【高中同步測控 優(yōu)化設(shè)計】高中人教版物理選修3-5習(xí)題：18.1電子的發(fā)現(xiàn) Word版含答案[ 高考]

1、專業(yè)文檔第十八章原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)a組1.下列說法中正確的是()a.原子是可以再分的,是由更小的微粒組成的b.通常情況下,氣體是導(dǎo)電的c.在強(qiáng)電場中氣體能夠被電離而導(dǎo)電d.平時我們在空氣中看到的放電火花,就是氣體電離導(dǎo)電的結(jié)果解析:原子可以再分為原子核和核外電子,選項a正確;通常情況下,氣體不導(dǎo)電,但在強(qiáng)電場中被電離后可導(dǎo)電,選項b錯誤,選項c、d正確。答案:acd2.下列說法中正確的是()a.湯姆孫精確地測出了電子電荷量e=1.602 177 33(49)×10-19 cb.電子電荷量的精確值是密立根通過“油滴實驗”測出的c.湯姆孫油滴實驗更重要的發(fā)現(xiàn)是電荷量是量子化的,即任何電

2、荷量只能是e的整數(shù)倍d.通過實驗測得電子的比荷及其電荷量e的值,就可以確定電子的質(zhì)量解析:電子的電荷量是密立根通過“油滴實驗”測出的,選項a、c錯誤,選項b正確。測出比荷的值和電子電荷量e的值,可以確定電子的質(zhì)量,故選項d正確。答案:bd3.借助陰極射線管,我們看到的是()a.每個電子的運(yùn)動軌跡b.所有電子整體的運(yùn)動軌跡c.看到的是真實的電子d.看到的是錯誤的假象解析:借助陰極射線管,我們看到的是電子束的運(yùn)動軌跡,即所有電子整體的運(yùn)動軌跡,選項b正確。答案:b4.陰極射線管中加高電壓的作用是()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

3、,陰極射線是因陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射出的電子流,通過高壓對電子加速獲得能量,與熒光屏發(fā)生撞擊而產(chǎn)生熒光,故選項d正確。答案:d5.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,發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏轉(zhuǎn),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轉(zhuǎn),可以通過改變ab中的電流方向來實現(xiàn)d.電子束的徑跡與ab中的電流方向無關(guān)解析:陰極射線的粒子帶負(fù)電,由左手定則判斷管內(nèi)磁場方向為垂直于紙面向里。由安培定則判斷ab中電流的方向為由b流向a,選項a錯誤,選項b正確;電流方向改變,管內(nèi)的磁場方向改變,電子的受力方向也改變,選項c正

4、確,選項d錯誤。答案:bc6.如圖所示,一束陰極射線自下而上進(jìn)入一水平方向的勻強(qiáng)電場后發(fā)生偏轉(zhuǎn),則電場方向,進(jìn)入電場后,陰極射線的動能(選填“增加”“減少”或“不變”)。 解析:粒子向右偏轉(zhuǎn),因粒子帶負(fù)電,則其受力方向與電場方向相反,所以電場方向向左。電場力做正功,陰極射線的動能增加。答案:向左增加7.1910年美國物理學(xué)家密立根做了測定電子電荷量的著名實驗“油滴實驗”,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,空氣密度為',試求:兩板間電場強(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。對油滴受

5、力分析如圖所示,由平衡條件得g=mg=f電+f浮,f電=ene,f浮='gv,m=v,由以上各式得e=,當(dāng)n=1時,電場強(qiáng)度e最大,emax=。答案:b組1.如圖所示是電子射線管示意圖,接通電源后,電子射線由陰極沿x軸方向射出,在熒光屏上會看到一條亮線。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,磁場方向沿z軸負(fù)方向b.加一磁場,磁場方向沿y軸正方向c.加一電場,電場方向沿z軸負(fù)方向d.加一電場,電場方向沿y軸正方向解析:由于電子沿x軸正方向射出,要使熒光屏上的亮線向下偏轉(zhuǎn),則需使電子所受洛倫茲力方向向下,由左手定則可知磁場方向應(yīng)沿y軸正方向,選項

6、a錯誤,選項b正確;若加電場,需使電子所受電場力方向向下,則所加電場方向應(yīng)沿z軸正方向,選項c、d錯誤。答案:b2.如圖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為接在高電勢點(diǎn)的加速陽極,a、k間電壓為u,電子離開陰極時的速度可以忽略,電子經(jīng)加速后從k的小孔中射出時的速度大小為v。下面的說法中正確的是()a.如果a、k間距離減半而電壓仍為u不變,則電子離開k時的速度變?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時的速度變?yōu)閏.如果a、k間距離保持不變而電壓減半,則電子離開k時的速度變?yōu)閐.如果a、k間距離保持不變而電壓減半,則電子離開k時的速度變

