2020学年高中物理 18.1电子的发现课后习题 新人教版选修3-5
- 格式:doc
- 大小:284.00 KB
- 文档页数:8
电子的发现时间:45分钟一、选择题(1~4题为单选,5~6题为多选)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.已知X射线的“光子”不带电,假设阴极射线像X射线一样,则下列说法正确的是( B )A.阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加能量B.阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C.阴极射线通过偏转电场能够改变方向D.阴极射线通过磁场方向可能发生改变解析:因为X射线的“光子”不带电,故电场、磁场对X射线不产生作用力,故选项B 正确.3.如图所示,在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线,则阴极射线粒子将( D )A.向纸内偏转B.向纸外偏转C.向下偏转D.向上偏转解析:由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外,阴极射线从负极射出,由左手定则可判定阴极射线粒子(电子)向上偏转.4.密立根油滴实验原理如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下、场强为E的匀强电场.用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴.通过显微镜可找到悬浮不动的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,重力加速度为g,则下列说法正确的是( C )A .悬浮油滴带正电B .悬浮油滴的电荷量为mg UC .增大场强,悬浮油滴将向上运动D .油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍解析:带电油滴在两板间静止时,电场力向上,应带负电,A 错;qE =mg ,即q U d=mg ,所以q =mgdU,B 项错误;当E 变大时,qE 变大,合力向上,油滴向上运动,任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍,D 项错.5.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( AD ) 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,所以其在磁场中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,最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根,D 正确.6.如图所示的阴极射线管,无偏转电场时,电子束加速后打到荧光屏中央形成亮斑.如果只逐渐增大M 1M 2之间的电势差,则下列说法正确的是( AC )A .在荧光屏上的亮斑向上移动B .在荧光屏上的亮斑向下移动C .偏转电场对电子做的功增大D .偏转电场的电场强度减小解析:设电子由加速电场加速后的速度为v .电子在加速电场中运动,由动能定理得eU 1=12mv 2 解得v =2eU 1m.水平方向有L =vt竖直方向有a =F m =eE m =eU 2mdv y =at电子刚离开偏转电场时的偏转角正切值为tan α=v yv由以上各式解得tan α=U 2L2U 1d,即电子离开偏转电场时的偏转角α随偏转电压的增大而增大.如果只逐渐增大M 1M 2之间的电势差U 2,在荧光屏上的亮斑向上移动,故选项A 正确,B 错误;电子离开偏转电场时的偏转量y =12at 2=eU 2L22mv 2d ,如果只逐渐增大M 1M 2之间的电势差U 2,电子离开偏转电场时的偏转量将增大.偏转电场对电子做的功W =e ·E ·y ,偏转量越大,静电力做的功越多,故选项C 正确;偏转电场的电场强度E =U 2d,所以如果只逐渐增大M 1M 2之间的电势差U 2,偏转电场的电场强度增大,故选项D 错误.二、非选择题7.密立根实验的原理如图所示,A 、B 是两块平行放置的水平金属板,A 板带正电,B 板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴,落到A 、B 两板之间的电场中.小油滴由于摩擦而带负电,调节A 、B 两板间的电压,可使小油滴受到的静电力和重力平衡.已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C ,油滴半径是1.64×10-4cm ,油的密度是0.851 g/cm 3,求油滴所带的电荷量,这个电荷量是电子电荷量的多少倍?(π取3.14,e 取1.6×10-19C)答案:8.02×10-19C 5解析:小油滴质量为m =ρV =ρ·43πr 3由题意得mg =Eq联立解得q =ρ·4πr 3g3E=0.851×103×4×3.14× 1.64×10-63×9.83×1.92×105C≈8.02×10-19 C.小油滴所带电荷量q 是电子电荷量e 的倍数为n =q e =8.02×10-191.6×10-19≈5(倍). 8.如图所示,在纸面内半径为R 的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一束阴极射线从图中A 点以速度v 0垂直磁场射入,当射线离开磁场时,速度方向刚好改变了180°,不计电荷的重力,求射线的比荷.答案:2v 0BR解析:符合题目条件的运动轨迹如图所示,由几何关系得,射线在磁场中的旋转半径为圆形磁场区域半径的一半,即R 2=mv 0qB由此得射线的比荷为q m=2v 0BR.9.如图,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 (油滴可看作球体,球体体积公式V =16πD 3),重力加速度为g .(1)设油滴受到的气体的阻力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)πρD 3g 6v 1 (2)ρπD 3gd v 1+v 26Uv 1解析:(1)油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,有kv 1=mgm =ρV =16πρD 3,则k =πρD 3g6v 1.(2)设油滴所带电荷量为q ,油滴受到的电场力为F 电=qE =q Ud油滴向上匀速运动时,阻力向下,油滴受力平衡,则kv 2+mg =q Ud油滴所带电荷量为q =ρπD 3gd v 1+v 26Uv 1.。
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。
