【全程復(fù)習(xí)方略】2015-2016學(xué)年高中物理-18.1電子的發(fā)現(xiàn)課時(shí)提升訓(xùn)練(含解析)新人教版選修3-5

PAGEPAGE218.1電子的發(fā)現(xiàn)1.(2014·泉州高二檢測(cè))關(guān)于陰極射線的本質(zhì),下列說(shuō)法正確的是()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)是電子流D.陰極射線本質(zhì)是X射線【解析】選C。陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子,關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過(guò)程中的一些假設(shè),是錯(cuò)誤的。故C項(xiàng)是正確的。2.(2013·泰州高二檢測(cè))如圖所示,在陰極射線管正上方平行放一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線,則陰極射線將()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】選D。由安培定則可以判斷陰極射線所在處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,電子從負(fù)極射出向右運(yùn)動(dòng),由左手定則可判定陰極射線(電子)向上偏轉(zhuǎn)。3.(多選)某大功率用電器在開(kāi)關(guān)切斷瞬間,開(kāi)關(guān)處有電火花,其正確解釋是()A.因?yàn)榭諝馐橇紝?dǎo)體,電火花是空氣放電形成的B.開(kāi)關(guān)兩端產(chǎn)生的高電壓,使空氣電離放電C.為避免產(chǎn)生電火花,可把開(kāi)關(guān)浸在絕緣油中D.以上說(shuō)法均不對(duì)【解析】選B、C。開(kāi)關(guān)處產(chǎn)生的電火花,是因?yàn)橛秒娖髑袛嚯娫此查g由于自感而產(chǎn)生高電壓,高電壓形成的強(qiáng)電場(chǎng)使空氣電離導(dǎo)電,出現(xiàn)電火花,B正確,A錯(cuò)誤;避免電火花產(chǎn)生的方法是使聚集在開(kāi)關(guān)兩端的正、負(fù)電荷慢慢放電,C項(xiàng)的敘述是較好的解決方法。4.(多選)1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的探究,最終發(fā)現(xiàn)了電子,由此被稱(chēng)為“電子之父”,下列關(guān)于電子的說(shuō)法中正確的是()【解析】電子在加速電場(chǎng)U中加速的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有eU=12mv2,解得v=垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后,電子受到的洛倫茲力提供向心力,電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故有Bev=mv2R,由題意知:R=由以上各式整理可得電子的比荷為em=答案:em=【總結(jié)提升】求解電子比荷的關(guān)鍵點(diǎn)(1)電子運(yùn)動(dòng)速度的確定:一是根據(jù)電子在相互垂直的電磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件求出;二是可根據(jù)電場(chǎng)力做功等于電子動(dòng)能的增量由動(dòng)能定理解出。(2)電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力。1.(多選)如圖所示,從正離子源發(fā)射的正離子經(jīng)加速電壓U加速后進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn),要使此離子沿直線穿過(guò)復(fù)合場(chǎng),則下列說(shuō)法正確的是()A.增大電場(chǎng)強(qiáng)度E,減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BB.減小加速電壓U,增大電場(chǎng)強(qiáng)度EC.適當(dāng)?shù)丶哟蠹铀匐妷篣D.適當(dāng)?shù)販p小電場(chǎng)強(qiáng)度E【解題指南】解答本題把握以下兩點(diǎn):(1)加速電場(chǎng)中電場(chǎng)力做的功等于離子動(dòng)能的增加量。(2)偏轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)中電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力平衡時(shí)離子做勻速直線運(yùn)動(dòng)?！窘馕觥窟xC、D。正離子進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中,受到的電場(chǎng)力F=qE,方向向上,受到的洛倫茲力F洛=qvB,方向向下,離子向上偏,說(shuō)明電場(chǎng)力大于洛倫茲力,要使離子沿直線運(yùn)動(dòng),即qE=qvB,則可以使洛倫茲力增大或使電場(chǎng)力減小,增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,減小電場(chǎng)力的途徑是減小電場(chǎng)強(qiáng)度E。選項(xiàng)C、D正確。2.如圖所示,讓一束均勻的陰極射線垂直穿過(guò)正交的電磁場(chǎng),選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E,帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后撤去電場(chǎng),粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得其半徑為R,求陰極射線中帶電粒子的比荷?！窘馕觥恳?yàn)閹щ娏Ｗ硬黄D(zhuǎn),所以受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,即qE=qBv,所以v=EB。撤去電場(chǎng)后,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,qvB=mv2R,所以其半徑為R=mvqB,所以答案:E3.帶電粒子的比荷qm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(kāi)啟陰極射線管電源,射出的電子從兩極板中央通過(guò),在熒光屏的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)。B.在M1、M2兩極板間加合適的電場(chǎng):加上極性如圖所示的電壓,并逐步調(diào)節(jié)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(jiàn)亮點(diǎn)為止,記下此時(shí)外加電壓為U。請(qǐng)問(wèn)本步驟的目的是什么?C.保持步驟B中的電壓U不變,對(duì)M1M(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,同學(xué)們正確推算出電子的比荷與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為qm=UB【解析】依據(jù)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力和在磁場(chǎng)中受洛倫茲力,兩者平衡列方程求比荷。(1)B中熒光屏上恰好看不到亮點(diǎn)說(shuō)明電子剛好落在正極板的近熒光屏的邊緣,目的是利用極板間的距離d表示比荷qm(2)不正確。電子的比荷qm答案:見(jiàn)解析4.(2013·揚(yáng)州高二檢測(cè))把兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的金屬板如圖放置(金屬板的邊長(zhǎng)為d,兩極板間距為h),加如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,使陰極射線從兩板中間位置射入,測(cè)出當(dāng)陰極射線達(dá)到最大偏向時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;保持E不變,再加以垂直電場(chǎng)向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),從小到大不斷增加磁感應(yīng)強(qiáng)度,當(dāng)陰極射線可以水平射出時(shí)讀出磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。證明電子的比荷em=EhB2【解析】只存在勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),電子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)相關(guān)知識(shí)列出方程垂直于電場(chǎng)方向:t=d沿電場(chǎng)方向:12h=12加上磁場(chǎng)后,電子做勻速直線運(yùn)動(dòng):eE=ev0B聯(lián)立上述方程得:em=E答案:見(jiàn)解析5.電子所帶電量的精確數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電量,發(fā)現(xiàn)這些電量都等于某個(gè)最小電量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電量就是電子所帶的電量。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,當(dāng)調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓為U時(shí),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