最新人教版高中物理选修3-5第十八章《电子的发现》课后训练2
- 格式:doc
- 大小:2.25 MB
- 文档页数:3
电子的发现时间:45分钟一、选择题(1~5为单选,6~9为多选)1.关于阴极射线的本质,下列说法正确的是( C )A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X射线解析:阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的.2.关于密立根“油滴实验”,下列说法正确的是( B )A.密立根利用电场力和磁场力平衡的方法,测得了带电体的最小带电荷量B.密立根利用电场力和重力平衡的方法,推测出了带电体的最小带电荷量C.密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D.密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一3.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究( A )A.发现阴极射线在电场中偏向正极板一侧B.发现阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C.发现不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D.并未得出阴极射线粒子的电荷量解析:汤姆孙利用其设计的阴极射线管,并将不同的气体充入管内,用多种不同的金属分别制成阴极,结果证明比荷大体相同,C错误.汤姆孙和他的学生通过测量得知阴极射线的电荷量与氢离子的电荷量大小基本相同,D错误.阴极射线带负电,A正确,B错误.4.发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是( D )A.使管内气体电离B.使管内产生阴极射线C.使管内障碍物的电势升高D.使电子加速解析:在阴极射线管中,阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射的电子流,通过高电压加速而获得能量,与玻璃碰撞而产生荧光,故选项D正确.5.如图是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是( B )A .加一磁场,磁场方向沿z 轴负方向B .加一磁场,磁场方向沿y 轴正方向C .加一电场,电场方向沿z 轴负方向D .加一电场,电场方向沿y 轴正方向解析:由于电子沿x 轴正方向运动,若所受洛伦兹力向下,使电子射线向下偏转,由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向;若加电场使电子射线向下偏转,所受电场力方向向下,则所加电场方向应沿z 轴正方向,由此可知B 正确.6.如果发现电视画面的幅度比正常偏小,可能是下列哪些原因引起的( BCD )A .电子枪发射能力减小B .加速电压的电压过高,电子速度大C .偏转线圈匝间短路,偏转匝数减少D .偏转线圈电流过小,偏转磁场减弱解析:由eU =12mv 2,r =mv Be 知:r =2emU Be.U 增大,v 增大,则r 增大,B 对;线圈匝数减少,则B 减小,r 增大,C 正确;同理知D 正确.7.如图所示,从正离子源发射的正离子经加速电压U 加速后进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,发现离子向上偏转,要使此离子沿直线穿过电场,则下列说法正确的是( CD )A .增大电场强度E ,减小磁感应强度BB .减小加速电压U ,增大电场强度EC .适当地加大加速电压UD .适当地减小电场强度E解析:正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域中,受到的电场力F =qE ,方向向上,受到的洛伦兹力F 洛=qvB ,方向向下,离子向上偏,说明电场力大于洛伦兹力,要使离子沿直线运动,即qE=qvB,则只有使洛伦兹力增大或电场力减小,增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B,减小电场力的途径是减小电场强度E.选项C、D正确.8.如图所示为一“滤速器”装置示意图.a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子组成的电子流沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动,由O′射出.不计重力作用.可能达到上述目的的办法是( AD )A.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外解析:要使电子沿OO′运动,则电子在竖直方向所受电场力和洛伦兹力平衡,若a板电势高于b板,则电子所受电场力竖直向上,其所受洛伦兹力必向下,由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里,故A选项正确;同理可判定D选项也正确.9.电子枪发射出的电子打在荧光屏上时,会在那里产生一个亮斑,如果在荧光屏上得到如图所示的亮斑P,那么示波管中的( BC )A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电解析:因为电子向Y及X′方向偏转,故极板X′、极板Y应带正电.正确答案为B、C.二、非选择题10.一个半径为1.62×10-4 cm的带负电的油滴,在电场强度等于1.92×105 V/m的竖直向下的匀强电场中.如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡,问:这个油滴带有几个电子的电荷量?(已知油的密度为0.851×103 kg/m 3,g 取10 m/s 2)答案:5解析:油滴质量:m =ρV ①,其中V =43πR 3 ②, 又由力的平衡得:mg =qE ③,解①②③得:q ≈8×10-19 C. 由e =1.6×10-19 C ,知q =5e .即这个油滴带有5个电子的电荷量.11.亥姆霍兹线圈是一对彼此平行串联的共轴圆形线圈,两线圈大小相同,线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R ,如图所示.这种线圈的特点是能在其公共轴线中点O 附近产生近似匀强磁场,且该匀强磁场的磁感应强度与线圈中的电流成正比,即B =kI .电子枪将灯丝溢出的电子经电压为U 的电场加速后,垂直射入上述匀强磁场中,测得电子做匀速圆周运动的半径为r ,试求电子的比荷.