18.1电子的发现同步练习(解析版)1.以下叙述正确的是A.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B.有10个放射性元素的原子核,当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期C.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,会辐射一定频率的光子,同时氢原子的电势能减小,电子的动能减小D.重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损,都向外界放出核能2.下列物理事件描述正确的是()A.1858年德国物理学家普吕克尔发现了电子B.1910年美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量C.1919年英国物理学家卢瑟福发现了中子D.1932年美国物理学家查德威克发现了质子3.下列说法中不符合物理史实的是()A.汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”B. 粒子的散射实验表明原子核具有复杂结构C.玻尔第一次将量子观念引入原子领域,成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷4.汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( )A.用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况B.用“油滴实验”精确测定电子的带电量C.用阴极射线轰击荧光物质,对荧光物质发出的光进行光谱分析D.让阴极射线通过电场和磁场,通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷5.下列说法正确的是A.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况,判定其本质是带负电的粒子流,并最终发现了电子B.爱因斯坦提出了能量量子化的概念C.不确定关系告诉我们,微观物理学中,粒子的位置和动量测不准D.康普顿效应说明光具有波动性6.天文物理学大师霍金曾表示,探测到引力波是科学史上非常重要的一刻。
人类科学史上有过许多重要的事件。
下列叙述中错误的是( )A.伽利略做了“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验,证实了“距离与时间平方成正比”的关系B.开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录,提出了“所有行星绕太阳做椭圆运动”等行星运动规律C.奥斯特发现电流磁效应,导致法拉第发现电磁感应现象,后来他又研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比,使人们对电与磁内在联系的认识更加完善D.汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子,否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念7.物理学的发展促进了人类文明的极大进步,关于物理学发展的历史,以下说法正确的是()A.丹麦物理学家奥斯特发现了由磁场产生电流的条件和规律B.汤姆逊利用阴极射线管发现了电子,并由此提出原子的核式结构模型C.1687年伽利略出版了《自然哲学的数学原理》一书D.物理学中的思想方法很多,比如在显示桌子的微小形变实验和库仑扭秤的工作原理中都用到了放大法8.关于近代物理研究,下列说法正确的有()A.汤姆孙发现组成阴极射线的粒子是α粒子B.光电效应实验中,光强越强,光电子动能越大C.普朗克假设微观粒子的能量是量子化的,解释了黑体辐射现象D.一个光子与一个静止的电子碰撞而散射,其频率不会发生改变9.下列关于元电荷的说法中正确的是()A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷C.元电荷有正负之分D.元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的10.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.64 eV --3.19 eV。
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原子比荷大D .阴极射线的比荷比氢原子比荷小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.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加速飞向阳极,如图。
若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为( )。
A .平行于纸面向左B .平行于纸面向上C .垂直于纸面向外D .垂直于纸面向里4.向荧光屏上看去,电子向我们飞来,在偏转线圈中通以如图所示的电流,电子的偏转方向为( )。
A .向上B .向下C .向左D .向右5.汤姆孙认为阴极射线发射的物质是电子而不是原子,是因为________________________________________________________________________。
6.把两个边长相等的金属板如图放置(金属板的边长为d ,两极板间距为h ),①加如图所示的匀强电场E ,使阴极射线从两板中间位置射入,测出当阴极射线达到最大偏向时的电场强度E 的大小;②保持E 不变,再加以垂直电场向外的匀强磁场,从小到大不断增加磁感应强度,当阴极射线可以水平射出时读出磁感应强度为B 。
证明:电子的比荷22e Eh m B d 。
7.电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的。
他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量的整数倍。
这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。
密立根实验的原理如图所示,A 、B 是两块平行放置的水平金属板,A 板带正电,B 板带负电。
从喷雾器嘴喷出的小油滴,落到A 、B 两板之间的电场中。
小油滴由于摩擦而带负电,调节A 、B 两板间的电压,可使小油滴受到的电场力和重力平衡。
