人教版高中物理选修3-5同步练习：18.1电子的发现

1、第十八章原子结构DI SHI BA ZHANG |第十八章 原子结构课时 1 电子的发现对应学生用书 P37一、选择题1.侈选）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离子比荷大D. 阴极射线的比荷比氢离子比荷小答案 AC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， 而且比荷比氢离子的比荷大得多，故 A、C 正确，B、D 错误。2.（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（）A. +3X10_19C B. +4.8X10_19CC. -3.2X10_26CD. -4.8X10-19C答案 BD解析

2、电荷量是量子化的， 任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍， 1.6X10-19C 是目前为止自然界中最小的电荷量，故 B、D 正确。3.（多选）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”，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 1836 倍D. 电子是一种粒子，是构成物质的基本单元答案 AD解析 汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究， 发现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。4.(多选)关于密立根“油滴实验”的科学意义 ， 下

3、列说法正确的是 ()A. 精确测定了电子的电荷量B. 首先测得了电子的比荷C. 发现了电荷是量子化的D. 为电子质量的最终获得做出了突出贡献答案 ACD解析 密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量并发现电荷是量子化 的。测定了 e 值，结合比荷，进一步可以确定电子的质量。电子的比荷是由舒斯 特首先测出的。5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、阻力平衡的方法，测得了带电体的最小电荷 量B. 密立根利用电场力和重力、阻力平衡的方法，推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

4、足氢离子的千分之一答案 B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、 空气阻力平衡的方法推算出每个小液滴所带电荷量 都是1.6X10-19C 的整数倍；带电体的电荷量不是连续的， 而是量子化的；并且 电子的电荷量也为 1.6X10-19C，带负电。故正确选项为 B。6.如图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（）A. 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

5、方向沿 z 轴负方向D. 加一电场，电场方向沿 y 轴正方向答案 B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。7.下列实验现象中，支持阴极射线是带电微粒观点的是（）A.阴极射线可以透过薄铝片B.阴极射线通过电场或磁场时，要产生相应偏转C. 阴极射线透过镍单晶时，产生衍射现象D. 阴极射线轰击荧光物质，发出荧光答案 B解析 阴极射线通过电场或磁场时发生偏转， 说明它是带电的粒子，不是不 带电的电磁波，只有 B 正确。

6、8.关于汤姆孙发现电子的下列说法中正确的是（）A.戈德斯坦是第一个测出阴极射线比荷的人B.汤姆孙直接测出阴极射线的质量C.汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的气体做实验，阴极射线的比荷 是不同的时的速度变为 fv，故 C 错误，D 正确0D.汤姆孙由实验得到的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍答案 D解析由物理学史可知舒斯特是第一个测出阴极射线比荷的人，A 错误；汤匹正确云姆孙没有直接测出了阴极射线粒子的质量,B 错误；汤姆孙发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷数值都是相同的,C 错误；D 正确。9.如图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空 ，A 为发射子的阴极，K 为接在

7、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、C.如果 A、K 间距离保持不变而电压减半， 则电子离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-2答案 D解析 根据动能定理得：eU = 2mv2，得：v =2em，由上式可知，v 与 A、间距离无关，则若 A、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开 K 时的速度仍为 v，故 A、B 错误；根据 v =2eU 门m 可知

8、,电压减半时，则电子离开 K10. （多选）下列说法正确的是（）A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D.密立根精确测定了阴极射线粒子的电荷量答案 AD解析 阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧， A 正确。由于电子带负电，所以其受力情况与正电荷不同， B 错误。不同材料所产 生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的， C 错误。最早精确测量电 子电荷量的是美国科学家密立根，D 正确。11. （多选）下列说法正确的是（）A.原子是不可再分的B.电子电荷量的精确测定最早是由密立根通过著名的

9、“油滴实验”实现的19C.电子电荷量的数值约为 1.602X10 CD.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷答案 BC解析 电子的发现说明原子是可以再分的。电子的电荷量与质量的比值称为 电子的比荷，也叫荷质比。所以 A、D 错误，B、C 正确。AB12.（多选）如图所示，一只阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方放 一通电直导线 AB 时，发现射线径迹下偏，则（）A.导线中的电流由 A 流向 BB.导线中的电流由 B 流向 AC.如要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变直导线 AB 中电流方向来实D. 电子的径迹与 AB 间电流的方向无关答案 BC解析 阴极射线带负电，由左手定则判断管内磁

10、场方向垂直纸面向里；由安 培定则判断 AB 中电流的方向由 B 向 A,故 A 错误，B 正确。若直导线 AB 中的电流方向改为从 A 流向 B,由安培定则和左手定则可知，电子束的径迹向上偏， 则 C正确，D 错误13. （多选）如图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A.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 0 点场的方向应该垂直纸面向里场的方向应该垂直纸面向里感应强度应该先由小到大，再由大到小答案 AC解析 偏转

