析：(1)油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有kv1＝mgm＝ρV＝eq\f(