高中物理 18.1电子的发现课时提升训练（含解析）新人教版选修35.doc

18.1电子的发现1.(2014泉州高二检测)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流d.阴极射线本质是x射线【解析】选c。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。故c项是正确的。2.(2013泰州高二检测)如图所示,在阴极射线管正上方平行放一根通有强电流的长直导线,则阴极射线将()a.向纸内偏转b.向纸外偏转c.向下偏转d.向上偏转【解析】选d。由安培定则可以判断阴极射线所在处的磁场方向垂直纸面向外,电子从负极射出向右运动,由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转。3.(多选)某大功率用电器在开关切断瞬间,开关处有电火花,其正确解释是()a.因为空气是良导体,电火花是空气放电形成的b.开关两端产生的高电压,使空气电离放电c.为避免产生电火花,可把开关浸在绝缘油中d.以上说法均不对【解析】选b、c。开关处产生的电火花,是因为用电器切断电源瞬间由于自感而产生高电压,高电压形成的强电场使空气电离导电,出现电火花,b正确,a错误;避免电火花产生的方法是使聚集在开关两端的正、负电荷慢慢放电,c项的叙述是较好的解决方法。4.(多选)1897年英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的探究,最终发现了电子,由此被称为“电子之父”,下列关于电子的说法中正确的是()a.任何物质中均有电子b.不同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】选a、d。汤姆孙用不同的材料做阴极,都能发出阴极射线,且阴极射线均为同一种物质电子,这说明任何物质中均含有电子,a对,b错;根据对电子比荷的测定可知,电子电量和氢离子的电量相同,电子的质量远小于质子质量,是质子质量的11 836,说明电子有质量和电量,是一种粒子,并且电子是比原子更基本的物质单元,c错,d对。5.如果阴极射线像x射线一样,则下列说法正确的是()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.阴极射线通过磁场时方向可能发生改变【解析】选b。x射线是电磁波,不带电,通过电场、磁场时不受力的作用,不会发生偏转、加速,b正确。6.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(从右侧看),电子的偏转方向为()a.向上b.向下c.向左d.向右【解析】选a。根据安培定则,环形磁铁右侧为n极、左侧为s极,在环内产生水平向左的匀强磁场,利用左手定则可知,电子向上偏转,选项a正确。7.如图所示,电子由静止从o点经电场u加速后垂直射入匀强磁场b中,经偏转后打在mn板的p点,射入点到p点的距离为d,求电子的比荷em的表达式。(不考虑电子的重力)【解析】电子在加速电场u中加速的过程,根据动能定理,有eu=12mv2,解得v=2eum垂直进入磁场后,电子受到的洛伦兹力提供向心力,电子做匀速圆周运动,故有bev=mv2r,由题意知:r=d2由以上各式整理可得电子的比荷为em=8ub2d2答案:em=8ub2d2【总结提升】求解电子比荷的关键点(1)电子运动速度的确定:一是根据电子在相互垂直的电磁场中做匀速直线运动,由平衡条件求出;二是可根据电场力做功等于电子动能的增量由动能定理解出。(2)电子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力。1.(多选)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e和匀强磁场b中,发现离子向上偏转,要使此离子沿直线穿过复合场,则下列说法正确的是()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【解题指南】解答本题把握以下两点:(1)加速电场中电场力做的功等于离子动能的增加量。(2)偏转电磁场中电场力和磁场力平衡时离子做匀速直线运动。【解析】选c、d。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,则可以使洛伦兹力增大或使电场力减小,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。2.如图所示,让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场,选择合适的磁感应强度b和电场强度e,带电粒子将不发生偏转,然后撤去电场,粒子将做匀速圆周运动,测得其半径为r,求阴极射线中带电粒子的比荷。【解析】因为带电粒子不偏转,所以受到的电场力与洛伦兹力平衡,即qe=qbv,所以v=eb。撤去电场后,粒子进入磁场做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,qvb=mv2r,所以其半径为r=mvqb,所以qm=erb2。答案:erb23.带电粒子的比荷qm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m1、m2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,射出的电子从两极板中央通过,在荧光屏的正中心处观察到一个亮点。b.在m1、m2两极板间加合适的电场:加上极性如图所示的电压,并逐步调节增大,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qm=ub2d2。一位同学说,这表明电子的比荷将由外加电压决定,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】依据运动的带电粒子在电场中受电场力和在磁场中受洛伦兹力,两者平衡列方程求比荷。(1)b中荧光屏上恰好看不到亮点说明电子刚好落在正极板的近荧光屏的边缘,目的是利用极板间的距离d表示比荷qm;c中由于要求洛伦兹力方向向上,根据左手定则可知,外加磁场方向垂直电场方向向外(垂直于纸面向外)。(2)不正确。电子的比荷qm是电子的固有参数,与测量所加u、b以及极板间距离d无关。答案:见解析4.(2013扬州高二检测)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),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;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em=ehb2d2。【解析】只存在匀强电场时,电子在电场中做类平抛运动,根据相关知识列出方程垂直于电场方向:t=dv0沿电场方向:12h=12eemt2加上磁场后,电子做匀速直线运动:ee=ev0b联立上述方程得:em=ehb2d2。答案:见解析5.电子所带电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量,发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍。这个最小电量就是电子所带的电量。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,当调节a、b两板间的电压为u时,可使油滴匀速下降。已知油滴可看成球体,密度为,下降的速度大小