高中物理 18.1电子的发现课时训练（含解析）新人教版选修35.doc

18.1电子的发现【小题达标练】一、选择题1.(多选)(2015南昌高二检测)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图,下列说法中正确的是()a.若在d1、d2之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的p1点b.若在d1、d2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之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转【解析】选a、c。实验证明,阴极射线是电子,它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧,可知选项c正确,选项b的说法错误。加上磁场时,电子在磁场中受洛伦兹力作用,要发生偏转,因而选项d错误。当不加电场和磁场时,电子所受的重力可以忽略不计,因而不发生偏转,选项a的说法正确。2.(2015西昌高二检测)下列关于阴极射线的说法正确的是()a.阴极射线是高速运动的质子流b.阴极射线是可用人眼直接观察的c.阴极射线是电磁波d.阴极射线是高速运动的电子流【解析】选d。阴极射线是高速运动的电子流,a、c错误,d正确;阴极射线无法用人眼直接观察,b错误。3.历史上第一个发现电子的科学家是()a.贝可勒尔b.道尔顿c.伦琴d.汤姆孙【解析】选d。贝可勒尔发现了天然放射现象,道尔顿提出了原子论,伦琴发现了x射线,汤姆孙发现了电子。4.(多选)下列是某实验小组测得的一组电荷量,哪些是符合事实的()a.+310-19c b.+4.810-19cc.-3.210-26c d.-4.810-19c【解析】选b、d。电荷是量子化的,任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。1.610-19c是自然界中最小的电荷量,故b、d正确。【补偿训练】(多选)汤姆孙对阴极射线的探究,最终发现了电子,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1 836倍d.电子是一种粒子,是构成物质的基本单元【解析】选a、d。汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究,发现它们均为同一种粒子即电子,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。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a点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里c.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上b点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里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,则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大,再由大到小【解题指南】解答本题时应理解以下两点:(1)电子经过磁场时,若电子运动方向与磁场方向垂直,则电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转。(2)判断洛伦兹力的方向时,要用左手定则,同时注意电子是带负电的。【解析】选a、c。偏转线圈中没有电流,阴极射线沿直线运动,打在o点,a正确。由阴极射线的电性及左手定则可知b错误,c正确。由r=mvqb可知,b越小,r越大,故磁感应强度应先由大变小,再由小变大,故d错误。6.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,如图所示。若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为()a.平行于纸面向下 b.平行于纸面向上c.垂直于纸面向外 d.垂直于纸面向里【解析】选c。由于阴极射线的本质是电子流,阴极射线运动方向向右,说明电子的运动方向向右,相当于存在向左的电流,利用左手定则,使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上,由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外,故选项c正确。【互动探究】若要使射线向上偏转,所加电场的方向应为 ()a.平行于纸面向下 b.平行于纸面向上c.垂直于纸面向外 d.垂直于纸面向里【解析】选a。由于阴极射线的本质是电子流带负电,使电子所受电场力平行于纸面向上,则电场方向应为平行于纸面向下,故选项a正确。7.(多选)下列关于电子的说法正确的是()a.发现电子是从研究阴极射线开始的b.发现物质中发出的电子比荷是不同的c.电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有复杂的结构d.电子是带正电的,可以在电场和磁场中偏转【解析】选a、c。发现电子是从研究阴极射线开始的,a项正确;发现物质中发出的电子比荷是相同的,b项错误;电子的发现让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有复杂的结构,c项正确;电子是带负电的,选项d错误。【易错提醒】解答本题的两个易错点:(1)知道阴极射线的本质是高速运动的电子流,但不知道发现电子是从研究阴极射线开始的,从而出现漏选。(2)容易忽略所有物质中发出的电子都是相同的,从而错选b。二、非选择题8.如图是密立根油滴实验装置。在a板上方用喷雾器将油滴喷出,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板间的电压为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=kv,则油滴所带的电荷量q=。某次实验得到q的测量值见下表(单位:10-19c)6.418.019.6511.2312.83分析这些数据可知:_。【解析】由mg-eq=0,mg-kv=0,e=ud,解得q=kvdu。油滴的带电荷量是1.610-19c的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.610-19c。答案:kvdu油滴的带电荷量是1.610-19c的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.610-19c【总结提升】物理信息题处理技巧(1)提取物理信息;(2)构建物理模型;(3)转化为数学问题;(4)还原为物理结论。【大题提升练】1.(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(2)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v1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v2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,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=16d3),重力加速度为g。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;求油滴所带电荷量。【解析】(1)选b。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。(2)油滴速度为v1时所受阻力f1=kv1,油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,有f1=mgm=v=16d3,则k=16v1d3g。设油滴所带电荷量为q,油滴受到的电场力为f电=qe=qud油滴向上匀速运动时,阻力向下,油滴受力平衡,则kv2+mg=qud油滴所带电荷量为q=d3gd(v1+v2)6uv1。答案:(1)b(2)16v1d3gd3gd(v1+v2)6uv12.(1)(多选)对于如图所示的实验装置,下列说法正确的是()a.这是阴极射线是否带电的实验装置b.密立根首次观察到阴极射线c.汤姆孙确定了组成阴极射线的粒子是电子d.赫兹认为阴极射线是一种电磁波e.普吕克尔命名了阴极射线(2)汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示。真空管内的阴极k发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过a中心的小孔沿中心轴o1o的方向进入到两块水平正对放置的平行极板p和p间的区域。当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心o点处,形成了一个亮点;加上偏转电压u后,亮点偏离到o点(o点与o点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计)。此时,在p和p间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场。调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为b时,亮点重新回到o点。已知极板水平方向的长度为l1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为l2(如图所示)。求打在荧光屏o点的电子速度的大小;推导出电子的比荷的表达式。【解析】(1)选a、c、d。1897年汤姆孙利用题图的实验装置,确定了组成阴极射线的粒子是电子,a、c正确;1858年普吕克尔首次观察到阴极射线,b错误;1876年,戈德斯坦命名了阴极射线,认为管壁上的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,并把这种射线命名为阴极射线,e错误;赫兹认为阴极射线是一种电磁波,d正确。(2)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回到中心o点,设电子的速度为v,p和p间电场强度为e,则evb=ee,得v=eb,即v=ubb。当极板间仅有偏转电场时,电子以速度v进入后,竖直方向做匀加速运动,加速度a=eumb。电子在水平方向做匀速运动,在电场内的运动时间t1=l1v,这样,电子在电场中竖直方向上偏转的距离d1=12at12=el12u2mv2b。离开电场时竖直向上的分速度v=at1=el1umvb。电子离开电场后做匀速直线运动,经t2时间到达荧光屏,则t2=l2v。t2时间内向上运动的距离d2=vt2=eul1l2mv2b。这样,电子向上的总偏转距离d=d1+d2=eumv2bl1(l2+l12)。可解得em=udb2bl1(l2+l1/2)。答案:(1)a、c、d(2)见解析【补偿训练】(多选)下列说法