答案:2UkIr 2解析:电子经电压U 加速,由动能定理得:eU =12mv 2 ① 当电子垂直射入由亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场中,在洛伦兹力作用下电子发生偏转,做圆周运动.洛伦兹力为向心力,则evB =m v 2r② 由①②两式得:em =2U Br 2又知,亥姆霍兹线圈产生的磁场与电流成正比,即B =kI ,则em =2U kIr 2.12.如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d .油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电.油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间.当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v 1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U 时,带电油滴恰好能以速度v 2竖直向上匀速运动.已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度为ρ,已测量出油滴的直径为D (油滴可看做球体,球体体积公式V =16πD 3),重力加速度为g .(1)设油滴受到气体的阻力f =kv ,其中k 为阻力系数,求k 的大小;(2)求油滴所带电荷量.答案:(1)16v 1πρD 3g (2)ρπD 3gd v 1+v 26Uv 1解析:(1)油滴速度为v 1时所受阻力f 1=kv 1,油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,有f 1=mg m =ρV =16πρD 3,则k =16v 1πρD 3g (2)设油滴所带电荷量为q ,油滴受到的电场力为F 电=qE =q U d油滴向上匀速运动时,阻力向下,油滴受力平衡,则kv 2+mg =q U d油滴所带电荷量为q =ρπD 3gd v 1+v 26Uv 1.。
第十八章原子结构1电子的发觉1.汤姆孙对阴极射线的探究,最终发觉了电子,由此被称为“电子之父”。
关于电子的说法正确的是()A.任何物质中均有电子B.不同的物质中具有不同的电子C.电子质量是质子质量的1836倍D.电子是一种粒子,是构成物质的基本单元解析:汤姆孙对不同材料发出的阴极射线进行争辩,均为同一种相同粒子——电子,电子是构成物质的基本单元,它的质量远小于质子质量;由此可知,A、D正确,B、C错误。
答案:AD2.如图所示是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。
要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可接受的是()A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向解析:由于电子沿x轴正方向射出,要使荧光屏上的亮线向下偏转,则需使电子所受洛伦兹力方向向下,由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向,A错,B对;若加电场,需使电子所受电场力方向向下,则所加电场方向应沿z轴正方向,C、D错误。
答案:B3.下列说法中正确的是()A.原子是可以再分的,是由更小的微粒组成的B.通常状况下,气体是导电的C.在强电场中气体能够被电离而导电D.平常我们在空气中看到的放电火花,就是气体电离导电的结果解析:原子可以再分为原子核和核外电子,选项A正确;通常状况下,气体不导电,但在强电场中被电离后可导电,选项B错误,选项C、D正确。
答案:ACD4.如图所示,一只阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发觉射线径迹向下偏转,则()A.导线中的电流由A流向BB.导线中的电流由B流向AC.若要使电子束的径迹往上偏转,可以通过转变AB中的电流方始终实现D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析:阴极射线的粒子带负电,由左手定则推断管内磁场方向为垂直于纸面对里。
高中物理人教版选修3选修3-5第十八章第1节电子的发现同步练习(II)卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共4题;共8分)1. (2分)阴极射线是()A . 光子流B . 电子流C . 质子流D . 中子流2. (2分)阴极射线管中的高电压的作用是()A . 使管内气体电离B . 使管内产生阴极射线C . 使管中障碍物的电势升高D . 使电子加速3. (2分) (2019高二下·河南月考) 下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是()A . 甲图中,卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子B . 乙图表明,随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较小的方向移动C . 丙图中,射线甲由电子组成,射线乙为电磁波,射线丙由α粒子组成D . 丁图中,链式反应属于轻核裂变4. (2分) (2017高二下·射洪期中) 光滑斜面上物块A被平行斜面的轻质弹簧拉住静止于O点,如图所示,现将A沿斜面拉到B点无初速释放,物体在BC范围内做简谐运动,则下列说法错误的是()A . 在振动过程中,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒B . 从B到C的过程中,合外力对物块A的冲量为零C . 物块A从B点到O点过程中,动能的增量等于弹性势能的减小量D . B点时物体A的机械能最小二、多项选择题 (共4题;共12分)5. (3分) 1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是()A . 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论,并求出了阴极射线的比荷B . 汤姆孙通过光电效应的研究,发现了电子C . 电子的质量是质子质量的1836倍D . 汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线研究,并研究光电效应等现象,说明电子是原子的组成部分,是比原子更小的基本的物质单元6. (3分)如图是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。