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一、选择题(共4题;)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2. 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. 电子的发现说明()A.原子是由原子核和电子组成的B.物质是带电的且一定带负电C.原子可进行再分D.原子核可再分4. 如图为示波管中电子枪的原理示意图,A为发射电子的阴极,K为接在高电势的加速极,A、K之间电压为U,电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v,下列说法正确的是()A.如果A,K之间距离减半而电压仍为U,那么电子离开K的速度为2vvB.如果A,K间距离减半电压仍为U,那么电子经过K时的速度为√22vC.如果A,K间距离保持不变而电压减半,那么电子离开K时的速度为√22D.如果A,K间距离保持不变而电压减半,那么电子离开K时的速度为v2二、多项选择题(共4题;)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子,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.汤姆孙通过对光电效应的研究,发现了电子C.电子的质量无法测定D.汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究,并研究了光电效应等现象,说明电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元如图是阴极射线管示意图.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上(z轴正方向)偏转,在下列可采用的是()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轴负方向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轴正方向关于空气的导电性能,下列说法正确的是()A.空气导电,因为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,越容易发出辉光关于电荷量,下列说法正确的是()A.物体的带电量可以是任意值B.物体的带电量只能是某些值C.物体带电量的最小值是1.6×10−19CD.一个物体带上1.6×10−9C的负电荷,这是它失去了1010个电子的缘故三、填空题(共2题;)汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了________,从而说明原子内部有复杂的结构。
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.。
电子的发现同步练习1.带电粒子以初速v垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中,它离开时偏离原方向h,偏角为ϕ,下列说法正确的是:A.粒子在电场中作类似平抛的运动B.偏角ϕ与粒子的电量和质量无关C.粒子飞过电场的时间,决定于极板长和粒子进入电场时的初速度D.粒子偏移距离h,可用加在两极板上的电压控制2.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其它力的作用)A.电势能增加,动能增加B.电势能减小,动能增加C.电势能和动能都不变D.上述结论都不正确3.电子以初速度v沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍使电子能够穿过平行板间,则电子穿越平行板所需要的时间A.随电压的增大而减小B.随电压的增大而增大C.加大两板间距离,时间将减小D.与电压及两板间距离均无关4.如图,带电量为q的负电荷,以初动能E k从两平行板的正中央沿垂直于电场线方向进入平行板间的匀强电场,恰沿B板边缘飞出电场,且飞出时其动能变为2E k,则A、B两板间的电势差为A、E k/q,A板电势高B、E k/q,B板电势高C、2E k/q,A板电势高D、2E k/q,B板电势高A B5.如图所示,带电粒子以平行极板的速度从左侧中央飞入匀强电场,恰能从右侧擦极板边缘飞出电场(重力不计),若粒子的初动能变为原来的2倍,还要使粒子保持擦极板边缘飞出,可采用的方法是 A . 将极板的长度变为原来的2倍 B . 将两板之间的距离变为原来的1/2 C .将两板之间的电势差变为原来的2倍D .上述方法都不行6.让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场,要使它们最后偏转角相同,这些粒子进入电场时必须具有相同的 A.初速度B.动能C.动量D.质量7.初速为零的电子经加速电场后进入偏转电场,进入时速度与偏转电场方向垂直.若加速电压为U 1,偏转电压为U 2,要使电子在电场中横向偏移量y 变为2y,可采用以下哪些办法 A.只使U 1变为U 1/2 B.只使U 2变为U 2/2C.只使偏转极板长度变为原来的2倍D.只使偏转极板间距减为原来的1/28. 荷质比的测定:带电粒子在电场和磁场中运动时,所受电场力和磁场力跟粒子所带电量成正比,得到的加速度跟粒子的质量成反比,因此,粒子的运动情况依赖于粒子的 . 汤姆生测得阴极射线粒子的荷质比约为2×1011 C/kg ,现在测得电子荷质比的精确值通常可取作:=9、十九世纪后半期科学家们在研究稀薄气体放电时发现,当玻璃管内的气体足够稀薄时,阴极就发出一种射线,这种射线能使对着阴极的玻璃管发出荧光,叫做 . 英国科学家汤姆生对阴极射线进行了一系列的实验研究.1897年他确认阴极射线是带的粒子. 同时,他还研究了阴极射线在电场和磁场中的偏转,根据数据计算出这种带电粒子的. 汤姆生发现,不同物质的阴极发出的射线都有相同的值,这表明不同物质都能发射这种带电粒子,它是构成物质的共有成分.10. 测定电子荷质比(电荷q与质量m之比q /m)的实验装置如图所示.真空玻璃管内,阴极K发出的电子,经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一束很细的电子流,电子流以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D 间的区域.若两极板C、D间无电压,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的O点;若在两极板间加上电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则打到荧光屏上的电子产生的光点又回到O点.现已知极板的长度l = 5.00cm,C、D间的距离d= 1.50cm,极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L = 12.50cm,U = 200V,P点到O点的距离 Y=3.0cm , B = 6.3×10-4T.试求电子的荷质比.(不计重力影响).ODPA+C答案:1.ACD2.B3. D4. D5. C6.B7. AD8. 荷质比e/m≈1.76×1011 C/kg. 9.阴极射线,负电,荷质比10.1.76×1011 C/kg.。
2020年高中物理选修3-5《18.1电子的发现》同步练习卷一.选择题(共4小题)
