2.1 电子的发现与汤姆孙模型 规范训练(鲁科版选修3-5)

第 1 页 共 7 页 第第 2 章章 原子结构原子结构 第第 1 节节 电子的发现与汤姆孙模型电子的发现与汤姆孙模型 时间时间 60 分分钟钟 难度及题号难度及题号 考查知识点及角度考查知识点及角度 基础基础中档中档稍难稍难 阴极射线及气体导电阴极射线及气体导电1 2 3 4 56 7 带电粒子比荷的测定带电粒子比荷的测定8 9 101112 综合提升综合提升1314 知识点一知识点一 阴极射线及气体导电阴极射线及气体导电 1 关于阴极射线 下列说法正确的是 关于阴极射线 下列说法正确的是 A 阴极射线带负电 阴极射线带负电 B 阴级射线带正电 阴级射线带正电 C 阴级射线的比荷比氢原子的比荷大 阴级射线的比荷比氢原子的比荷大 D 阴极射线的比荷比氢原子的比荷小 阴极射线的比荷比氢原子的比荷小 解析解析 由阴极射由阴极射线线在在电场电场中的偏中的偏转转方向可判断其方向可判断其带负电带负电 A 对对 汤汤姆姆孙孙用用实实 验测验测定 阴极射定 阴极射线线的比荷是的比荷是氢氢原子比荷的近两千倍 原子比荷的近两千倍 C 对对 答案答案 AC 2 关于空气导电性能 下列说法正确的是 关于空气导电性能 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荷 有的带负电荷 在强电场作 空气导电 因为空气分子中有的带正电荷 有的带负电荷 在强电场作 用下向相反方向运动的结果用下向相反方向运动的结果 第 2 页 共 7 页 B 空气能够导电 是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果 空气能够导电 是因为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 空气密度越大 导电性能越好 D 空气密度变得稀薄 容易发出辉光 空气密度变得稀薄 容易发出辉光 解析解析 空气是由多种气体空气是由多种气体组组成的混合气体 在正常情况下 气体分子不成的混合气体 在正常情况下 气体分子不带电带电 显显中性中性 是 是较较好的好的绝缘绝缘体 但在射体 但在射线线 受 受热热及及强电场强电场作用下 空气分子被作用下 空气分子被 电电离 才具有离 才具有导电导电性能 且空气密度性能 且空气密度较较大大时时 电电离的自由离的自由电电荷很容易与其他荷很容易与其他 空气分子碰撞 正 空气分子碰撞 正 负电负电荷重新复合 荷重新复合 难难以形成以形成稳稳定的放定的放电电电电流 而流 而电电离后离后 的自由的自由电电荷在稀薄气体荷在稀薄气体环环境中境中导电导电性能更好 性能更好 综综上所述 正确答案上所述 正确答案 B D 答案答案 BD 3 下列现象中与阴极射线所含粒子相同的是 下列现象中与阴极射线所含粒子相同的是 A 光电效应中射出的粒子 光电效应中射出的粒子 B 射线包含的粒子射线包含的粒子 C 热离子发射效应中的粒子 热离子发射效应中的粒子 D 热辐射包含的粒子 热辐射包含的粒子 解析解析 光光电电效效应应中射出的粒子 中射出的粒子 射射线线包含的粒子 包含的粒子 热热离子离子发发射效射效应应中的粒中的粒 子 和阴极射子 和阴极射线线中所含粒子一中所含粒子一样样 都是 都是电电子 但子 但热辐热辐射中射中辐辐射出的是光子 射出的是光子 答案答案 ABC 4 汤姆孙对阴极射线的探究 最终发现了电子 由此被称为 汤姆孙对阴极射线的探究 最终发现了电子 由此被称为 电子之父电子之父 下 下 列关于电子的说法正确的是列关于电子的说法正确的是 A 任何物质中均有电子 任何物质中均有电子 B 不同的物质中具有不同的电子 不同的物质中具有不同的电子 C 电子质量是质子质量的 电子质量是质子质量的 1 836 倍倍 D 电子是一种粒子 是构成物质的基本单元 电子是一种粒子 是构成物质的基本单元 解析解析 汤汤姆姆孙对孙对不同材料的阴极不同材料的阴极发发出的射出的射线进线进行研究 均行研究 均为为同一种粒子同一种粒子 即即电电子 子 电电子是构成物子是构成物质质的基本的基本单单元 它的元 它的质质量量远远小于小于质质子子质质量 由此可知量 由此可知 第 3 页 共 7 页 A D 正确 正确 B C 错误错误 答案答案 AD 5 