18.1 电子的发现课后提升作业【基础达标练】1.关于阴极射线,下列说法正确的是( )A.阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B.阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D.阴极射线就是X射线【解析】选C。
阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流,最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线,故A、B错,C对;阴极射线本质是电子流,故D错。
2.下列说法中正确的是( )A.汤姆孙精确地测出了电子的电荷量e=1.602×10-19CB.电子电荷量的精确值是卢瑟福测出的C.物体所带电荷量可以是任意值D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍【解析】选D。
密立根通过油滴实验测得了电子的电荷量并提出了电荷量是量子化的,A、B 错误;物体所带电荷量的最小值是e,所带电荷量只能是元电荷的整数倍,C错误,D正确。
3.(多选)关于阴极射线的性质,判断正确的是( )A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢原子比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子比荷小【解析】选A、C。
通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电,而且比荷比氢原子的比荷大得多,故A、C正确。
4.关于电荷量,下列说法不正确的是( )A.电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的B.物体的带电荷量可以是任意值C.物体带电荷量的最小值为1.6×10-19CD.电子所带的电荷量称为元电荷【解析】选B。
密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10-19C,并提出了电荷量子化的观点,因此A、C正确,B错误;任何物体的电荷量都为e的整数倍,并规定e所带的电荷量为元电荷,故D正确。
5.(2018·宁德高二检测)如图所示,一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C 组成。
放射源O在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度、质量为m、电荷量为e的电子。
人教版选修3-5课后作业第十八章原子结构电子的发现一、选择题1.(多选)下面对阴极射线的认识正确的是( )A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的B.只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线D.阴阳两极间加有高压时,电场很强,阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极2.如图所示为J.J.汤姆孙阴极射线管的构造简图,将两极间加有一定电压的阴极射线管置于U形磁铁两极之间,分析左端射入的电子束可知( )A.增大加速电压,观察到的偏转现象将更加明显B.减小磁感应强度,观察到的偏转现象将更加明显C.电子束向下偏转D.若将粒子源更换为α粒子源,磁场中α粒子束偏转方向不变3.如图是阴极射线管示意图。
接通电源后,阴极射线由阴极沿x轴正方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。
要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是( )A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向4.(多选)如图所示是J.J.汤姆孙的阴极射线管的示意图,下列说法中正确的是( )A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的中心P1点B.若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向下偏转C.若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向上偏转D.若在D1、D2两极板之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转5.(多选)如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。
显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线,荧光屏被阴极射线轰击就能发光。
安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转。
下列说法中正确的是( )A.如果偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点B.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心打在荧光屏上的A点,则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心打在荧光屏上的B点,则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里D.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动,则偏转磁场的磁感应强度应该先由小到大,再由大到小6.下列说法错误的是( )A.电子电荷量的精确值是由密立根通过“油滴实验”测得的B.若物体带电,则其所带电荷量可以是任意值C.若物体带电,则其所带电荷量的最小值为1.6×10-19 CD.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍7.(多选)1897年英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子并因此被称为“电子之父”。
