人教版高中物理選修3-5同步練習：18.1電子的發(fā)現(xiàn)

1、第十八章原子結構DI SHI BA ZHANG |第十八章 原子結構課時 1 電子的發(fā)現(xiàn)對應學生用書 P37一、選擇題1.侈選）關于陰極射線的性質，判斷正確的是（）A.陰極射線帶負電B.陰極射線帶正電C. 陰極射線的比荷比氫離子比荷大D. 陰極射線的比荷比氫離子比荷小答案 AC解析 通過讓陰極射線在電場、磁場中的偏轉的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負電， 而且比荷比氫離子的比荷大得多，故 A、C 正確，B、D 錯誤。2.（多選）下列是某實驗小組測得的一組電荷量，哪些是符合事實的（）A. +3X10_19C B. +4.8X10_19CC. -3.2X10_26CD. -4.8X10-19C答案 BD解析

2、電荷量是量子化的， 任何帶電體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍， 1.6X10-19C 是目前為止自然界中最小的電荷量，故 B、D 正確。3.（多選）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”，關于電子的說法正確的是（）A.任何物質中均有電子B.不同的物質中具有不同的電子C. 電子質量是質子質量的 1836 倍D. 電子是一種粒子，是構成物質的基本單元答案 AD解析 湯姆孫對不同材料的陰極發(fā)出的射線進行研究， 發(fā)現(xiàn)均為同一種粒子即電子，電子是構成物質的基本單元，它的質量遠小于質子質量。由此可知A、D 正確， B、C 錯誤。4.(多選)關于密立根“油滴實驗”的科學意義 ， 下

3、列說法正確的是 ()A. 精確測定了電子的電荷量B. 首先測得了電子的比荷C. 發(fā)現(xiàn)了電荷是量子化的D. 為電子質量的最終獲得做出了突出貢獻答案 ACD解析 密立根通過油滴實驗精確測定了電子的電荷量并發(fā)現(xiàn)電荷是量子化 的。測定了 e 值，結合比荷，進一步可以確定電子的質量。電子的比荷是由舒斯 特首先測出的。5關于密立根“油滴實驗” ，下列說法正確的是 ()A. 密立根利用電場力和重力、阻力平衡的方法，測得了帶電體的最小電荷 量B. 密立根利用電場力和重力、阻力平衡的方法，推測出了帶電體的最小帶 電荷量C. 密立根利用磁偏轉的知識推測出了電子的電荷量D. 密立根“油滴實驗”直接驗證了電子的質量不

4、足氫離子的千分之一答案 B解析 密立根 “油滴實驗 ” 是利用噴霧的方法， 在已知小液滴質量的前提下 利用電場力和小液滴的重力、 空氣阻力平衡的方法推算出每個小液滴所帶電荷量 都是1.6X10-19C 的整數(shù)倍；帶電體的電荷量不是連續(xù)的， 而是量子化的；并且 電子的電荷量也為 1.6X10-19C，帶負電。故正確選項為 B。6.如圖是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿 x 軸正方向 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 軸負方向）偏轉, 在下列措施中可采用的是（）A. 加一磁場，磁場方向沿 z 軸負方向B.加一磁場，磁場方向沿 y 軸正方向C. 加一電場，電場

5、方向沿 z 軸負方向D. 加一電場，電場方向沿 y 軸正方向答案 B解析 由于電子沿 x 軸正方向運動，若所受洛倫茲力向下，使電子射線向下 偏轉，由左手定則可知磁場方向應沿 y 軸正方向；若加電場使電子射線向下偏轉， 所受電場力方向向下，則所加電場方向應沿 z 軸正方向，由此可知 B 正確。7.下列實驗現(xiàn)象中，支持陰極射線是帶電微粒觀點的是（）A.陰極射線可以透過薄鋁片B.陰極射線通過電場或磁場時，要產生相應偏轉C. 陰極射線透過鎳單晶時，產生衍射現(xiàn)象D. 陰極射線轟擊熒光物質，發(fā)出熒光答案 B解析 陰極射線通過電場或磁場時發(fā)生偏轉， 說明它是帶電的粒子，不是不 帶電的電磁波，只有 B 正確。

