第01节敲开原子的大门

1(双选)有关物理学史下列说法正确的是()A赫兹最先发现了阴极射线B汤姆生精确测出了电子的电荷量e1.61019CC汤姆生最先测出了阴极射线的比荷D电子电荷的精确值是由密立根通过“油滴实验”测出的解析：最早发现阴极射线的是德国科学家普里克，A错。汤姆生最先测出了阴极射线的比荷，但并没有测定出电子的电荷量，电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，故B错，C、D对。答案：CD2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，故选项C对。答案：C图13如图1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()A向纸内偏转B向纸外偏转C向下偏转D向上偏转解析：长直导线电流方向向左，由安培定则可判定直导线下方所处磁场垂直纸面向外，由于电子从负极端射出，根据左手定则可判定电子向上偏转，即阴极射线将向上偏转。答案：D4关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是()A密立根利用电场力和重力平衡的方法，测得了带电体的最小质量B密立根利用电场力和重力平衡的方法，测出了带电体的最小带电荷量C密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子的千分之一图2解析：密立根“油滴实验”是利用喷雾的方法，在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡，测出每个小液滴带电荷量都是1.61019C的整数倍；带电体的带电荷量不是连续的，而是量子化的；并且电子的带电荷量也为1.61019 C，带负电。故B对。答案：B5如图2所示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：由Uqmv2可得v，可见电子经加速电场加速后的速度仅与电压有关，当电压减半时，速度变为原来的，选项D对。答案：D6下列说法正确的是()A阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B阴极射线在磁场中一定会受到磁场力的作用C阴极射线所受电场力的方向与电场的方向是相同的D阴极射线所受磁场力的方向与磁场的方向是相同的解析：阴极射线是高速运动的电子流，在电场中一定要受到电场力的作用，所受电场力方向与电场方向相反，故A对C错。在磁场中如果电子运动方向与磁场平行则电子不受磁场力，当受磁场力时，由左手定则可知磁场力方向与磁场方向垂直，故B、D错。答案：A7(双选)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”，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相同的粒子即电子，故选项A、D对，B错，电子质量比质子质量小很多，故C错。图3答案：AD8如图3所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场垂直纸面向外，有一正离子不计重力，恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则()A若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动B若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏C若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏D若电子从右向左水平飞入，则无法判断电子是否偏转解析：若电子从右向左水平飞入，则所受电场力向下，洛仑兹力也向下，故电子向下偏转，选项A、B、D错，C对。答案：C9在汤姆生测阴极射线比荷的实验中，采用了如图4所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑。若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G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，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：图4(1)说明阴极射线的电性；(2)说明图中磁场沿什么方向；(3)根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷。解析：(1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电。(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里。(3)设此射线带电量为q，质量为m，当射线在DG间做匀速直线运动时，有qEBqv当射线在DG间的磁场中偏转时，有Bqv同时又有Lrsin解得。答案：(1)负电(2)垂直纸面向里(3)10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5所示：两块水平放置的平行金属板A，B与电源相接，使上面的板带正电，下面的板带负电，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。图5两板间的电势差、两板的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E。但是油滴太小，其质量m很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度测量油滴的质量。未加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力很快就等于油滴与空气的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1。再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡，根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带电荷量。密立根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的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e。如图所示中，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.