1. 对于电子的发现,以下表达正确的选项是( )A.电子的发现,说了然原子是由电子和原子核构成的B.电子的发现,说了然原子拥有必定的构造C.电子是第一个被人类发现的微观粒子D.电子的发现比较好地解说了物体的带电现象2. 1897 年英国物理学家汤姆孙发现了电子,所以被称为“电子之父”。
以下对于电子的说法正确的选项是 ()A.汤姆孙经过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子,且求出了阴极射线的比荷B.汤姆孙经过对光电效应的研究,发现了电子C. 电子的质量是质子质量的1836 倍D.汤姆孙经过对不一样资料做阴极发出的射线的研究,并研究光电效应现象,得出电子是原子的构成部分,是比原子更小的基本物质单元3.向荧光屏上看去,电子向我们飞来,在偏转线圈中通以以下图的电流,电子的偏转方向为()A. 向上B. 向下C. 向左D. 向右4. 对于阴极射线的实质,以下说法正确的选项是()A . 阴极射线的实质是氢原子B.阴极射线的实质是电磁波C.阴极射线的实质是电子D. 阴极射线的实质是X 射线5. 1897 年,汤姆孙在研究阴极射线时,测出了阴极射线的,并确立了其带电,构成阴极射线的粒子称为。
6. 电子电荷的精准测定是在1910 年前后由美国科学家经过有名的测出的。
电子电荷的一般取值e= C。
7.图示为示波管中电子枪的原理表示图,示波管内被抽成真空,A 为发射电子的阴极,K 为接在高电势点的加快阳极, A 、 K 电压为 U,电子走开阴极时的速度能够忽视。
电子经加快后从的小孔射出时的速度大小为v,以下说法中正确的选项是() 间KA. 若 A 、 K 间距离减半而电压仍为U,则电子走开K 时的速度变成vB. 若A、 K 间距离减半而电压仍为U,则电子走开K 时的速度变成vC. 若A、 K 间距离不变而电压减半,则电子走开K 时的速度变成vD. 若 A 、 K 间距离不变而电压减半,则电子走开K 时的速度变成v8.密立根用喷雾的方法获取了带电油滴,而后把这些带有不一样电荷量和质量的油滴置于电场中,经过电场力和重力均衡的方法最后测得了带电油滴的电荷量。
课后集训基础达标1.下列说法正确的是( )A.汤姆孙发现了电子并测出电子的电荷量B.稀薄气体导电可以看到辉光现象C.阴极射线是一种电磁波D.以上说法都不对解析:汤姆孙发现了电子,但电子的电荷量是由密立根油滴实验测出的,A错.稀薄气体被电离可以导电,产生辉光现象,B正确.阴极射线是带负电的粒子流,即电子,C错.答案:B2.关于阴极射线的本质,下列说法正确的是( )A.阴极射线本质是氢原子B.阴极射线本质是电磁波C.阴极射线本质是电子D.阴极射线本质是X射线解析:阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的.答案:C3.关于阴极射线的性质,判断正确的是( )A.阴极射线带负电B.阴极射线带正电C.阴极射线的比荷比氢原子比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析:通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电,而且比荷比氢原子的比荷大得多,故仅A、C正确.答案:AC4.汤姆孙是怎样发现电子的?解析:汤姆孙通过测定阴极射线的电性实验,测得阴极射线中含有带负电的粒子,然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小(通过带电粒子在电磁场中的运动实验)从而推理得到阴极射线中的粒子是电子.答案:见解析综合运用5.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是_________.若在如图18-1-2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场,阴极射线将_________(填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转.图18-1-2解析:阴极射线是电子流,根据左手定则,阴极射线将向下偏转.答案:电子向下拓展探究6.电视机显像管实际上是一只阴极射线管,如图18-1-3所示是一阴极射线管的主要构造示意图.A、B是偏转磁场,可使电子在水平方向偏转,C、D是偏转电场,可使电子在竖直方向偏转,当A、B和C、D不接电压时,电子枪发出的电子经加速后以v=1.6×106m/s的速度沿水平直线MN垂直打到竖直的荧光屏P的中心O上.以O为原点、以竖直方向为y轴、水平方向为x轴建立坐标系,当A、B和C、D间分别接上恒定电压后,电子在磁场中沿-x方向偏转了0.02 m,打在屏上的(-0.14,-0.15)点,已知磁场沿MN方向的宽度为0.06 m,电场沿MN方向的宽度为0.08 m,电场右边缘到屏的距离为0.08 m,电子从磁场射出后立即进入电场,且从电场的右边界射出.(电子的质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-9 C)试求磁场和电场的方向,并说明电子在磁场区、电场区、无场区的运动过程.图18-1-3简答:根据左手定则可得,磁场方向竖直向上.电子受力逆着电场线,电场方向也竖直向上.电子在磁场区做匀速圆周运动,在电场区做匀变速曲线运动,在无场区做匀速直线运动.。
第一节电子的发觉教学目标:(一)学问与技能1、了解阴极射线及电子发觉的过程。
2、知道汤姆孙争辩阴极射线发觉电子的试验及理论推导。
(二)过程与方法培育同学对问题的分析和解决力量,初步了解原子不是最小不行分割的粒子。
(三)情感、态度与价值观理解人类对原子的生疏和争辩经受了一个格外漫长的过程,这一过程也是辩证进展的过程。
依据事实建立学说,进展学说,或是打算学说的取舍,发觉新的事实,再建立新的学说.人类就是这样通过光的行为,经过分析和争辩,渐渐生疏原子的。
教学重点:阴极射线的争辩。
教学难点:汤姆孙发觉电子的理论推导。
教学方法:试验演示和启发式综合教学法。
教学用具:投影片,多媒体帮助教学设备教学过程:(一)引入新课老师:很早以来,人们始终认为构成物质的最小粒子是原子,原子是一种不行再分割的粒子,这种生疏始终统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末,科学家对试验中的阴极射线深化争辩时,发觉了电子,使人类对微观世界有了新的生疏。
电子的发觉是19世纪末、20世纪初物理学三大发觉之一。
