2019-2020年高中物理 第18章 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)練習 新人教版選修3-51陰極射線(1)通常情況下，氣體是不導電的，但在強電場中，氣體能被電離而導電(2)在演示氣體放電時，放電管里近似為真空，由陰極發(fā)出的陰極射線，當初人們對它認識有兩種觀點：一種認為是電磁輻射，另一種認為是帶電微粒.1897年，湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)斷定，它的本質(zhì)是一種帶負電的粒子，命名為電子2電子的發(fā)現(xiàn)(1)帶電粒子的電荷量與其質(zhì)量之比稱作比荷(2)電子的電量eC，它是1910年由密立根通過著名油滴實驗測出的(3)質(zhì)子質(zhì)量是電子質(zhì)量1_836倍1(多選)關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，判斷正確的是(AC)A陰極射線帶負電B陰極射線帶正電C陰極射線的比荷比氫原子比荷大D陰極射線的比荷比氫原子比荷小解析：通過讓陰極射線在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)的研究發(fā)現(xiàn)陰極射線帶負電，而且比荷比氫原子的比荷大得多，故A、C正確2. 1910年美國科學家密立根通過油滴實驗(D)A發(fā)現(xiàn)了中子 B發(fā)現(xiàn)了電子C測出了中子的質(zhì)量 D測出了電子的電荷量解析：密立根通過油滴實驗精確測定了電子的電荷量3發(fā)射陰極射線的陰極射線管中的高電壓的作用是(D)A使管內(nèi)氣體電離B使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線C使管內(nèi)障礙物的電勢升高D使電子加速解析：在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于熾熱狀態(tài)而發(fā)射的電子流，通過高電壓加速而獲得能量，與玻璃碰撞而產(chǎn)生熒光，故選項D正確4(多選)湯姆孫對陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”關(guān)于電子的說法正確的是(AD)A任何物質(zhì)中均有電子B不同的物質(zhì)中具有不同的電子C電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1 836倍D電子是一種粒子，是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元解析：湯姆孫對不同材料的陰極發(fā)出的射線進行研究，均為同一種相同的粒子即電子，電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，它的質(zhì)量遠小于質(zhì)子質(zhì)量由此可知A、D兩項正確，B、C兩項錯誤5下列實驗中準確測定元電荷電量的實驗是(B)A庫侖扭秤實驗B密立根油滴實驗C用DIS描繪電場的等勢線實驗D奧斯特電流磁效應(yīng)實驗解析：密立根通過油滴實驗，測出了電子電荷量的精確數(shù)值，任何物體帶電量的數(shù)值都是元電荷電量的整數(shù)倍6陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運動的粒子流，這些微觀粒子是_，若在如下圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場，陰極射線將_(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)解析：運用左手定則判斷電子所受洛倫茲力的方向，進而確定射線的偏轉(zhuǎn)方向答案：電子向下7密立根油滴實驗的原理示意圖如圖所示，兩塊平行金屬板水平放置，A板帶正電，B板帶負電調(diào)節(jié)兩板間的場強，使從噴霧器噴出的半徑為r、密度為的帶電油滴恰好處于平衡狀態(tài)，設(shè)此油滴所在處的場強為E，則油滴所帶的電量為_，此油滴得到了_個電子(元電荷的電量為e)解析：對帶電液滴受力分析：重力與電場力平衡，由qEmg得：q.一個電子的電量為e，所以油滴得到電子數(shù)目為：n.答案：8在密立根油滴實驗裝置中，噴霧器向透明的盒子里噴入帶電油滴，小盒子內(nèi)的上、下兩金屬板分別接在電源兩極，通過改變兩極板間電場強度可控制帶電油滴在板間的運動狀態(tài)已知某油滴所受的重力為1.8109N，當電場強度調(diào)節(jié)為4.0104N/C時，通過顯微鏡觀察該油滴豎直向下做勻速直線運動，如圖所示求：(1)該油滴帶何種電荷？(2)該油滴所帶電荷量是多少？(3)該油滴所帶電荷量是元電荷e的多少倍？解析：(1)該油滴豎直向下做勻速直線運動，受重力和電場力，二力平衡；故電場力向上，而場強向下，故油滴帶負電荷(2)勻速運動是平衡狀態(tài)，重力和電場力平衡：mgFqE，. (3)元電荷電量：e1.6C，所以，元電荷倍數(shù)N：N個2.8個答案：(1)該油滴帶負電荷(2)該油滴所帶電荷量是4.5C(3)該油滴所帶電荷量是元電荷e的2.8倍91897年，物理學家湯姆孫正式測定了電子的比荷，打破了原子是不可再分的最小單位的觀點因此，湯姆孫的實驗是物理學發(fā)展史上最著名的經(jīng)典實驗之一在實驗中湯姆孫采用了如圖所示的陰極射線管，從電子槍C出來的電子經(jīng)過A、B間的電場加速后，水平射入長度為L的D、E平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑若在D、E間加上方向向下，場強為E的勻強電場，電子將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、E電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場(圖中未畫)熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場，電子向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為，試解決下列問題(1)說明圖中磁場沿什么方向(2)根據(jù)L、E、B和，求出電子的比荷解析：(1)磁場方向垂直紙面向里(2)當電子在D、E間做勻速直線運動時有：eEBev，當電子在D、E間的磁場中偏轉(zhuǎn)時有：Bev，同時又有：Lrsin ，可得：.答案：(1)垂直紙面向里(2) 10如下圖所示，有一電子(電荷量為e)經(jīng)電壓U0的電場加速后，進入兩塊間距為d、電壓為U的平行金屬板間若電子從兩板正中間垂直電場方向射入，且正好能穿過電場，求：(1)金屬板AB的長度；(2)電子穿出電場時的動能解析：電子經(jīng)U0電壓加速后獲得一定速度，進入AB范圍電場后受電場力作用，其運動類似于平拋運動(1)電子進入AB電場的水平速度，由eU0可得，B范圍勻強電場的場強為：E.電子進入AB后的運動，水平方向：xvt，豎直方向：y，將聯(lián)立，將v代入得：xd.(2)根據(jù)動能定理：EkeEeU0eU.答案：(1)d(2)eU0eU11湯姆生曾采用電場、磁場偏轉(zhuǎn)法測定電子的比荷，具體方法如下：.使電子以初速度v1垂直通過寬為L的勻強電場區(qū)域，測出偏向角，已知勻強電場的場強大小為E，方向如圖(a)所示.使電子以同樣的速度v1垂直射入磁感應(yīng)強度大小為B、方向如圖(b)所示的勻強磁場，使它剛好經(jīng)過路程長度為L的圓弧之后射出磁場，測出偏向角，請繼續(xù)完成以下三個問題：(1)電子通過勻強電場和勻強磁場的時間分別為多少？(2)若結(jié)果不用v1表達，那么電子在勻強磁場中做圓弧運動對應(yīng)的圓半徑R為多少？(3)若結(jié)果不用v1表達，那么電子的比荷為多少？解析：(1)電子通過勻強電場時水平方向做勻速直線運動，所用的時間為t1.電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，所用的時間為t2.(2)電子在勻強磁場中做圓弧運動，軌跡對應(yīng)的圓心角等于速度的偏向角，則軌跡的圓心角為.所以電子進入勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑為：R.(3)在電場中：沿電場力方向有：vyat，電子射出電場時的速度偏向角滿足：tan ，由牛頓第二定律，有：ev1B，綜合，解得：.答案：(1)電子通過勻強電場和勻強磁場的時間相等，都是(2)電子在勻強磁場中做圓弧運動對應(yīng)的圓半徑R為(3)電子的比荷為