7、為v解析:對電子從a到k的過程應(yīng)用動能定理得eu=mv2-0,所以電子離開k時的速度取決于a、k之間電壓的大小,選項a、b錯誤;如果電壓減半,則v應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?選項c錯誤,d正確。答案:d3.如圖所示,電子以初速度v0從o點(diǎn)進(jìn)入長為l、板間距離為d、電勢差為u的電場,出電場時打在屏上p點(diǎn),經(jīng)測量o'p為x0,求電子的比荷。解析:由于電子進(jìn)入電場中做類平拋運(yùn)動,沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。滿足x0=at2=。則。答案:4.如圖所示,在a板上方用噴霧器將細(xì)油滴噴出,噴出的油滴因摩擦而帶負(fù)電。若干油滴從板上的一個小孔中落下,已知a、b板間電壓為u、間距為d時,油滴恰好靜止。撤去

8、電場后油滴徐徐下落,最后測出油滴以速度v勻速運(yùn)動,已知空氣阻力正比于速度:f阻=kv。(1)油滴所帶的電荷量q=。 (2)某次實驗得q的測量值見下表(單位:10-19 c):6.418.019.6511.2312.83分析這些數(shù)據(jù)可知:。 解析:(1)mg=qemg=kv聯(lián)立得q=(2)分析數(shù)據(jù)可得油滴的帶電荷量是1.6×10-19 c的整數(shù)倍,故電荷的最小電荷量為1.6×10-19 c。答案:(1)(2)見解析5.1897年,物理學(xué)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(diǎn)。因此,湯姆孫的實驗是物理學(xué)發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實驗之一

9、。在實驗中,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、電場強(qiáng)度為e的勻強(qiáng)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(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,電子向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為,試根據(jù)l、e、b和,求出電子的比荷。解析:當(dāng)加上一勻強(qiáng)磁場電子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)時,則滿足ee=bev去掉電場,只在磁場作用下電子向下偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角為,則有evb=如圖所示,由幾何關(guān)系得l=rsin 解得。答案:6.帶電粒子的比荷是一個

10、重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運(yùn)動軌跡的影響,以求得電子的比荷,實驗裝置如圖所示。(1)他們的主要實驗步驟如下:a.首先在兩極板m1m2之間不加任何電場、磁場,開啟陰極射線管電源,發(fā)射的電子束從兩極板中央通過,在熒光屏的正中心處觀察到一個亮點(diǎn);b.在m1m2兩極板間加合適的電場:加極性如圖所示的電壓,并逐步調(diào)節(jié)使其增大,使熒光屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒光屏下方偏移,直到熒光屏上恰好看不見亮點(diǎn)為止,記下此時外加電壓為u,請問本步驟的目的是什么?c.保持步驟b中的電壓u不變,對m1m2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場b,使熒光屏正中心處重現(xiàn)亮點(diǎn),試問外加磁場的方向如何?

11、(2)根據(jù)上述實驗步驟,同學(xué)們正確地推算出電子的比荷與外加電場、磁場及其他相關(guān)量的關(guān)系為。一位同學(xué)說,這表明電子的比荷大小將由外加電壓決定,外加電壓越大則電子的比荷越大,你認(rèn)為他的說法正確嗎?為什么?解析:(1)當(dāng)在熒光屏上看不到亮點(diǎn)時,電子剛好打在下極板m2的右邊緣,設(shè)兩板間距離為x。則,即,由此可看出,這一步的目的是使粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)量成為已知量,進(jìn)而表示出粒子的比荷。步驟c加上磁場后電子不偏轉(zhuǎn),則洛倫茲力等于電場力,且洛倫茲力方向向上,由左手定則得磁場方向垂直于紙面向外。(2)由電場力等于洛倫茲力,有q=qbv,得v=,把它代入,這個同學(xué)的說法不對。電子的比荷是電子的固有參數(shù),與測量時

12、所加u、b及板的長度d無關(guān)。答案:(1)b.使電子剛好落在m2極板右邊緣,利用已知量表示c.磁場方向垂直于紙面向外(2)不正確。電子的比荷是由電子本身的性質(zhì)決定的,是電子的固有參數(shù)。7.電子所帶電荷量最早是由美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗測出的。油滴實驗的原理如圖所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接,上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶電,油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場中,通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動情況。兩金屬板間的距離為d,忽略空氣對油滴的浮力和阻力。(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢差u,當(dāng)u=u0時,使得某個質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速運(yùn)動,則該油滴所帶電荷量q為多少?(2)若油滴進(jìn)入電場時的速度可以忽略,當(dāng)兩金屬板間的電勢差u=u時,觀察到某個質(zhì)量為m2的油滴進(jìn)入電場后做勻加速運(yùn)動,經(jīng)過時間t運(yùn)動到下極