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)訓(xùn)練10電子的發(fā)現(xiàn)

課時(shí)訓(xùn)練10電子的發(fā)現(xiàn)題組一陰極射線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,這說明它是電磁波D.陰陽兩極間加有高壓時(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)受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線,B錯(cuò)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(cuò)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(shí)驗(yàn)證實(shí),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(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,選項(xiàng)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(dòng)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(chǎng),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(chǎng)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(chǎng)。

解析:陰極射線帶負(fù)電,在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)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(gè)物體帶×10-9C的正電荷,這是它失去了×1010個(gè)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(cuò)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(shí)驗(yàn)”,下列說法正確的是()A.密立根利用電場(chǎng)力和重力平衡的方法,測(cè)得了帶電體帶的最小電荷量B.密立根利用電場(chǎng)力和重力平衡的方法,推測(cè)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(shí)推測(cè)出了電子的電荷量D.密立根“油滴實(shí)驗(yàn)”直接驗(yàn)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(shí)驗(yàn)”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(chǎng)力和小液滴的重力平衡,推算出每個(gè)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(xiàng)為B。答案:B7.湯姆生1897年用陰極射線管測(cè)量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比),其實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。電子流平行于極板射入,極板P、P'間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí),電子流不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);極板間只存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí),電子流穿出平行板電容器時(shí)的偏向角θ=rad。已知極板長(zhǎng)L=×10-2m,電場(chǎng)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(shí),洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡,則eE=evB只存在磁場(chǎng)時(shí),有evB=m,由幾何關(guān)系r=,偏轉(zhuǎn)角很小時(shí),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(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(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中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、E間加上方向向下、電場(chǎng)強(qiáng)度為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),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(chǎng)電子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí),則滿足eE=Bev。去掉電場(chǎng),只在磁場(chǎng)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(guó)物理學(xué)家密立根做了測(cè)定電子電荷量的著名實(shí)驗(yàn)——“油滴實(shí)驗(yàn)”,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(chǎng)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(duì)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(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度E最大,Emax=。答案:(建議用時(shí):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(cè)定最早是由密立根通過著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)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(huì)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(chǎng),磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B.加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C.加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D.加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析:若加磁場(chǎng),由左手定則可知,所加磁場(chǎng)方向沿y軸正方向,B正確;若加電場(chǎng),因電子向下偏轉(zhuǎn),則電場(chǎng)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(shí)驗(yàn)小組測(cè)得的一組電荷量,哪些是符合事實(shí)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。×10-19C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(guó)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(chǎng)和磁場(chǎng)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(duì)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(chǎng)、磁場(chǎng)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(shí),能使熒光物質(zhì)發(fā)光,陰極射線(即電子流)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中會(huì)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(chǎng)時(shí),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(shì)差,則()A.在熒屏上的亮斑向上移動(dòng)B.在熒屏上的亮斑向下移動(dòng)C.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)對(duì)電子做的功增大D.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小解析:設(shè)電子由加速電場(chǎng)加速后的速度為v,電子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程,由動(dòng)能定理得,eU1=mv2,解得v=,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=,電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),沿極板方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿電場(chǎng)線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),a=,L=vt,vy=at,y=at2,電子剛離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角的正切為tanα=,電場(chǎng)對(duì)電子做的功W=eEy,電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)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(shì)差U2,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大,在熒屏上的亮斑向上移動(dòng),電場(chǎng)力做的功增大,故A、C兩項(xiàng)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(zhǎng)條形的熒光屏上激發(fā)出熒光,可以顯示出電子束運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)方向與磁場(chǎng)方向無關(guān)解析:因?yàn)樽筮吺顷帢O,右邊是陽極,所以電子在陰極管中的運(yùn)動(dòng)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(duì)向N極(就是這個(gè)角度看過去指向紙面向里),此時(shí)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(cuò)誤,C正確;根據(jù)左手定則可知,磁場(chǎng)的方向會(huì)影響洛倫茲力的方向,從而會(huì)影響運(yùn)動(dòng)方向,故D錯(cuò)誤。答案:C9.電子所帶的電荷量的精確數(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。從噴霧器噴嘴中噴出的小油滴落到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g/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?密立根油滴實(shí)驗(yàn)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(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,以求得電子的比荷,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)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M1M2兩極板間加合適的電場(chǎng):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(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