6、8.關于湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的下列說法中正確的是（）A.戈德斯坦是第一個測出陰極射線比荷的人B.湯姆孫直接測出陰極射線的質量C.湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的氣體做實驗，陰極射線的比荷 是不同的時的速度變?yōu)?fv，故 C 錯誤，D 正確0D.湯姆孫由實驗得到的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍答案 D解析由物理學史可知舒斯特是第一個測出陰極射線比荷的人，A 錯誤；湯匹正確云姆孫沒有直接測出了陰極射線粒子的質量,B 錯誤；湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極做實驗，所得比荷數(shù)值都是相同的,C 錯誤；D 正確。9.如圖為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內被抽成真空 ，A 為發(fā)射子的陰極，K 為接在

7、高電勢點的加速陽極，A、K 間電壓為 U，電子離開陰極時的速度可以忽略。電子經加速后從 K 的小孔中射出的速度大小為v，下面說法中正確的是（）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)?2vB.如果 A、C.如果 A、K 間距離保持不變而電壓減半， 則電子離D.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)?2答案 D解析 根據動能定理得：eU = 2mv2，得：v =2em，由上式可知，v 與 A、間距離無關，則若 A、K 間距離減半而電壓仍為U 不變，則電子離開 K 時的速度仍為 v，故 A、B 錯誤；根據 v =2eU 門m 可知

8、,電壓減半時，則電子離開 K10. （多選）下列說法正確的是（）A.陰極射線在電場中偏向正極板一側B.陰極射線在磁場中受力情況跟正電荷受力情況相同C.不同材料所產生的陰極射線的比荷不同D.密立根精確測定了陰極射線粒子的電荷量答案 AD解析 陰極射線實質上就是高速電子流，所以在電場中偏向正極板一側， A 正確。由于電子帶負電，所以其受力情況與正電荷不同， B 錯誤。不同材料所產 生的陰極射線都是電子流，所以它們的比荷是相同的， C 錯誤。最早精確測量電 子電荷量的是美國科學家密立根，D 正確。11. （多選）下列說法正確的是（）A.原子是不可再分的B.電子電荷量的精確測定最早是由密立根通過著名的

9、“油滴實驗”實現(xiàn)的19C.電子電荷量的數(shù)值約為 1.602X10 CD.電子質量與電荷量的比值稱為電子的比荷答案 BC解析 電子的發(fā)現(xiàn)說明原子是可以再分的。電子的電荷量與質量的比值稱為 電子的比荷，也叫荷質比。所以 A、D 錯誤，B、C 正確。AB12.（多選）如圖所示，一只陰極射線管左側不斷有電子射出，若在管的正下方放 一通電直導線 AB 時，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，則（）A.導線中的電流由 A 流向 BB.導線中的電流由 B 流向 AC.如要使電子束的徑跡向上偏，可以通過改變直導線 AB 中電流方向來實D. 電子的徑跡與 AB 間電流的方向無關答案 BC解析 陰極射線帶負電，由左手定則判斷管內磁

10、場方向垂直紙面向里；由安 培定則判斷 AB 中電流的方向由 B 向 A,故 A 錯誤，B 正確。若直導線 AB 中的電流方向改為從 A 流向 B,由安培定則和左手定則可知，電子束的徑跡向上偏， 則 C正確，D 錯誤13. （多選）如圖所示是陰極射線顯像管及其偏轉線圈的示意圖 。顯像管中有 一個陰極，工作時它能發(fā)射陰極射線，熒光屏被陰極射線轟擊就能發(fā)光。安裝在 管頸的偏轉線圈產生偏轉磁場，可以使陰極射線發(fā)生偏轉。下列說法中正確的是A.如果偏轉線圈中沒有電流，則陰極射線應該打在熒光屏正中的 0 點場的方向應該垂直紙面向里場的方向應該垂直紙面向里感應強度應該先由小到大，再由大到小答案 AC解析 偏轉