(二)新课教学1、阴极射线叙述:气体分子在高压电场下可以发生电离,使原来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子,使不导电的空气变成导体。
设疑:是什么缘由让空气分子变成带电粒子的?带电粒子是从何而来的?科学家在争辩气体导电时发觉了辉光放电现象。
史料:1858年德国物理学家普吕克尔较早发觉了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦争辩辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质,有大量的科学家作出大量的科学争辩,主要形成了两种观点。
(1)电磁波说:代表人物,赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
(2)粒子说:代表人物,汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
思考:你能否设计一个试验来进行阴极射线的争辩,能通过试验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
第1节电子的发现1.英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2.组成阴极射线的粒子——电子。
3.密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。
4.密立根实验发现:电荷是量子化的,即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
一、阴极射线1.实验装置:如图18-1-1所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极,A是金属环制成的阳极;把它们分别连在感应圈的负极和正极上。
图18-1-12.实验现象:玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
3.阴极射线:荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的,这种射线被命名为阴极射线。
二、电子的发现1.汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场,根据偏转情况,证明它是B(A.带正电B.带负电)的粒子流并求出了它的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同。
证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)进一步研究新现象,不论是由于正离子的轰击,紫外光的照射,金属受热还是放射性物质的自发辐射,都能发射同样的带电粒子——电子。
由此可见,电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元。
2.密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。
(2)电荷是量子化的。
3.电子的有关常量1.自主思考——判一判(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。
(×)(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。
(×)(3)阴极射线在真空中沿直线传播。
(√)(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。
(×)(5)组成阴极射线的粒子是电子。
(√)(6)电子是原子的组成部分,电子电荷量可以取任意数值。
(×)2.合作探究——议一议气体放电管中的气体为什么会导电?提示:气体分子内部有电荷,正电荷和负电荷的数量相等,对外呈电中性,当分子处于电场中时,正电荷和负电荷受电场力的方向相反,电场很强时正、负电荷被“撕”开,于是出现了等量的正、负电荷,在电场力作用下做定向运动,气体就导电了。
课后训练
1.关于阴极射线的性质,判断正确的是()
A.阴极射线带负电
B.阴极射线带正电
C.阴极射线的比荷比氢离子的比荷大
D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小
2.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
3.关于空气导电性能,下列说法正确的是()
A.空气导电,是空气分子中有的带正电,有的带负电,在强电场作用下向相反方向运动的结果
B.空气能够导电,是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C.空气密度越大,导电性能越好
D.空气密度变得越稀薄,越容易发出辉光
4.如图所示,一只阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线径迹下偏,则()
A.导线中的电流由A流向B
B.导线中的电流由B流向A
C.如要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中电流方向来实现
D.电子的径迹与AB间电流的方向无关
5.下列说法正确的是()
A.电子是原子核的组成部分
B.电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C.电子电荷量的数值约为1.602×10-19 C
D.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
6.关于密立根“油滴实验”,下列说法正确的是()
A.密立根利用电场力和重力平衡的方法,测得了带电体的最小带电荷量
B.密立根利用电场力和重力平衡的方法,推测出了带电体的最小带电荷量
C.密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量
D.密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一
7.如图是阴极射线管示意图。
接通电源后,阴极射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。
要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是()
A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向