1.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
2.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是()
A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的
B.阴极射线本质是电子
C.阴极射线在电磁场中的偏转,表明阴极射线带正电
D.阴极射线的比荷比氢原子核小
3.如图所示,甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片,忽略地磁场的影响,下列说法正确的是()
A.甲图中的电子束径迹是抛物线
B.乙图中的电子束径迹是圆形
C.甲图中的电子只受电场力作用
D.乙图中的电子受到的洛伦兹力是恒力
4.阴极射线是()
A.质子流B.电子流C.光子流D.中子流
二.多选题(共1小题)
5.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是()
A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的
B.阴极射线本质是电子
C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电
D.阴极射线的比荷比氢原子核大
三.填空题(共3小题)
第1页(共11页)。
2019-2020年高中物理 18.1电子的发现课后习题新人教版选修3-51.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.通常情况下,气体是导电的C.在强电场中气体能够被电离而导电D.平时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;通常情况下,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:ACD2.下列说法中正确的是()A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量e=1.602 177 33(49)×10-19 CB.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是电荷量是量子化的,即任何电荷量只能是e的整数倍D.通过实验测得电子的比荷及其电荷量e的值,就可以确定电子的质量解析:电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的,选项A、C错误,选项B正确。
测出比荷的值和电子电荷量e的值,可以确定电子的质量,故选项D正确。
答案:BD3.借助阴极射线管,我们看到的是()A.每个电子的运动轨迹B.所有电子整体的运动轨迹C.看到的是真实的电子D.看到的是错误的假象解析:借助阴极射线管,我们看到的是电子束的运动轨迹,即所有电子整体的运动轨迹,选项B正确。
答案:B4.阴极射线管中加高电压的作用是()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,阴极射线是因阴极处于炽热状态而发射出的电子流,通过高压对电子加速获得能量,与荧光屏发生撞击而产生荧光,故选项D正确。
答案:D5.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,可以通过改变AB中的电流方向来实现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,由左手定则判断管内磁场方向为垂直于纸面向里。
第十八章原子结构1 电子的发现A组1.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.通常情况下,气体是导电的C.在强电场中气体能够被电离而导电D.平时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;通常情况下,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:ACD2.下列说法中正确的是( )A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量e=1.602 177 33(49)×10-19 CB.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C.汤姆孙油滴实验更重要的发现是电荷量是量子化的,即任何电荷量只能是e的整数倍D.通过实验测得电子的比荷及其电荷量e的值,就可以确定电子的质量解析:电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的,选项A、C错误,选项B正确。
测出比荷的值和电子电荷量e的值,可以确定电子的质量,故选项D正确。
答案:BD3.借助阴极射线管,我们看到的是( )A.每个电子的运动轨迹B.所有电子整体的运动轨迹C.看到的是真实的电子D.看到的是错误的假象解析:借助阴极射线管,我们看到的是电子束的运动轨迹,即所有电子整体的运动轨迹,选项B正确。
答案:B4.阴极射线管中加高电压的作用是( )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,阴极射线是因阴极处于炽热状态而发射出的电子流,通过高压对电子加速获得能量,与荧光屏发生撞击而产生荧光,故选项D正确。
答案:D5.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,可以通过改变AB中的电流方向来实现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,由左手定则判断管内磁场方向为垂直于纸面向里。
由安培定则判断AB中电流的方向为由B流向A,选项A错误,选项B正确;电流方向改变,管内的磁场方向改变,电子的受力方向也改变,选项C正确,选项D错误。
答案:BC6.如图所示,一束阴极射线自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转,则电场方向,进入电场后,阴极射线的动能(选填“增加”“减少”或“不变”)。
解析:粒子向右偏转,因粒子带负电,则其受力方向与电场方向相反,所以电场方向向左。
电场力做正功,阴极射线的动能增加。
答案:向左增加7.1910年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”,如图所示。
质量为m的带负电的油滴,静止于水平放置的带电平行金属板间,设油滴的密度为ρ,空气密度为ρ',试求:两板间电场强度最大值的表达式。
解析:设油滴的体积为V,所带电荷量为电子电荷量的整数倍,设为ne。
对油滴受力分析如图所示,由平衡条件得G=mg=F电+F浮,F电=Ene,F浮=ρ'gV,m=ρV,由以上各式得E=,当n=1时,电场强度E最大,Emax=。