观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用 观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用 A 使管内气体电离 使管内气体电离 B 使管内产生阴极射线 使管内产生阴极射线 C 使管内障碍物的电势升高 使管内障碍物的电势升高 D 使电子加速 使电子加速 解析解析 在阴极射在阴极射线线管中 阴极射管中 阴极射线线是由阴极是由阴极处处于于炽热炽热状状态态而而发发射出的射出的电电子流 子流 通通过过高高电压对电电压对电子加速子加速获获得能量 与玻璃得能量 与玻璃发发生撞生撞击击而而产产生生荧荧光 故光 故 D 正确 正确 答案答案 D 6 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 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 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 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 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 以上说法均不对 解析解析 由于通常状由于通常状态态下空气是下空气是绝缘绝缘体 体 A 错错 空气在 空气在强电场强电场作用下作用下电电离形成离形成 导导体而体而导电导电 故 故 B 对对 C 对对 答案答案 BC 7 如图 如图 2 1 10 所示 在阴极射线管正上方平行放所示 在阴极射线管正上方平行放 一通有强电流的长直导线 则阴极射线将一通有强电流的长直导线 则阴极射线将 A 向纸内偏转 向纸内偏转 B 向纸外偏转 向纸外偏转 C 向下偏转 向下偏转 D 向上偏转 向上偏转 图 2 1 10 第 4 页 共 7 页 解析解析 由由题题目条件不目条件不难难判断阴判断阴级级射射线线所在所在处处磁磁场场垂直垂直纸纸面向外 面向外 电电子从子从负负极极 端射出 由左手定端射出 由左手定则则 可判定阴极射 可判定阴极射线线 电电子子 向上偏向上偏转转 答案答案 D 知识点二知识点二 带电粒子的比荷的测定带电粒子的比荷的测定 8 2012 上海市金山区期末考试上海市金山区期末考试 1913 年美国科学家密立根通过油滴实验年美国科学家密立根通过油滴实验 A 发现了中子 发现了中子 B 发现了电子 发现了电子 C 测出了中子的质量 测出了中子的质量 D 测出了电子的电荷量 测出了电子的电荷量 解析解析 密立根通密立根通过过油滴油滴实验实验精确精确测测定了定了电电子的子的电电荷量 荷量 答案答案 D 9 汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子 从而说明原子内部 汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子 从而说明原子内部 有复杂的结构 密立根通过油滴实验测定了电子的有复杂的结构 密立根通过油滴实验测定了电子的 而且揭示出了 而且揭示出了 带电物体所带的电荷是带电物体所带的电荷是 答案答案 电荷量电荷量 量子化的量子化的 10 2012 天津市大港一中高三月考天津市大港一中高三月考 密立根油密立根油 滴实验进一步证实了电子的存在 揭示了滴实验进一步证实了电子的存在 揭示了 电荷的非连续性 如图电荷的非连续性 如图 2 1 11 所示是密所示是密 立根油滴实验的原理示意图 设小油滴的立根油滴实验的原理示意图 设小油滴的 质量为质量为 m 调节两极板间的电势差 调节两极板间的电势差 U 当 当 小油滴悬浮不动时 测出两极板间的距离小油滴悬浮不动时 测出两极板间的距离 为为 d 则可求出小油滴的电荷量则可求出小油滴的电荷量 q 解析解析 由平衡条件得由平衡条件得 mg q 解得 解得 q U d mgd U 答案答案 m mg gd d U U 图 2 1 11 第 5 页 共 7 页 11 如图 如图 2 1 12 所示为测量某种离子的比荷的装所示为测量某种离子的比荷的装 置 让中性气体分子进入电离室置 让中性气体分子进入电离室 A 在那里被电离成 在那里被电离成 离子 这些离子从电离室的小孔飘出 