2019-2020学年高中物理 第18章 原子结构 第1节 电子的发现课下作业（含解析）新人教版选修3-5

第1节电子的发现随堂巩固1(阴极射线的性质)借助阴极射线管，我们看到的是a每个电子的运动轨迹b所有电子整体的运动轨迹c真实的电子d错误的假象解析借助阴极射线管，我们看到的是电子束的运动轨迹，即所有电子整体的运动轨迹，选项b正确。答案b2(电子的发现)(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是a电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的b电子的发现，说明原子具有一定的结构c在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒d电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分解析发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但人们意识到电子应该是原子的组成部分，故a错误。b正确；在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，c正确；原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到，原子中应该还有其他带正电的部分，d正确。答案bcd3(电子的发现)(多选)下列说法中正确的是a汤姆孙精确地测出了电子电荷量e1.602 177 33(49)1019 cb电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的c汤姆孙油滴实验更重要的发现是电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍d通过实验测得电子的比荷及其电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，选项a、c错误，选项b正确。测出比荷的值和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故选项d正确。答案bd4(电子比荷的测定)如图18111所示，在纸面内半径为r的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场，一束阴极射线从图中a点以速度v0垂直磁场射入，当射线离开磁场时，速度方向刚好改变了180，不计电荷的重力，求射线的比荷。图18111解析符合题目条件的运动轨迹如图所示，由几何关系得，射线在磁场中的旋转半径为圆形磁场区域半径的一半，即r由洛伦兹力提供向心力知qv0bm由式得射线的比荷。答案限时检测限时45分钟题组一对阴极射线的认识1(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a31019 cb4.81019 cc3.21026 cd4.81019 c解析电荷是量子化的，任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。1.61019是目前为止自然界中最小的电荷量，故b、d正确。答案bd2(多选)关于阴极射线的性质，判断正确的是a阴极射线带负电b阴极射线带正电c阴极射线的比荷比氢原子比荷大d阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故a、c正确。答案ac3如图18112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轴正方向射出，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图18112a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轴正方向解析由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知b正确，a、c、d均错误。答案b4(多选)如图18113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18113a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，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小解析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可知，磁感应强度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。答案ac题组二电子的发现5电子所带电荷量最早是由美国物理学家密立根测得的，他根据实验中观察到带电油滴悬浮在电场中，即油滴所受静电力和重力平衡，得出油滴的电荷量。某次实验中测得多个油滴所带电荷量q如表(单位1019 c)，则下列说法正确的是6.418.019.6511.2314.4817.6620.62a.密立根通过实验发现了电子b密立根通过实验证明了电子带负电c在实验误差允许范围内，油滴所带电荷量之差相等d在实验误差允许范围内，油滴所带电荷量是1.61019 c的整数倍解析分析这些数据可知油滴所带电荷量是元电荷的整数倍。密立根实验测得了元电荷的数值，即1.61019 c，故选项d正确。a，b，c错误。答案d6(多选)如图18114所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的左侧，则图18114a通电螺线管产生的磁场方向向左b通电螺线管产生的磁场方向向右c阴极射线管中的电子束将向纸面外偏转d阴极射线管中的电子束将向纸面内偏转解析根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向左，故选项a正确，b错误；阴极射线管所处位置磁场方向向左，根据左手定则知，电子所受的洛伦兹力方向垂直纸面向里，则阴极射线管中的电子束将向纸面内偏转，故选项c错误，d正确。答案ad7(多选)如图18115所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧光屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大m1m2之间的电势差，则下列说法正确的是图18115a在荧光屏上的亮斑向上移动b在荧光屏上的亮斑向下移动c偏转电场对电子做的功增大d偏转电场的电场强度减小解析设电子由加速电场加速后的速度为v。电子在加速电场中运动过程，由动能定理得eu1mv2解得v。水平方向有lvt竖直方向有avyat电子刚离开偏转电场时的偏转角正切值为tan 由以上各式解得tan 即电子离开偏转电场时的偏转角随偏转电压的增大而增大。如果只逐渐增大m1m2之间的电势差u2，在荧光屏上的亮斑向上移动，故选项a正确，b错误；电子离开偏转电场时的偏转量yat2，如果只逐渐增大m1m2之间的电势差u2，电子离开偏转电场时的偏转量将增大。偏转电场对电子做的功weey，偏转量越大，静电力做的功越多，故选项c正确；偏转电场的电场强度e，所以如果只逐渐增大m1、m2之间的电势差u2，偏转电场的电场强度增大，故选项d错误。答案ac8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1.61019 cd一个物体带1.6109 c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1.61019 c，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a9如图18116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的小孔中射出的速度大小为v，下面的说法中正确的是图18116a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eumv2得v ，电子速度与a、k间距无关。当电压减半时，速度变为v。答案d10(多选)如图18117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电场，则下列说法正确的是图18117a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解析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fqe，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qeqvb，则只有使洛伦兹力增大或电场力减小，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。答案cd题组三电子电量与比荷11质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图18118所示。让中性气体分子进入电离室a，在那里被电离成离子。这些离子从电离室的小孔飘出，从缝s1进入加速电场被加速。然后让离子从缝s2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的p点。已知加速电压为u，磁场的磁感应强度为b，缝s2与p之间的距离为a，离子从缝s1进入电场时的速度不计。求该离子的比荷。图18118解析粒子经电场加速、磁场偏转两个过程，从轨迹可知，离子带正电，设它进入磁场时速度为v，在电场中加速qumv2。在磁场中偏转bqvmv2/r，而ra/2。解上面几式可得：。答案12美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量。油滴实验的原理如图18119所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况。两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力。图18119(1)调节两金属板间的电势差u，当uu0时，使得某个质量为m1