高中物理 第18章 第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)檢測試題 新人教版選修3-5

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第18章第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)檢測試題新人教版選修3-5"基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題)1．英國物理學(xué)家湯姆孫通過對(duì)陰極射線的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)()A．陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè)B．陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D．湯姆孫并未得出陰極射線粒子的電荷量答案：A解析：湯姆孫利用其設(shè)計(jì)的陰極射線管，并將不同的氣體充入管內(nèi)，用多種不同的金屬分別制成陰極，結(jié)果證明比荷大體相同，C錯(cuò)；湯姆孫和他的學(xué)生通過測量得知陰極射線的電荷量與氫離子的電荷量大小基本相同，D錯(cuò)；陰極射線帶負(fù)電，A對(duì)，B錯(cuò)。2．如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，則陰極射線將()A．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)答案：D解析：本題綜合考查電流產(chǎn)生的磁場、左手定則、陰極射線的產(chǎn)生和性質(zhì)。由題目條件不難判斷陰極射線所在處磁場垂直紙面向外，電子從負(fù)極端射出，由左手定則可判定陰極射線(電子)向上偏轉(zhuǎn)。3．1897年英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為“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(dòng)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(duì)不同材料做陰極發(fā)出的射線研究，并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)象，說明電子是原子的組成部分，是比原子更小的基本的物質(zhì)單元答案：AD解析：湯姆孫和他的學(xué)生測出陰極射線的電荷及比荷。二、非選擇題4．如圖所示，讓一束均勻的陰極射線垂直穿過正交的電磁場，選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場強(qiáng)度E，帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后撤去電場，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測得其半徑為R，求陰極射線中帶電粒子的比荷。答案：eq\f(q,m)＝eq\f(E,RB2)解析：因?yàn)閹щ娏Ｗ硬黄D(zhuǎn)，所以受到的電場力與洛倫茲力平衡，即qE＝qBv，所以v＝eq\f(E,B)撤去電場后，粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力qvB＝meq\f(v2,R)所以，其半徑為R＝mv/qB。所以eq\f(q,m)＝eq\f(E,RB2)。5．電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測得的。他測定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實(shí)驗(yàn)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，從噴霧器嘴噴出的小油滴，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1.92×105N/C，油滴半徑是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量。這個(gè)電荷量是電子電荷量的多少倍？(g取9.8m/s2答案：8.02×10－195倍解析：小油滴質(zhì)量，m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由題意知，mg－Eq＝0 ②由①②兩式可得：q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4π×9.8×1.64×10－63,3×1.92×105)C≈8.02×10－19小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為n＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5(倍)。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題)1．關(guān)于電荷的電荷量，下列說法錯(cuò)誤的是()A．電子的電荷量是由密立根油滴實(shí)驗(yàn)測得的B．物體所帶電荷量可以是任意值C．物體所帶電荷量最小值為1.6×10－19D．物體所帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍答案：B解析：密立根油滴實(shí)驗(yàn)測出了電子的電荷量為1.6×10－19C，并提出了電荷量子化的觀點(diǎn)，因而A、C對(duì)，B錯(cuò)；任何物體的電荷量都是e2．向熒光屏上看去，電子向我們飛來，在偏轉(zhuǎn)線圈中通過如圖所示的電流，電子的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)?)A．向上 B．向下C．向左 D．向右答案：A解析：根據(jù)安培定則，環(huán)形磁鐵右側(cè)為N極、左側(cè)為S極，在環(huán)內(nèi)產(chǎn)生水平向左的勻強(qiáng)磁場，利用左手定則可知，電子向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確。3．關(guān)于空氣的導(dǎo)電性能，下列說法正確的是()A．空氣導(dǎo)電，因?yàn)榭諝夥肿又杏械膸д姡械膸ж?fù)電，在強(qiáng)電場作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)B．空氣能夠?qū)щ?，是空氣分子在射線或強(qiáng)電場作用下電離的結(jié)果C．空氣密度越大，導(dǎo)電性能越好D．空氣密度變得越稀薄，越容易發(fā)出輝光答案：BD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、受熱或強(qiáng)電場作用下，空氣分子被電離，才具有導(dǎo)電功能，且空氣密度較大時(shí)，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負(fù)電荷重新復(fù)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空氣中導(dǎo)電性能更好，故選項(xiàng)B、D正確。4．如圖所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，則()A．導(dǎo)線中的電流由A流向BB．導(dǎo)線中的電流由B流向AC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)答案：BC解析：解答此題注意幾點(diǎn)：①陰極射線的粒子帶負(fù)電，由左手定則判斷管內(nèi)磁場垂直紙面向里。②由安培定則判定AB中電流的方向由B向A。③電流方向改變，管內(nèi)磁場方向改變，電子受力方向也改變，故C對(duì)。二、非選擇題5．如圖所示為測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)入加速電場被加速，然后讓離子從縫S2垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打在底片上的P點(diǎn)。已知加速電壓為U，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，縫S2與P之間的距離為a，離子從縫S1進(jìn)入電場時(shí)的速度不計(jì)。求該離子的比荷eq\f(q,m)。答案：eq\f(8U,B2a2)解析：設(shè)電子的電量為q，質(zhì)量為m，在加速電場U中加速的過程，根據(jù)動(dòng)能定理，有qU＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2qU,m))垂直進(jìn)入磁場后，電子受到的洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故有qvB＝eq\f(mv2,R)由題意又知：R＝eq\f(a,2)由以上各式整理可得電子的比荷為eq\f(q,m)＝eq\f(2U,B2R2)＝eq\f(8U,B2a2)6．在湯姆孫測陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G間加上方向向下，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G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，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：(1)說明陰極射線的電性；(2)說明圖中磁場沿什么方向；(3)根據(jù)L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。答案：(1)帶負(fù)電(2)垂直紙面向里(3)eq\f(q,m)＝eq\f(Esinθ,B2L)解析：(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，因此受電場力方向向上，又由于勻強(qiáng)電場方向向下，則電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射