从缝离子 这些离子从电离室的小孔飘出 从缝 S1进入加进入加 速电场被加速 然后让离子从缝速电场被加速 然后让离子从缝 S2垂直进入匀强磁场 垂直进入匀强磁场 最后打在底片上的最后打在底片上的 P 点 已知加速电压为点 已知加速电压为 U 磁场的 磁场的 磁感应强度为磁感应强度为 B 缝 缝 S2与与 P 之间的距离为之间的距离为 a 离子从 离子从 缝缝 S1进入电场时的速度不计 求该离子的比荷进入电场时的速度不计 求该离子的比荷 q q m m 解析解析 离子在离子在电场电场中中 qU mv2 1 2 离子在磁离子在磁场场中中 Bqv m v2 R 2R a 解解 得得 q m 8U B2a2 答案答案 8 8U U B B2 2a a2 2 12 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验之一 在实验中汤姆孙采用了如图 2 1 13 所示的阴极射线管 从电子所示的阴极射线管 从电子 枪枪 C 出来的电子经过出来的电子经过 A B 间的电场加速后 水平射入长度为间的电场加速后 水平射入长度为 L 的的 D E 平平 行板间 接着在荧光屏行板间 接着在荧光屏 F 中心出现荧光斑 若在中心出现荧光斑 若在 D E 间加上方向向下 场间加上方向向下 场 强为强为 E 的匀强电场 电子将向上偏转 如果再利用通电线圈在的匀强电场 电子将向上偏转 如果再利用通电线圈在 D E 电场区电场区 加上一垂直纸面的磁感应强度为加上一垂直纸面的磁感应强度为 B 的匀强磁场的匀强磁场 图中未画图中未画 荧光斑恰好回到荧荧光斑恰好回到荧 光屏中心 接着再去掉电场 电子向下偏转 偏转角为光屏中心 接着再去掉电场 电子向下偏转 偏转角为 试解决下列问 试解决下列问 题 题 图 2 1 12 第 6 页 共 7 页 图图 2 1 13 1 说明图中磁场沿什么方向 说明图中磁场沿什么方向 2 根据根据 L E B 和和 求出电子的比荷 求出电子的比荷 解析解析 1 磁磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向里 面向里 2 当当电电子在子在 D E 间间做匀速直做匀速直线线运运动时动时有 有 eE Bev 当当电电子在子在 D E 间间的磁的磁场场中偏中偏转时转时有有 Bev 同 同时时又有 又有 L r sin 可得 可得 mv2 r e m Esin B2L 答案答案 1 垂直纸面向里垂直纸面向里 2 E Es si in n B B2 2L L 13 如图 如图 2 1 14 所示 从正离子源发射的所示 从正离子源发射的 正离子经加速电压正离子经加速电压 U 加速后进入相互垂直加速后进入相互垂直 的匀强电场的匀强电场 E 和匀强磁场和匀强磁场 B 中 发现离子中 发现离子 向上偏转 要使此离子沿直线穿过电场向上偏转 要使此离子沿直线穿过电场 A 增大电场强度 增大电场强度 E 减小磁感应强度 减小磁感应强度 B B 减小加速电压 减小加速电压 U 增大电场强度 增大电场强度 E C 适当地加大加速电压 适当地加大加速电压 U D 适当地减小电场强度 适当地减小电场强度 E 解析解析 正离子正离子进进入相互垂直的匀入相互垂直的匀强电场强电场和匀和匀强强磁磁场场的区域中 受到的的区域中 受到的电场电场力力 F qE 方向向上 受到的洛 方向向上 受到的洛伦兹伦兹力力 f qvB 方向向下 离子向上偏 方向向下 离子向上偏 说说明明 了了电场电场力大于洛力大于洛伦兹伦兹力 要使离子沿直力 要使离子沿直线线运运动动 即 即 qE qvB 则应则应使洛使洛伦兹伦兹 力增大或力增大或电场电场力减小 增大洛力减小 增大洛伦兹伦兹力的途径是增大加速力的途径是增大加速电压电压 U 或增大磁感或增大磁感应应 强强度度 B 减小 减小电场电场力的途径是减小力的途径是减小场强场强 E 选项选项 C D 正确 正确 答案答案 CD 图 2 1 14 第 7 页 共 7 页 14 一个半径为 一个半径为 1 64 10 4cm 的带负电的油滴 在电场强度等于 的带负电的油滴 在电场强度等于 1 92 105V 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 力平衡 问 这个油滴带有几个电子的电荷 已知油的密度为已知油的密度为