11、線圈中沒有電流，則不產生磁場，則陰極射線沿直線運動，打在0 點，A 正確。組成陰極射線的粒子為電子，帶負電，由左手定則可知B 錯誤,mvC 正確。由 R= qB 可知，B 越小，R 越大，故磁感應強度應先由大變小，再由小B.如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上 A 點，則偏轉磁C.如果要使陰極射線在豎直方向偏離中心，打在熒光屏上 B 點，則偏轉磁D.如果要使陰極射線在熒光屏上的位置由B 點向 A 點移動，則偏轉磁場磁變大，D 錯誤14. （多選）如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是A.若在 Di、D2之間不加電場和磁場,則陰極射線應打到最右端的 Pi點B.若在

12、Di、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉C.若在 Di、D2之間加上豎直向下的電場,則陰極射線應向上偏轉D.若在 Di、D2之間加上垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉答案 AC解析實驗證明，陰極射線帶負電，它在電場中偏轉時應偏向帶正電的極板 一側，可知 C 正確，B 錯誤。若在 Di、D2之間加上垂直紙面向里的磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要向下偏轉，因而 D 錯誤。當不加電場和磁場時,電子所受的重力可以忽略不計，因而不發(fā)生偏轉，A 正確。二、非選擇題i5. i897 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

13、學發(fā)展史上最著名的經典實 驗之一。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 射出來 的電子經過 A、B 間的電場加速后，水平射入長度為 L 的 Di、D2平行板間，接 著在熒光屏 F 的中心出現(xiàn)熒光斑。若在 Di、D2間加上方向向下，場強為 E 的勻 強電場，電子將向上偏轉；如果再利用通電線圈在 Di、D2電場區(qū)加上一垂直紙 面的磁感應強度為 B 的勻強磁場(圖中未畫出)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，偏轉角為0,貝(1) 說明所加磁場方向；(2) 根據 L、E、B 和0求出電子的比荷答案（i）垂直紙面向里 BL解析（1）根據題意，在 Di、D2間加上

14、磁場時，電子受到的洛倫茲力應向下,由左手定則可判斷，磁場方向垂直紙面向里。（2）當電子在 Di、D2間做勻速直線運動時，有 eE= evB2當電子僅在 Di、D2間的磁場中發(fā)生偏轉時，有 evB =，e Esinfl同時又有 L = rsinfl如圖所示，可得 m =盲廠。mB L16.電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國物理學家密立根通過油滴實驗測 得的。他測定了數(shù)千個帶電油滴的電荷量， 發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個最小電荷 量的整數(shù)倍。這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實驗的原理如圖所 示，A、B 是兩塊平行放置的水平金屬板，A 板帶正電，B 板帶負電。從噴霧器 噴出的小油滴落到 A、

15、B兩板之間的電場中，小油滴由于摩擦而帶負電，當調節(jié)A、B 兩板間的電壓為 U 時，可使油滴勻速下降。已知油滴可看成球體，密度為p下降的速度大小為 V，受到空氣的阻力 f = kn2v，k 為比例系數(shù)，r 為油滴的 半徑，兩極板間距離為 d，重力加速度為 g，則帶電油滴的電荷量是多大？解析 油滴受三個力作用：重力、庫侖力和空氣阻力，因油滴勻速下降, 力平衡，有 mg= qU+ f，432將 m=p n, f = knv 代入，答案苗勺kn2v d43,2:樂ngknv d得 q = -U。17.電子所帶電荷量最早是由美國科學家密立根所做的油滴實驗測出的。密立根實驗的原理如圖所示：兩塊水平放置的平