11、线圈中没有电流，则不产生磁场，则阴极射线沿直线运动，打在0 点，A 正确。组成阴极射线的粒子为电子，带负电，由左手定则可知B 错误,mvC 正确。由 R= qB 可知，B 越小，R 越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小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，则偏转磁场磁变大，D 错误14. （多选）如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是A.若在 Di、D2之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的 Pi点B.若在

12、Di、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C.若在 Di、D2之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向上偏转D.若在 Di、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转答案 AC解析实验证明，阴极射线带负电，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板 一侧，可知 C 正确，B 错误。若在 Di、D2之间加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，因而 D 错误。当不加电场和磁场时,电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A 正确。二、非选择题i5. i897 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

13、学发展史上最著名的经典实 验之一。在实验中，汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪 C 射出来 的电子经过 A、B 间的电场加速后，水平射入长度为 L 的 Di、D2平行板间，接 着在荧光屏 F 的中心出现荧光斑。若在 Di、D2间加上方向向下，场强为 E 的匀 强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在 Di、D2电场区加上一垂直纸 面的磁感应强度为 B 的匀强磁场(图中未画出)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0,贝(1) 说明所加磁场方向；(2) 根据 L、E、B 和0求出电子的比荷答案（i）垂直纸面向里 BL解析（1）根据题意，在 Di、D2间加上

14、磁场时，电子受到的洛伦兹力应向下,由左手定则可判断，磁场方向垂直纸面向里。（2）当电子在 Di、D2间做匀速直线运动时，有 eE= evB2当电子仅在 Di、D2间的磁场中发生偏转时，有 evB =，e Esinfl同时又有 L = rsinfl如图所示，可得 m =盲厂。mB L16.电子所带电荷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荷量， 发现这些电荷量都等于某个最小电荷 量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。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、

15、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p下降的速度大小为 V，受到空气的阻力 f = kn2v，k 为比例系数，r 为油滴的 半径，两极板间距离为 d，重力加速度为 g，则带电油滴的电荷量是多大？解析 油滴受三个力作用：重力、库仑力和空气阻力，因油滴匀速下降, 力平衡，有 mg= qU+ f，432将 m=p n, f = knv 代入，答案苗勺kn2v d43,2:乐ngknv d得 q = -U。17.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的。密立根实验的原理如图所示：两块水平放置的平

16、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。o o o a a 0两板间的电势差、两板间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 VI,再加一足够强的电场，使

17、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，即可求得油滴的电荷量。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，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， 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：f= kv，则油滴所带的电荷量 q =_ 。某次实验 q 的测量值

18、见下表（单位：1019C）:6.418.019.6511.2312.83分 析 这 些 数 据 可 知c=Dit答案 油滴的电荷量约为 1.6X10_19C 的整数倍，故电荷的最小电荷量 为 1.6X10一19C解析 由 mgUq = 0, mg kv= 0,解得 q=罟。分析表中数据可知，油滴电荷量约为 1.6X10-19C 的整数倍，故电荷的最小 电荷量为 1.6X1019C。18. 个半径为 1.64X104cm 的带负电的油滴,在电场强度等于 1.92X105V/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力平衡，问：这 个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为 0.851

19、X103kg/m3。答案 5 个解析 油滴的体积 V=4 加3= 4X3.14X(1.64X10-4X102)3m3 1.847X10173m，油滴的质量 m=p匸 0.851X103X1.847X1017kg1.572X1014kg。设油滴中有 N 个电子，因油滴所受库仑力与重力平衡，所以有 mg= Eq= E Ne，14mg1.572X10X10即 N=Ee=5195(个)。Ee1.92X10X1.6X10所以这个油滴带有约 5 个电子的电荷4 丄. R19.如图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 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 S 进入加

20、速电场被加 速,然后让离子从缝 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 m。8U答案解析 粒子经电场加速、经磁场偏转两个过程，从轨迹可知，离子带正电，1222qU设它进入磁场时速度为 V，在电场中加速 qU = 2mv，v =m20.在密立根油滴实验中,一个油滴进入两块相距为 d= 5.0X10m 的水 平放置的平行板之间，如图所示。油滴为质量均匀的小球，半径为 r，电荷量为 q。当油滴匀速下落时，测得v=2.5X10_4m/s,随后在两平板间加电压 U ,

21、使油 滴减速，调节 U 使油滴静止，此时的电压值 Ui= 270 V。已知油滴运动时所受空 气阻力大小 Ff= 6nnv,其中 v 为油滴运动速率，n=1.96X10_5Ns/m1 2为空气与 油滴间的粘滞系数，油滴的密度P=980 kg/m3,重力加速度 g= 10 m/S2。求：1 !-一油滴带电扳首1打L141 该油滴的半径 r;2 该油滴所带电荷量 q；在磁场中偏转 Bqv=mva n-V则a-25解得8U(3)用汞灯照射该油滴仅使其电荷量发生改变，重新调节 U 使油滴再次静止， 此时的电压值 氏=330 V,油滴电荷量的改变量约为几个元电荷 e?答案(1)1.5X10_6m (2)2.56X10_18C (3)3解析 油滴的速度为 v= 2