答案:B组1.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,选项A错误,选项B 正确;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,选项C、D错误。
答案:B2.如图为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空,A为发射热电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U,电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。
下面的说法中正确的是( )A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2vB.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v解析:对电子从A到K的过程应用动能定理得eU=mv2-0,所以电子离开K时的速度取决于A、K之间电压的大小,选项A、B错误;如果电压减半,则v应变为原来的,选项C错误,D正确。
答案:D3.如图所示,电子以初速度v 0从O 点进入长为l 、板间距离为d 、电势差为U 的电场,出电场时打在屏上P 点,经测量O'P 为X 0,求电子的比荷。
解析:由于电子进入电场中做类平抛运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动。
满足X 0=at 2=。
则。
答案:4.如图所示,在A 板上方用喷雾器将细油滴喷出,喷出的油滴因摩擦而带负电。
若干油滴从板上的一个小孔中落下,已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时,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 阻=kv 。
(1)油滴所带的电荷量q= 。
(2)某次实验得q 的测量值见下表(单位:10-19 C): 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83分析这些数据可知: 。
解析:(1)mg=qEmg=kv联立得q=(2)分析数据可得油滴的带电荷量是1.6×10-19 C 的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19 C 。
答案:(1) (2)见解析5.1897年,物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷,打破了原子是不可再分的最小单位的观点。
因此,汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。
在实验中,汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管,从电子枪C 出来的电子经过A 、B 间的电场加速后,水平射入长度为L的D、E平行板间,接着在荧光屏F中心出现荧光斑。
若在D、E间加上方向向下、电场强度为E的匀强电场,电子将向上偏转;如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画),荧光斑恰好回到荧光屏中心,接着再去掉电场,电子向下偏转,偏转角为α,试根据L、E、B和α,求出电子的比荷。
解析:当加上一匀强磁场电子不发生偏转时,则满足eE=Bev去掉电场,只在磁场作用下电子向下偏转,偏转角为α,则有evB=如图所示,由几何关系得L=Rsin α解①②③得。
答案:6.带电粒子的比荷是一个重要的物理量。
某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的比荷,实验装置如图所示。
(1)他们的主要实验步骤如下:A.首先在两极板M1M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子束从两极板中央通过,在荧光屏的正中心处观察到一个亮点;B.在M1M2两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节使其增大,使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移,直到荧光屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U,请问本步骤的目的是什么?C.保持步骤B中的电压U不变,对M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧光屏正中心处重现亮点,试问外加磁场的方向如何?(2)根据上述实验步骤,同学们正确地推算出电子的比荷与外加电场、磁场及其他相关量的关系为。
一位同学说,这表明电子的比荷大小将由外加电压决定,外加电压越大则电子的比荷越大,你认为他的说法正确吗?为什么?解析:(1)当在荧光屏上看不到亮点时,电子刚好打在下极板M2的右边缘,设两板间距离为x。
则,即,由此可看出,这一步的目的是使粒子在电场中的偏转量成为已知量,进而表示出粒子的比荷。
步骤C加上磁场后电子不偏转,则洛伦兹力等于电场力,且洛伦兹力方向向上,由左手定则得磁场方向垂直于纸面向外。
(2)由电场力等于洛伦兹力,有q=qBv,得v=,把它代入,这个同学的说法不对。
电子的比荷是电子的固有参数,与测量时所加U、B及板的长度d无关。
答案:(1)B.使电子刚好落在M2极板右边缘,利用已知量表示 C.磁场方向垂直于纸面向外(2)不正确。
电子的比荷是由电子本身的性质决定的,是电子的固有参数。
7.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。
油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。
油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。
两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。
(1)调节两金属板间的电势差u,当u=U0时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动,则该油滴所带电荷量q为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。
解析:本题考查的是密立根油滴实验的原理和过程分析。
求解的关键是正确应用力的平衡及牛顿第二定律和运动学公式。
(1)由平衡条件知m1g=q,解得q=。
(2)若Q为正电荷,根据牛顿第二定律有m2g+=m2a,且d=at2,由以上两式解得Q=。
若Q为负电荷,根据牛顿第二定律有m2g-=m2a,又d=at2,由以上两式解得Q=。
答案:(1)q= (2)Q=或Q=。