【创新设计】高中物理 2.1 电子规范训练 教科版选修35.doc

第二章 原子结构1电 子 (时间：60分钟)知识点基础中档稍难阴极射线1、2、43电子的发现5、6、7电子在磁场中的运动8、109综合提升1112、13知识点一阴极射线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阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故a、b错；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c对；阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大的多，故d错答案c2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2-1-13所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()图2-1-13a平行于纸面向左 b平行于纸面向上c垂直于纸面向外 d垂直于纸面向里解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，根据左手定则，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c正确答案c3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c4下列关于对阴极射线的说法，正确的是()a是由很小的不带电的粒子构成的b是由原子构成的c是由电子构成的d以上说法都不对解析对阴极射线的研究结果显示，阴极射线是由电子构成的这是英国物理学家汤姆孙在1897年得出的结论答案c知识点二电子的发现5汤姆生对阴极射线的探究，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汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，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错误答案ad6下列关于电子的说法中不正确的是()a发现电子是从研究阴极射线开始的b任何物质中均有电子，它是原子的组成部分c电子发现的意义是使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，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同解析研究表明电子是物质的组成部分，电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，是可以再分的答案d7关于电荷量，下列说法中错误的是()a物体所带电荷量可以是任意值b物体所带电荷量只能是某些值c物体所带电荷量的最小值为1.61019cd一个物体带1.6109c的正电荷，这是它失去了1.01010个电子的缘故解析电荷量是量子化的，即物体的带电量只能是某一最小电荷量的整数倍，这一最小电荷量是1.61019c，a错误，b、c正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，d正确答案a知识点三电子在电磁场中的运动8图2-1-14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() 图2-1-14a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2 vb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解析由qumv2得v ，由公式可知，电子经加速电场加速后的速度与加速电极之间的距离无关，对于确定的加速粒子电子，其速度只与电压有关，由此不难判定d正确答案d9如图2-1-15所示，电子在电势差为u1的电场中加速后，垂直射入电势差为u2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子偏转角变大的是()图2-1-15au1变大、u2变大 bu1变小、u2变大cu1变大、u2变小 du1变小、u2变小解析设电子的电荷量为q，质量为m，电子加速后的速度为v，通过偏转电场后的偏角为，偏转极板长为l，距离为d，离开偏转电场时，竖直方向的分速度为vy，加速时qu1mv2，进入偏转电场后tan ，而a，t，代入公式tan ，把代入得tan .答案b10如图2-1-16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()图2-1-16a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向a点移动，则偏移磁场强度应该先由小到大，再由大到小解析由粒子的电性及左手定则可知b项错误；由r可知，b越小r越大，故d项错误答案ac11如图2-1-17电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根(18681953)所做的油滴实验测出的密立根实验的原理如图2-1-17乙所示：两块水平放置的平行金属板a、b与电源相接，使上面的a板带正电，下面的b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甲乙图2-1-17如图乙中所示，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：fkv，则油滴所带的电荷量q_.某次实验得q的测量值见下表(单位：1019 c)：6.418.019.6511.2312.83分析这些数据可知_解析mgeq0，mgkv0，解得qkv/e.油滴的带电荷量是1.61019 c的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.61019c.答案油滴的带电荷量是1.61019 c的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.61019 c12汤姆孙在测定阴极射线的比荷时采用的方法是利用电场、磁场偏转法，即通过测出阴极射线在给定的匀强电场和匀强磁场中穿过一定距离时的速度偏转角来达到测定其荷质比的目的利用这种方法也可以测定其他未知粒子的比荷，反过来，知道了某种粒子的比荷也可以利用该方法了解电场或者磁场的情况假设已知某种带正电粒子(不计重力)的比荷()为k，匀强电场的电场强度为e，方向竖直向下先让粒子沿垂直于电场的方向射入电场，测出它穿过水平距离l后的速度偏转角(很小，可认为tan )，如图2-1-18甲所示；接着用匀强磁场代替电场，让粒子以同样的初速度沿垂直于磁场的方向射入磁场，测出它通过一段不超过圆周长的弧长s，后的速度偏转角，如图2-1-18乙所示试求出以k、e、l、s、和所表示的测定磁感应强度b的关系式甲乙图2-1-18解析设粒子的初速度为v，在电场中粒子做类平抛运动，有lvt，vyat，ake，tan ，解得v2.在磁场中粒子做匀速圆周运动，有qvb，sr，解得v，由以上各式解得b .答案 13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2-1-19 所示图2-1-19(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，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m1、m2两极板间加合适的电场：加极性如图2-1-19所示的电压，并逐步调节增大，使荧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m1、m2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)步骤b中电子在m1、m2两极间做类平抛运动，当增大两极板间电压时，电子在两极板间的偏转位移增大当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板m2靠近荧光屏端的边缘，设两极板间距离为d，则2，.由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷步骤c加上磁场后电子不偏转，是电场力大