高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn) 課時訓(xùn)練10電子的發(fā)現(xiàn)

課時訓(xùn)練10電子的發(fā)現(xiàn)題組一陰極射線1.下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是()A.陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光而產(chǎn)生的B.只要陰陽兩極間加有電壓,就會有陰極射線產(chǎn)生C.陰極射線可以穿透薄鋁片,這說明它是電磁波D.陰陽兩極間加有高壓時,電場很強(qiáng),陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰極解析:陰極射線是由陰極直接發(fā)出的,A錯誤;只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源負(fù)極時,陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線,B錯誤,D正確;可以穿透薄鋁片的,可能是電磁波,也可能是更小的粒子,C錯誤。答案:D2.(多選)關(guān)于陰極射線的性質(zhì),判斷正確的是()A.陰極射線帶負(fù)電B.陰極射線帶正電C.陰極射線的比荷比氫離子的比荷大D.陰極射線的比荷比氫離子的比荷小解析:湯姆孫通過實驗證實,陰極射線是帶負(fù)電的粒子流;陰極射線所帶的電荷量與氫離子相同,但質(zhì)量比氫離子小得多,所以它的比荷比氫離子的比荷大。答案:AC3.如果陰極射線像X射線一樣,則下列說法正確的是()A.陰極射線管內(nèi)的高電壓能夠?qū)ζ浼铀俣黾幽芰緽.陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場能夠改變方向D.陰極射線通過磁場時方向可能發(fā)生改變解析:X射線是電磁波,不帶電,通過電場、磁場時不受力的作用,不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速,選項B正確。答案:B4.陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動的粒子流。若在如圖所示的陰極射線管中部加上豎直向上的勻強(qiáng)電場,陰極射線將向(選填“外”“里”“上”或“下”)偏轉(zhuǎn);若使陰極射線不偏轉(zhuǎn),可在勻強(qiáng)電場區(qū)域再加一大小合適、方向垂直紙面向(選填“外”或“里”)的勻強(qiáng)磁場。

解析:陰極射線帶負(fù)電,在豎直向上的勻強(qiáng)電場中受向下的靜電力作用,將向下偏轉(zhuǎn);要使陰極射線不偏轉(zhuǎn),應(yīng)使其再受一豎直向上的洛倫茲力與庫侖力平衡,由左手定則可判斷磁場方向垂直紙面向外。答案:下外題組二電子的發(fā)現(xiàn)5.(多選)關(guān)于電荷量,下列說法中正確的是()A.物體所帶電荷量可以是任意值B.物體所帶電荷量只能是某些值C.物體所帶電荷量的最小值為×10-19CD.一個物體帶×10-9C的正電荷,這是它失去了×1010個電子的緣故解析:電荷量是量子化的,即物體帶的電荷量只能是某一最小電荷量的整數(shù)倍,這一最小電荷量是×10-19C,A錯誤,B、C正確;物體帶正電,是由于它失去了帶負(fù)電的電子,D正確。答案:BCD6.關(guān)于密立根“油滴實驗”,下列說法正確的是()A.密立根利用電場力和重力平衡的方法,測得了帶電體帶的最小電荷量B.密立根利用電場力和重力平衡的方法,推測出了帶電體帶的最小電荷量C.密立根利用磁偏轉(zhuǎn)的知識推測出了電子的電荷量D.密立根“油滴實驗”直接驗證了電子的質(zhì)量不足氫離子質(zhì)量的千分之一解析:密立根“油滴實驗”是利用噴霧的方法,在已知小液滴質(zhì)量的前提下利用電場力和小液滴的重力平衡,推算出每個小液滴帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,帶電體帶的電荷量不是連續(xù)的,而是量子化的,并且電子帶的電荷量也為元電荷,帶負(fù)電。故正確選項為B。答案:B7.湯姆生1897年用陰極射線管測量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比),其實驗原理如圖所示。電子流平行于極板射入,極板P、P'間同時存在勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B時,電子流不會發(fā)生偏轉(zhuǎn);極板間只存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B時,電子流穿出平行板電容器時的偏向角θ=rad。已知極板長L=×10-2m,電場強(qiáng)度大小為E=×104V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=×10-4T。求電子比荷。解析:無偏轉(zhuǎn)時,洛倫茲力和電場力平衡,則eE=evB只存在磁場時,有evB=m,由幾何關(guān)系r=,偏轉(zhuǎn)角很小時,r≈聯(lián)立上述公式并代入數(shù)據(jù)得電子的比荷≈×1011C/kg。答案:×1011C/kg年,物理學(xué)家湯姆孫正式測定了電子的比荷,打破了原子是不可再分的最小單位的觀點。因此,湯姆孫的實驗是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實驗之一。