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(shí)作業(yè)10電子的發(fā)現(xiàn)1．下面對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)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(yáng)兩極間加有電壓，就會(huì)有陰極射線產(chǎn)生C．陰極射線可以穿透薄鋁片，這說(shuō)明它是電磁波D．陰陽(yáng)兩極間加有高壓時(shí)，電場(chǎng)很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫(kù)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(cuò)誤；只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源負(fù)極時(shí)，陰極中的電子才會(huì)受到足夠大的庫(kù)侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，B錯(cuò)誤，D正確；陰極射線可以穿透薄鋁片，可能是電磁波，也可能是更小的粒子，C錯(cuò)誤。答案：D2．如果陰極射線像X射線一樣，則下列說(shuō)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(chǎng)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)能夠改變方向D．陰極射線通過磁場(chǎng)時(shí)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(chǎng)、磁場(chǎng)時(shí)不受力的作用，不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速，B正確。答案：B3．如圖10－1所示，在陰極射線管正下方平行放一通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，則陰極射線將()圖10－1A．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) B．向紙外偏轉(zhuǎn)C．向下偏轉(zhuǎn) D．向上偏轉(zhuǎn)解析：根據(jù)安培定則可知長(zhǎng)直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，電子從負(fù)極射出向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知陰極射線(本質(zhì)是電子流)將向上偏轉(zhuǎn)，故D選項(xiàng)正確。答案：D4．關(guān)于電荷量下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．物體的帶電荷量可以是任意值B．物體的帶電荷量只能是某些值C．物體的帶電荷量的最小值為×10－19D．一個(gè)物體帶×10－9C的正電荷，這是它失去了×1010解析：物體所帶的電荷量是量子化的，它只能是電子電荷量e＝×10－19C答案：A5.如圖10－2所示為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽(yáng)極，A、K間電壓為U，電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出的速度大小為v，下面的說(shuō)法中正確的是()圖10－2A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)?vB．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)C．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)D．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v解析：由eU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2eU,m))，電子速度與A、K間距無(wú)關(guān)。當(dāng)電壓減半時(shí)，速度變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v。答案：D6．1897年，物理學(xué)家湯姆孫正式測(cè)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(diǎn)。因此，湯姆孫的實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一。在實(shí)驗(yàn)中，湯姆孫采用了如圖10－3所示的陰極射線管，從電子槍C射出來(lái)的電子經(jīng)過A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的D、E平行板間，接著在熒光屏F的中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、E間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、E電場(chǎng)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(chǎng)(圖中未畫出)熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：圖10－3(1)說(shuō)明圖中磁場(chǎng)沿什么方向；(2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的比荷。解析：(1)根據(jù)題意，在D、E區(qū)加上磁場(chǎng)時(shí)，電子受到的洛倫茲力應(yīng)向下，由左手定則可判斷，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。(2)當(dāng)電子在D、E間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有eE＝evB當(dāng)電子僅在D、E間的磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，有evB＝eq\f(mv2,r)，同時(shí)又有L＝rsinθ，如圖所示，可得eq\f(e,m)＝eq\f(Esinθ,B2L)。答案：(1)垂直紙面向里(2)eq\f(Esinθ,B2L)7.電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個(gè)最小電量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電量就是電子所帶的電量。密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖10－4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。從噴霧器噴出的小油滴落到A、B兩板之間的電場(chǎng)中，小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，當(dāng)調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓為U時(shí)，可使油滴勻速下降。已知油滴可看成球體，密度為ρ，下降的速度大小為v，受到空氣的阻力f＝kπr2v，k為比例系數(shù)，r為油滴的大圓半徑，兩極板間距離為d，重力加速度為g，則帶電油滴的帶電量是多大？圖10－4解析：油滴受三個(gè)力作用：重力、庫(kù)侖力和空氣阻力，因油滴勻速下降，三力平衡，有mg＝qeq\f(U,d)＋f，將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．電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個(gè)最小電量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電量就是電子所帶的電量。密立根實(shí)驗(yàn)的原理如圖10－5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。從噴霧器嘴噴出的小油滴落到A、B兩板之間的電場(chǎng)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(chǎng)力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場(chǎng)強(qiáng)度是×105N/C，油滴半徑是×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3圖10－5解析：小油滴質(zhì)量m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由題意知mg＝Eq ②由①②兩式可得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f×103kg/m3·4π×××10－6)3,3××105)C＝×10－19C小油滴所帶電量q是電子電量e的eq\f×10－19,×10－19)＝5倍。答案：×10－19C9．帶電粒子的荷質(zhì)比eq\f(q,m)是一個(gè)重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實(shí)驗(yàn)裝置如圖10－6所示。圖10－6①他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，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(gè)亮點(diǎn)；B．在M1、M2兩極板間加合適的電場(chǎng)，加極性如圖10－6所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒屏下方偏移，直到熒屏上恰好看不見亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓為U，請(qǐng)問本步驟的目的是什么？C．保持步驟B中的電壓U不變，對(duì)M1、M2區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B，使熒屏正中心處重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問外加磁場(chǎng)的方向如何？②根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們正確地推算出電子的荷質(zhì)比與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為eq\f(q,m)＝eq\f(U,B2d2)。一位同學(xué)說(shuō)，這表明電子的荷質(zhì)比大小將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？為什么？解析：①B.使電子剛好落在正極板的近熒屏端邊緣，利用已知量表達(dá)q/m。C．垂直電場(chǎng)方向向外(垂直紙面向外)。②說(shuō)法不正確，電子的荷質(zhì)比是電子的固有參數(shù)。10．如圖10－7所示為測(cè)量某種離子的比荷的裝置。讓中性氣體分子進(jìn)入電離室A，在那里被電離成離子。這些離子從電離室的小孔飄出，從縫S1進(jìn)入加速電場(chǎng)被加速，然后讓離子從縫S2垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上的P點(diǎn)，已知加速電壓為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度不計(jì)，