高中物理 2.1 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型規(guī)范訓練 魯科版選修3-5

第2章原子結(jié)構(gòu)第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型(時間：60分鐘)考查知識點及角度難度及題號基礎中檔稍難陰極射線及氣體導電1、2、3、4、56、7帶電粒子比荷的測定8、9、101112綜合提升1314知識點一陰極射線及氣體導電1．關于陰極射線，下列說法正確的是 ()．A．陰極射線帶負電B．陰級射線帶正電C．陰級射線的比荷比氫原子的比荷大D．陰極射線的比荷比氫原子的比荷小解析由陰極射線在電場中的偏轉(zhuǎn)方向可判斷其帶負電，A對；湯姆孫用實驗測定，陰極射線的比荷是氫原子比荷的近兩千倍，C對．答案AC2．關于空氣導電性能，下列說法正確的是 ()．A．空氣導電，因為空氣分子中有的帶正電荷，有的帶負電荷，在強電場作用下向相反方向運動的結(jié)果B．空氣能夠?qū)щ?，是因為空氣分子在射線或強電場作用下電離的結(jié)果C．空氣密度越大，導電性能越好D．空氣密度變得稀薄，容易發(fā)出輝光解析空氣是由多種氣體組成的混合氣體，在正常情況下，氣體分子不帶電(顯中性)，是較好的絕緣體．但在射線、受熱及強電場作用下，空氣分子被電離，才具有導電性能，且空氣密度較大時，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負電荷重新復合，難以形成穩(wěn)定的放電電流，而電離后的自由電荷在稀薄氣體環(huán)境中導電性能更好，綜上所述，正確答案B、D.答案BD3．下列現(xiàn)象中與陰極射線所含粒子相同的是 ()．A．光電效應中射出的粒子B．β射線包含的粒子C．熱離子發(fā)射效應中的粒子D．熱輻射包含的粒子解析光電效應中射出的粒子，β射線包含的粒子，熱離子發(fā)射效應中的粒子，和陰極射線中所含粒子一樣，都是電子．但熱輻射中輻射出的是光子．答案ABC4．湯姆孫對陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，下列關于電子的說法正確的是 ()．A．任何物質(zhì)中均有電子B．不同的物質(zhì)中具有不同的電子C．電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D．電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元解析湯姆孫對不同材料的陰極發(fā)出的射線進行研究，均為同一種粒子——即電子，電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，它的質(zhì)量遠小于質(zhì)子質(zhì)量；由此可知A、D正確，B、C錯誤．答案AD5．觀察陰極射線的陰極射線管中的高電壓的作用 ()．A．使管內(nèi)氣體電離B．使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線C．使管內(nèi)障礙物的電勢升高D．使電子加速解析在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射出的電子流，通過高電壓對電子加速獲得能量，與玻璃發(fā)生撞擊而產(chǎn)生熒光．故D正確．答案D6．某大功率用電器在開關切斷瞬間，開關處有電火花，其正確解釋是()．A．因為空氣是良導體，電火花是空氣放電形成的B．開關兩端產(chǎn)生的高電壓，使空氣電離放電C．為避免產(chǎn)生電火花，可把開關浸在絕緣油中D．以上說法均不對解析由于通常狀態(tài)下空氣是絕緣體，A錯；空氣在強電場作用下電離形成導體而導電，故B對、C對．答案BC圖2－1－107．如圖2－1－10所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強電流的長直導線，則陰極射線將()．圖2－1－10A．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)解析由題目條件不難判斷陰級射線所在處磁場垂直紙面向外，電子從負極端射出，由左手定則，可判定陰極射線(電子)向上偏轉(zhuǎn)．答案D知識點二帶電粒子的比荷的測定8．(·上海市金山區(qū)期末考試)1913年美國科學家密立根通過油滴實驗()．A．發(fā)現(xiàn)了中子B．發(fā)現(xiàn)了電子C．測出了中子的質(zhì)量D．測出了電子的電荷量解析密立根通過油滴實驗精確測定了電子的電荷量．答案D9．湯姆孫通過測定組成陰極射線的粒子的比荷發(fā)現(xiàn)了電子，從而說明原子內(nèi)部有復雜的結(jié)構(gòu)．密立根通過油滴實驗測定了電子的________，而且揭示出了帶電物體所帶的電荷是________．答案電荷量量子化的圖2－1－1110．(·天津市大港一中高三月考)密立根油滴實驗進一步證實了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性．如圖2－1－11所示是密立根油滴實驗的原理示意圖，設小油滴的質(zhì)量為m，調(diào)節(jié)兩極板間的電勢差U，當小油滴懸浮不動時，測出兩極板間的距離為d.則可求出小油滴的電荷量q＝________．圖2－1－11解析由平衡條件得mg＝qeq\f(U,d)，解得q＝eq\f(mgd,U).答案eq\f(mgd,U)圖2－1－1211．如圖2－1－12所示為測量某種離子的比荷的裝置．讓中性氣體分子進入電離室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進入加速電場被加速．然后讓離子從縫S2垂直進入勻強磁場，最后打在底片上的P點．已知加速電壓為U，磁場的磁感應強度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進入電場時的速度不計，求該離子的比荷eq\f(q,m).圖2－1－12解析離子在電場中qU＝eq\f(1,2)mv2 ①離子在磁場中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，物理學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2－1－13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，場強為E的勻強電場，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強度為B的勻強磁場(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θ，試解決下列問題．圖2－1－13(1)說明圖中磁場沿什么方向．(2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的比荷．解析(1)磁場方向垂直紙面向里．(2)當電子在D、E間做勻速直線運動時有：eE＝Bev.當電子在D、E間的磁場中偏轉(zhuǎn)時有Bev＝eq\f(mv2,r)，同時又有：L＝r·sinθ，可得：eq\f(e,m)＝eq\f(Esinθ,B2L).答案(1)垂直紙面向里(2)eq\f(Esinθ,B2L)圖2－1－1413．如圖2－1－14所示，從正離子源發(fā)射的正離子經(jīng)加速電壓U加速后進入相互垂直的勻強電場E和勻強磁場B中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn)，要使此離子沿直線穿過電場()．圖2－1－14A．增大電場強度E，減小磁感應強度BB．減小加速電壓U，增大電場強度EC．適當?shù)丶哟蠹铀匐妷篣D．適當?shù)販p小電場強度E解析正離子進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場的區(qū)域中，受到的電場力F＝qE，方向向上，受到的洛倫茲力f＝qvB，方向向下，離子向上偏，說明了電場力大于洛倫茲力，要使離子沿直線運動，即qE＝qvB，則應使洛倫茲力增大或電場力減小，增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應強度B，減小電場力的途徑是減小場強E.選項C、D正確．答案CD14．一個半徑為1.64×10－4cm的帶負電的油滴，在電場強度等于1.92×105V/m的豎直向下的勻強電場中，如果油滴受到的電場力恰好與重力平衡，問：這個油滴帶有幾個電子的電荷？(已知油的密度為0.851×103kg解析油滴體積V＝eq\f(4,3)πr3＝eq\f(4,3)×3.14×(1.64×10－4×10－2)3m3＝1.