B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向
C.加一电场,电场方向沿z轴负方向
D.加一电场,电场方向沿y轴正方向
8.质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所
示。
让中性气体进入电离室A,在那里被电离成离子。
这些离子从电离室的小孔飘出,从缝S1进入加速电场被加速。
然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场,最后打在底片上的P点。
已知加速电压为U,磁场的磁感应强度为B,缝S2与P之间的距离为a,离子从缝S1进入
电场时的速度不计。
求该离子的比荷q
m。
9.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验推测出的。
密立根实验的原理如图所示:两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接,使上面的板带正电,下面的板带负电。
油滴从喷雾器喷出后,经上面金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E 中。
大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时,因摩擦而带负电,油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降,观察者可在强光照射下,借助显微镜进行观察。
两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得,从而确定极板间的电场强度E。
但是油滴太小,其质量m很难直接测出。
密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度测量油滴的质量。
未加电场时,由于空气的黏性,油滴所受的重力很快就等于油滴与空气的摩擦力而使油滴匀速下落,可测得速度v1,再加一足够强的电场,使油滴做竖直向上的运动,在油滴以速度v2匀速运动时,油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。
根据空气阻力遵循的规律,即可求得油滴的带电荷量。
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量,发现这些电荷量都等于某个最小电荷的整数倍,从而证实了电荷是量子化的,并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e。
如图所示,在A板上方用喷雾器将细油滴喷出,若干油滴从板上的一个小孔中落下,喷出的油滴因摩擦而带负电。
已知A、B板间电压为U、间距为d,油滴恰好静止。
撤去电场后油滴徐徐下落,最后测出油滴以速度v匀速运动,已知空气阻力正比于速度:f=k v,则油滴所带的电荷量q=______。
某次实验得q-19。
参考答案
1. 答案:AC 解析:汤姆孙通过实验证实,阴极射线是带负电的粒子流;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢离子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大。
2. 答案:AD 解析:阴极射线实质上就是高速电子流,所以在电场中偏向正极板一侧,A 正确。
由于电子带负电,所以其受力情况与正电荷不同,B 错误。
不同材料所产生的阴极射线都是电子流,所以它们的比荷是相同的,C 错误。
在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量,最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根,D 正确。
3. 答案:BD 解析:空气是由多种气体组成的混合气体,在正常情况下,气体分子不带电(显中性),是较好的绝缘体。
但在射线、受热及强电场作用下,空气分子被电离才具有导电功能,且空气密度较大时,电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞,正、负电荷又重新复合,难以形成稳定的放电电流,而电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好。
综上所述,正确选项为B 、D 。
4. 答案:BC 解析:阴极射线带负电,由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里;由安培定则判断AB 中电流的方向由B 向A 。
电流方向改变,管内磁场方向改变,电子受力方向也改变。
5. 答案:BC 解析:电子是原子的组成部分,电子的发现说明原子是可以再分的。
电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷,也叫荷质比。
6. 答案:B 解析:密立根“油滴实验”是利用喷雾的方法,在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡,推算出每个小液滴带电荷量都是元电荷的整数倍,带电体的带电荷量不是连续的,而是量子化的,并且电子的带电荷量也为元电荷,带负电。
故正确选项为B 。
7. 答案:B 解析:若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y 轴正方向,B 正确;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z 轴正方向。
8. 答案:22
8U B a 解析:离子经过了电场加速和磁场偏转两个过程,从离子运动轨迹可知,离子带正电,
设它进入磁场时的速度为v ,在电场中加速有21=2qU mv ,在磁场中偏转有2
mv qBv r
=,而2a r =,联立以上三式解得228q U m B a
=。
9. 答案:kvd U
油滴的带电荷量是 1.6×10-19 C 的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19 C
解析:(1) 0U mg q d -=,mg -k v =0,解得kvd q U
=。
(2)分析表中数据可知,油滴的带电荷量约为1.6×10
-19 C 的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19 C 。