16、行金屬板A、B 與電源相接，使上面的板帶正電，下面的板帶負電。油滴從噴霧器噴出后，經上面金屬板中間的小 孔，落到兩板之間的勻強電場 E 中。大多數(shù)油滴在經過噴霧器噴嘴時，因摩擦 而帶負電，油滴在電場力、重力和空氣阻力的作用下下降，觀察者可在強光照射 下，借助顯微鏡進行觀察。o o o a a 0兩板間的電勢差、兩板間的距離都可以直接測得，從而確定極板間的電場強 度 E。但是油滴太小，其質量 m 很難直接測出。密立根通過測量油滴在空氣中下 落的終極速度測量油滴的質量。未加電場時，由于空氣的黏性，油滴所受的重力 很快就等于油滴與空氣的摩擦力而使油滴勻速下落，可測得速度 VI,再加一足夠強的電場，使

17、油滴做豎直向上的運動，在油滴以速度 V2勻速運動時，油滴所受 的靜電力與重力、阻力平衡。根據空氣阻力遵循的規(guī)律，即可求得油滴的電荷量。密立根測定了數(shù)千個帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個最小電 荷的整數(shù)倍，從而證實了電荷是量子化的，并求得了元電荷即電子或質子所帶的 電荷量 e。如圖所示，在 A 板上方用噴霧器將細油滴噴出，若干油滴從板上的一個小 孔中落下，噴出的油滴因摩擦而帶負電。已知 A、B 板間電壓為 U、間距為 d， 油滴恰好靜止。撤去電場后油滴徐徐下落，最后測出油滴以速度 v 勻速運動，已 知空氣阻力正比于速度：f= kv，則油滴所帶的電荷量 q =_ 。某次實驗 q 的測量值

18、見下表（單位：1019C）:6.418.019.6511.2312.83分 析 這 些 數(shù) 據 可 知c=Dit答案 油滴的電荷量約為 1.6X10_19C 的整數(shù)倍，故電荷的最小電荷量 為 1.6X10一19C解析 由 mgUq = 0, mg kv= 0,解得 q=罟。分析表中數(shù)據可知，油滴電荷量約為 1.6X10-19C 的整數(shù)倍，故電荷的最小 電荷量為 1.6X1019C。18. 個半徑為 1.64X104cm 的帶負電的油滴,在電場強度等于 1.92X105V/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

19、X103kg/m3。答案 5 個解析 油滴的體積 V=4 加3= 4X3.14X(1.64X10-4X102)3m3 1.847X10173m，油滴的質量 m=p匸 0.851X103X1.847X1017kg1.572X1014kg。設油滴中有 N 個電子，因油滴所受庫侖力與重力平衡，所以有 mg= Eq= E Ne，14mg1.572X10X10即 N=Ee=5195(個)。Ee1.92X10X1.6X10所以這個油滴帶有約 5 個電子的電荷4 丄. R19.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 S 進入加

20、速電場被加 速,然后讓離子從縫 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 m。8U答案解析 粒子經電場加速、經磁場偏轉兩個過程，從軌跡可知，離子帶正電，1222qU設它進入磁場時速度為 V，在電場中加速 qU = 2mv，v =m20.在密立根油滴實驗中,一個油滴進入兩塊相距為 d= 5.0X10m 的水 平放置的平行板之間，如圖所示。油滴為質量均勻的小球，半徑為 r，電荷量為 q。當油滴勻速下落時，測得v=2.5X10_4m/s,隨后在兩平板間加電壓 U ,

21、使油 滴減速，調節(jié) U 使油滴靜止，此時的電壓值 Ui= 270 V。已知油滴運動時所受空 氣阻力大小 Ff= 6nnv,其中 v 為油滴運動速率，n=1.96X10_5Ns/m1 2為空氣與 油滴間的粘滯系數(shù)，油滴的密度P=980 kg/m3,重力加速度 g= 10 m/S2。求：1 !-一油滴帶電扳首1打L141 該油滴的半徑 r;2 該油滴所帶電荷量 q；在磁場中偏轉 Bqv=mva n-V則a-25解得8U(3)用汞燈照射該油滴僅使其電荷量發(fā)生改變，重新調節(jié) U 使油滴再次靜止， 此時的電壓值 氏=330 V,油滴電荷量的改變量約為幾個元電荷 e?答案(1)1.5X10_6m (2)2.56X10_18C (3)3解析 油滴的速度為 v= 2