2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)課后作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE6電子的發(fā)覺時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～4題為單選，5～6題為多選)1．關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是(C)A．陰極射線本質(zhì)是氫原子B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子 D．陰極射線本質(zhì)是X射線解析：陰極射線是原子受激放射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在探討陰極射線過程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的．2．已知X射線的“光子”不帶電，假設(shè)陰極射線像X射線一樣，則下列說法正確的是(B)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)電場能夠變更方向D．陰極射線通過磁場方向可能發(fā)生變更解析：因?yàn)閄射線的“光子”不帶電，故電場、磁場對X射線不產(chǎn)生作用力，故選項(xiàng)B正確．3．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，則陰極射線粒子將(D)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)解析：由題目條件不難推斷陰極射線所在處磁場垂直紙面對外，陰極射線從負(fù)極射出，由左手定則可判定陰極射線粒子(電子)向上偏轉(zhuǎn)．4．密立根油滴試驗(yàn)原理如圖所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接，板間電壓為U，形成豎直向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場．用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴．通過顯微鏡可找到懸浮不動的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是(C)A．懸浮油滴帶正電B．懸浮油滴的電荷量為eq\f(mg,U)C．增大場強(qiáng)，懸浮油滴將向上運(yùn)動D．油滴的電荷量不肯定是電子電荷量的整數(shù)倍解析：帶電油滴在兩板間靜止時(shí)，電場力向上，應(yīng)帶負(fù)電，A錯(cuò)；qE＝mg，即qeq\f(U,d)＝mg，所以q＝eq\f(mgd,U)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)E變大時(shí)，qE變大，合力向上，油滴向上運(yùn)動，任何帶電物體的電荷量都是電子電荷量的整數(shù)倍，D項(xiàng)錯(cuò)．5．英國物理學(xué)家湯姆孫通過對陰極射線的試驗(yàn)探討發(fā)覺(AD)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狀況跟正電荷受力狀況相同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解析：陰極射線實(shí)質(zhì)上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側(cè)，A正確．由于電子帶負(fù)電，所以其在磁場中受力狀況與正電荷不同，B錯(cuò)誤．不同材料所產(chǎn)生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的，C錯(cuò)誤．在湯姆孫試驗(yàn)證明陰極射線就是帶負(fù)電的電子流時(shí)并未得出電子的電荷量，最早測出電子電荷量的是美國物理學(xué)家密立根，D正確．6．如圖所示的陰極射線管，無偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，電子束加速后打到熒光屏中心形成亮斑．假如只漸漸增大M1M2之間的電勢差，則下列說法正確的是(AC)A．在熒光屏上的亮斑向上移動B．在熒光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，由動能定理得eU1＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(\f(2eU1,m)).水平方向有L＝vt豎直方向有a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eE,m)＝eq\f(eU2,md)vy＝at電子剛離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角正切值為tanα＝eq\f(vy,v)由以上各式解得tanα＝eq\f(U2L,2U1d)，即電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角α隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而增大．假如只漸漸增大M1M2之間的電勢差U2，在熒光屏上的亮斑向上移動，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2L2,2mv2d)，假如只漸漸增大M1M2之間的電勢差U2，電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量將增大．偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功W＝e·E·y，偏轉(zhuǎn)量越大，靜電力做的功越多，故選項(xiàng)C正確；偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E＝eq\f(U2,d)，所以假如只漸漸增大M1M2之間的電勢差U2，偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度增大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、非選擇題7.密立根試驗(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)整A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的靜電力和重力平衡．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？(π取3.14，e取1.6×10－19C)答案：8.02×10－19C5解析：小油滴質(zhì)量為m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3由題意得mg＝Eq聯(lián)立解得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4×3.14×1.64×10－63×9.8,3×1.92×105)C≈8.02×10－19C.小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5(倍)．8.如圖所示，在紙面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域中充溢了垂直于紙面對里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一束陰極射線從圖中A點(diǎn)以速度v0垂直磁場射入，當(dāng)射線離開磁場時(shí)，速度方向剛好變更了180°，不計(jì)電荷的重力，求射線的比荷．答案：eq\f(2v0,BR)解析：符合題目條件的運(yùn)動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系得，射線在磁場中的旋轉(zhuǎn)半徑為圓形磁場區(qū)域半徑的一半，即eq\f(R,2)＝eq\f(mv0,qB)由此得射線的比荷為eq\f(q,m)＝eq\f(2v0,BR).9．如圖，為美國物理學(xué)家密立根測量油滴所帶電荷量裝置的截面圖，兩塊水平放置的金屬板間距為d，油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)電，油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間，當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到氣體阻力的作用，油滴最終以速度v1豎直向下勻速運(yùn)動；當(dāng)上板帶正電，下板帶負(fù)電，兩板間的電壓為U時(shí)，帶電油滴恰好能以速度v2豎直向上勻速運(yùn)動．已知油滴在極板間運(yùn)動時(shí)所受氣體阻力的大小與其速率成正比，油滴密度為ρ，已測量出油滴的直徑為D(油滴可看作球體，球體體積公式V＝eq\f(1,6)πD3)，重力加速度為g.(1)設(shè)油滴受到的氣體的阻力F＝kv，其中k為阻力系數(shù)，求k的大?。?2)求油滴所帶電荷量．答案：(1)eq\f(πρD3g,6v1)(2)eq\f(ρπD3gdv1＋v2,6Uv1)解析：(1)油滴向下勻速運(yùn)動時(shí)，重力與阻力平衡，有kv1＝mgm＝ρV＝eq\f(