在實驗中,湯姆孫采用了如圖所示的陰極射線管,從電子槍C出來的電子經(jīng)過A、B間的電場加速后,水平射入長度為L的D、E平行板間,接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、E間加上方向向下、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,電子將向上偏轉(zhuǎn);如果再利用通電線圈在D、E電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫),熒光斑恰好回到熒光屏中心,接著再去掉電場,電子向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為α,試根據(jù)L、E、B和α,求出電子的比荷。解析:當(dāng)加上一勻強(qiáng)磁場電子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時,則滿足eE=Bev。去掉電場,只在磁場作用下電子向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為α,則有evB=。如圖所示,由幾何關(guān)系得L=Rsinα。解得答案:年美國物理學(xué)家密立根做了測定電子電荷量的著名實驗——“油滴實驗”,如圖所示。質(zhì)量為m的帶負(fù)電的油滴,靜止于水平放置的帶電平行金屬板間,設(shè)油滴的密度為ρ,空氣密度為ρ',試求:兩板間電場強(qiáng)度最大值的表達(dá)式。解析:設(shè)油滴的體積為V,所帶電荷量為電子電荷量的整數(shù)倍,設(shè)為ne。對油滴受力分析如圖所示,由平衡條件得G=mg=F電+F浮,F電=Ene,F浮=ρ'gV,m=ρV,由以上各式得E=,當(dāng)n=1時,電場強(qiáng)度E最大,Emax=。答案:(建議用時:30分鐘)1.(多選)下列說法正確的是()A.電子是原子核的組成部分B.電子電荷的精確測定最早是由密立根通過著名的“油滴實驗”實現(xiàn)的C.電子電荷量的數(shù)值約為×10-19CD.電子質(zhì)量與電荷量的比值稱為電子的比荷解析:電子是原子的組成部分,電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的。電子的電荷量與質(zhì)量的比值稱為電子的比荷,也叫荷質(zhì)比。答案:BC2.如圖是陰極射線管示意圖。接通電源后,陰極射線由陰極沿x軸方向射出,在熒光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn),在下列措施中可采用的是()A.加一磁場,磁場方向沿z軸負(fù)方向B.加一磁場,磁場方向沿y軸正方向C.加一電場,電場方向沿z軸負(fù)方向D.加一電場,電場方向沿y軸正方向解析:若加磁場,由左手定則可知,所加磁場方向沿y軸正方向,B正確;若加電場,因電子向下偏轉(zhuǎn),則電場方向沿z軸正方向。答案:B3.(多選)關(guān)于電子的發(fā)現(xiàn),下列敘述中正確的是()A.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子是由電子和原子核組成的B.電子的發(fā)現(xiàn),說明原子具有一定的結(jié)構(gòu)C.電子是第一種被人類發(fā)現(xiàn)的微觀粒子D.電子的發(fā)現(xiàn),比較好地解釋了物體的帶電現(xiàn)象解析:發(fā)現(xiàn)電子之前,人們認(rèn)為原子是不可再分的最小粒子,電子的發(fā)現(xiàn),說明原子有一定的結(jié)構(gòu),B正確;電子是人類發(fā)現(xiàn)的第一種微觀粒子,C正確;物體帶電的過程,就是電子的得失和轉(zhuǎn)移的過程,D正確。答案:BCD4.(多選)下列是某實驗小組測得的一組電荷量,哪些是符合事實的()A.+3×10-19C B.+×10-19C 解析:電荷是量子化的,任何帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍?！?0-19C是目前為止自然界中最小的電荷量,故B、D正確。答案:BD5.(多選)1897年英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,因此被稱為“電子之父”,下列關(guān)于電子的說法正確的是()A.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運(yùn)動得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論,并求出了陰極射線的比荷B.湯姆孫通過光電效應(yīng)的研究,發(fā)現(xiàn)了電子C.電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D.湯姆孫通過對不同材料作陰極發(fā)出的射線進(jìn)行研究,并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)象,說明了電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元解析:湯姆孫對不同材料的陰極發(fā)出的射線進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)均為同一種相同的粒子——電子,電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元,它的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量。答案:AD6.(多選)關(guān)于陰極射線,下列說法正確的是()A.陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電的輝光放電現(xiàn)象B.陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的電子流C.陰極射線是組成物體的原子D.陰極射線沿直線傳播,但在電場、磁場中偏轉(zhuǎn)解析:陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子;碰到熒光物質(zhì)時,能使熒光物質(zhì)發(fā)光,陰極射線(即電子流)在電場和磁場中會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。答案:BD7.(多選)如圖所示的陰極射線管,無偏轉(zhuǎn)電場時,電子束加速后打到熒屏中央形成亮斑。如果只逐漸增大M1、M2之間的電勢差,則()A.在熒屏上的亮斑向上移動B.在熒屏上的亮斑向下移動C.偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功增大D.偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度減小解析:設(shè)電子由加速電場加速后的速度為v,電子在加速電場中運(yùn)動過程,由動能定理得,eU1=mv2,解得v=,偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E=,電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后做勻變速曲線運(yùn)動,沿極板方向做勻速直線運(yùn)動,沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,a=,L=vt,vy=at,y=at2,電子剛離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角的正切為tanα=,電場對電子做的功W=eEy,電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角α隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大,如果只逐漸增大M1M2之間的電勢差U2,偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度增大,在熒屏上的亮斑向上移動,電場力做的功增大,故A、C兩項正確。答案:AC8.如圖甲從陰極發(fā)射出來的電子束,在陰極和陽極間的高電壓作用下,轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光,可以顯示出電子束運(yùn)動的徑跡。若把射線管放在如圖乙蹄形磁鐵的兩極間,陰極接高壓電源負(fù)極,陽極接高壓電源正極,關(guān)于熒光屏上顯示的電子束運(yùn)動的徑跡,下列說法正確的是()A.電子束向上彎曲B.電子束沿直線前進(jìn)C.電子束向下彎曲D.電子的運(yùn)動方向與磁場方向無關(guān)解析:因為左邊是陰極,右邊是陽極,所以電子在陰極管中的運(yùn)動方向是左到右,產(chǎn)生的電流方向是右到左(注意是電子帶負(fù)電),根據(jù)左手定則,四指指向左,手掌對向N極(就是這個角度看過去指向紙面向里),此時大拇指指向下面,所以電子在洛倫茲力作用下軌跡向下偏轉(zhuǎn),故A、B錯誤,C正確;根據(jù)左手定則可知,磁場的方向會影響洛倫茲力的方向,從而會影響運(yùn)動方向,故D錯誤。答案:C9.電子所帶的電荷量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實驗測得的。他測定了數(shù)千個帶電油滴的電荷量,發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個最小電荷量的整數(shù)倍。這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實驗的原理如圖所示,A、B是兩塊平行放置的水平金屬板,A板帶正電,B板帶負(fù)電。從噴霧器噴嘴中噴出的小油滴落到A、B兩板之間的電場中,小油滴由于摩擦而帶負(fù)電,調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓,可使小油滴受到的電場力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場強(qiáng)度是×105N/C,油滴半徑是×10-4cm,油的密度是g/cm3,求油滴所帶的電荷量,這個電荷量是電子電荷量的多少倍?密立根油滴實驗解析:小油滴質(zhì)量m=ρV=ρ·πr3,①由題意知mg=Eq。②由①②兩式可得q=,代入數(shù)據(jù)得q≈×10-19C,小油滴所帶電荷量q為電子電荷量e的倍數(shù)n=≈5。答案:5倍10.帶電粒子的比荷是一個重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運(yùn)動軌跡的影響,以求得電子的比荷,實驗裝置如圖所示。(1)他們的主要實驗步驟如下:A.首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場、磁場,開啟陰極射線管電源,發(fā)射的電子束從兩極板中央通過,在熒屏的正中心處觀察到一個亮點;B.在M1M2兩極板間加合適的電場:加極性如圖所示的電壓,并逐步調(diào)節(jié)增大,使熒屏上的亮點逐漸向熒屏下方偏移,直到熒屏上恰好看不見亮點為止,記下此時外加電壓為U。請問本步驟的目的