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)

課時作業(yè)10電子的發(fā)現(xiàn)1．下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是()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，電場很強，陰極中的電子受到很強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錯誤；只有當(dāng)兩極間加有高壓且陰極接電源負(fù)極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極成為陰極射線，B錯誤，D正確；陰極射線可以穿透薄鋁片，可能是電磁波，也可能是更小的粒子，C錯誤。答案：D2．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)電場不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場能夠改變方向D．陰極射線通過磁場時方向可能發(fā)生改變解析：X射線是電磁波，不帶電，通過電場、磁場時不受力的作用，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速，B正確。答案：B3．如圖10－1所示，在陰極射線管正下方平行放一通有強電流的長直導(dǎo)線，則陰極射線將()圖10－1A．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：根據(jù)安培定則可知長直導(dǎo)線下方的磁場方向垂直紙面向外，電子從負(fù)極射出向右運動，由左手定則可知陰極射線(本質(zhì)是電子流)將向上偏轉(zhuǎn)，故D選項正確。答案：D4．關(guān)于電荷量下列說法錯誤的是()A．物體的帶電荷量可以是任意值B．物體的帶電荷量只能是某些值C．物體的帶電荷量的最小值為×10－19D．一個物體帶×10－9C的正電荷，這是它失去了×1010解析：物體所帶的電荷量是量子化的，它只能是電子電荷量e＝×10－19C答案：A5.如圖10－2所示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的小孔中射出的速度大小為v，下面的說法中正確的是()圖10－2A．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)閑q\f(v,2)C．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)閑q\f(v,2)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)閑q\f(\r(2),2)v解析：由eU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2eU,m))，電子速度與A、K間距無關(guān)。當(dāng)電壓減半時，速度變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v。答案：D6．1897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。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。在實驗中，湯姆孫采用了如圖10－3所示的陰極射線管，從電子槍C射出來的電子經(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的中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、E間加上方向向下，場強為E的勻強電場，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(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為θ，試解決下列問題：圖10－3(1)說明圖中磁場沿什么方向；(2)根據(jù)L、E、B和θ，求出電子的比荷。解析：(1)根據(jù)題意，在D、E區(qū)加上磁場時，電子受到的洛倫茲力應(yīng)向下，由左手定則可判斷，磁場方向垂直紙面向里。(2)當(dāng)電子在D、E間做勻速直線運動時，有eE＝evB當(dāng)電子僅在D、E間的磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，有evB＝eq\f(mv2,r)，同時又有L＝rsinθ，如圖所示，可得eq\f(e,m)＝eq\f(Esinθ,B2L)。答案：(1)垂直紙面向里(2)eq\f(Esinθ,B2L)7.電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實驗測得的。他測定了數(shù)千個帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個最小電量的整數(shù)倍。這個最小電量就是電子所帶的電量。密立根實驗的原理如圖10－4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，當(dāng)調(diào)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ρ，下降的速度大小為v，受到空氣的阻力f＝kπr2v，k為比例系數(shù)，r為油滴的大圓半徑，兩極板間距離為d，重力加速度為g，則帶電油滴的帶電量是多大？圖10－4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，三力平衡，有mg＝qeq\f(U,d)＋f，將m＝ρ·eq\f(4,3)πr3，f＝kπr2v代入，得q＝eq\f(πr2d(4ρrg－3kv),3U)。答案：eq\f(πr2d(4ρrg－3kv),3U)8．電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過油滴實驗測得的。他測定了數(shù)千個帶電油滴的電量，發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個最小電量的整數(shù)倍。這個最小電量就是電子所帶的電量。密立根實驗的原理如圖10－5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度是×105N/C，油滴半徑是×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3圖10－5解析：小油滴質(zhì)量m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由題意知mg＝Eq ②由①②兩式可得q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f×103kg/m3·4π×××10－6)3,3××105)C＝×10－19C小油滴所帶電量q是電子電量e的eq\f×10－19,×10－19)＝5倍。答案：×10－19C9．帶電粒子的荷質(zhì)比eq\f(q,m)是一個重要的物理量。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動軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實驗裝置如圖10－6所示。圖10－6①他們的主要實驗步驟如下：A．首先在兩極板M1、M2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，在熒屏的正中心處觀察到一個亮點；B．在M1、M2兩極板間加合適的電場，加極性如圖10－6所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒屏上的亮點逐漸向熒屏下方偏移，直到熒屏上恰好看不見亮點為止，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M1、M2區(qū)域加一個大小、方向合適的磁場B，使熒屏正中心處重現(xiàn)亮點，試問外加磁場的方向如何？②根據(jù)上述實驗步驟，同學(xué)們正確地推算出電子的荷質(zhì)比與外加電場、磁場及其他相關(guān)量的關(guān)系為eq\f(q,m)＝eq\f(U,B2d2)。一位同學(xué)說，這表明電子的荷質(zhì)比大小將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說法正確嗎？為什么？解析：①B.使電子剛好落在正極板的近熒屏端邊緣，利用已知量表達q/m。C．垂直電場方向向外(垂直紙面向外)。②說法不正確，電子的荷質(zhì)比是電子的固有參數(shù)。10．如圖10－7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S1進入加速電場被加速，然后讓離子從縫S2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(yīng)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，