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2019-2020年高中物理 第18章 第1節(jié) 電子的發(fā)現同步練習 新人教版選修3-5 一、選擇題(1、2題為單選題，3、4題為多選題) 1．關于陰極射線，下列說法正確的是(　　) A．陰極射線就是稀薄氣體導電時的輝光放電現象 B．陰極射線是在真空管內由正極放出的電子流 C．陰極射線是由德國物理學家戈德斯坦命名的 D．陰極射線就是X射線 答案：C 解析：陰極射線是在真空管中由負極發(fā)出的電子流，故A、B錯；最早由德國物理學家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線，故C對；陰極射線本質是電子流，故D錯。 2．關于電荷的電荷量，下列說法錯誤的是(　　) A．電子的電荷量是由密立根油滴實驗測得的 B．物體所帶電荷量可以是任意值 C．物體所帶電荷量最小值為1.610－19C D．物體所帶的電荷量都是元電荷的整數倍 答案：B 解析：密立根油滴實驗測出了電子的電荷量為1.610－19C，并提出了電荷量子化的觀點，因而A、C對，B錯；任何物體的電荷量都是e的整數倍，故D對，因此選B。 3．1897年英國物理學家湯姆孫發(fā)現了電子并被稱為“電子之父”，下列關于電子的說法正確的是(　　) A．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運動得出了陰極射線是帶負電的粒子的結論，并求出了陰極射線的比荷 B．湯姆孫通過光電效應的研究，發(fā)現了電子 C．電子的質量是質子質量的1836倍 D．湯姆孫通過對不同材料做陰極發(fā)出的射線研究，并研究光電效應等現象，說明電子是原子的組成部分，是比原子更小的基本的物質單元 答案：AD 解析：湯姆孫和他的學生測出陰極射線的電荷及比荷。 4．如圖是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負方向)偏轉，在下列措施中可采用的是(　　) A．加一磁場，磁場方向沿z軸正方向 B．加一磁場，磁場方向沿y軸正方向 C．加一電場，電場方向沿z軸正方向 D．加一電場，電場方向沿y軸正方向 答案：BC 解析：由于電子沿x軸正方向運動，若所受洛倫茲力向下，使電子射線向下偏轉，由左手定則可知磁場方向應沿y軸正方向；若加電場使電子射線向下偏轉，所受電場力方向向下，電場方向沿z軸正方向。 二、非選擇題 5．如圖所示，讓一束均勻的陰極射線垂直穿過正交的電磁場，選擇合適的磁感應強度B和電場強度E，帶電粒子將不發(fā)生偏轉，然后撤去電場，粒子將做勻速圓周運動，測得其半徑為R，求陰極射線中帶電粒子的比荷。 答案：＝ 解析：因為帶電粒子不偏轉，所以受到的電場力與洛倫茲力平衡，即qE＝qBv，所以v＝ 撤去電場后，粒子進入磁場后做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力qvB＝m 所以，其半徑為R＝mv/qB。 所以＝。 6．電子所帶電荷量的精確數值最早是由美國物理學家密立根通過油滴實驗測得的。他測定了數千個帶電油滴的電荷量，發(fā)現這些電荷量都等于某個最小電荷量的整數倍。這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實驗的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板。A板帶正電，B板帶負電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場中。小油滴由于摩擦而帶負電，調節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場強度是1.92105N/C，油滴半徑是1.6410－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量。這個電荷量是電子電荷量的多少倍？(g取9.8m/s2) 答案：8.0210－19　5倍 解析：小油滴質量，m＝ρV＝ρπr3① 由題意知，mg－Eq＝0② 由①②兩式可得： q＝ ＝C ≈8.0210－19C 小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數為 n＝≈5(倍)。 能力提升 一、選擇題(1題為單選題，2、3題為多選題) 1．向熒光屏上看去，電子向我們飛來，在偏轉線圈中通過如圖所示的電流，電子的偏轉方向為(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 答案：A 解析：根據安培定則，環(huán)形磁鐵右側為N極、左側為S極，在環(huán)內產生水平向左的勻強磁場，利用左手定則可知，電子向上偏轉，選項A正確。 2．關于空氣的導電性能，下列說法正確的是(　　) A．空氣導電，因為空氣分子中有的帶正電，有的帶負電，在強電場作用下向相反方向運動 B．空氣能夠導電，是空氣分子在射線或強電場作用下電離的結果 C．空氣密度越大，導電性能越好 D．空氣密度變得越稀薄，越容易發(fā)出輝光 答案：BD 解析：空氣是由多種氣體組成的混合氣體，在正常情況下，氣體分子不帶電(顯中性)，是較好的絕緣體。但在射線、受熱或強電場作用下，空氣分子被電離，才具有導電功能，且空氣密度較大時，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負電荷重新復合，難以形成穩(wěn)定的放電電流，而電離后的自由電荷在稀薄空氣中導電性能更好，故選項B、D正確。 3．如圖所示，一只陰極射線管，左側不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導線AB時，發(fā)現射線徑跡下偏，則(　　) A．導線中的電流由A流向B B．導線中的電流由B流向A C．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實現 D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關 答案：BC 解析：解答此題注意幾點： ①陰極射線的粒子帶負電，由左手定則判斷管內磁場垂直紙面向里。 ②由安培定則判定AB中電流的方向由B向A。 ③電流方向改變，管內磁場方向改變，電子受力方向也改變，故C對。 二、非選擇題 4.(寧波效實中學xx～xx學的高二下學期期末)如圖所示，對光電管產生的光電子進行荷質比測定的原理圖。兩塊平行金屬板間距為d，其中N為鋅板，受紫外光照射后將激發(fā)出沿不同方向運動的光電子，開關S閉合，電流表A有讀數，若調節(jié)變阻器R，逐漸增大極板間的電壓，A表讀數逐漸減小，當電壓表示數為U時，A表讀數恰好為零；斷開S，在MN間加上垂直紙面的勻強磁場，當磁感強度為B時，A表讀數也恰好為零。求光電子的比荷e/m的表達式。 答案： 解析：由題意得eU＝mv2① evB＝m② R＝③ 由①②③得＝。 5.在湯姆孫測陰極射線比荷的實驗中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經過A、B間的電場加速后，水平射入長度 為L的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現熒光斑。若在D、G間加上方向向下，場強為E的勻強電場，陰極射線將向上偏轉；如果再利用通電線圈在D、G電場區(qū)加上一垂直紙面的磁感應強度為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，陰極射線向下偏轉，偏轉角為θ，試解決下列問題： (1)說明陰極射線的電性； (2)說明圖中磁場沿什么方向； (3)根據L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。 答案：(1)帶負電　(2)垂直紙面向里　(3)＝ 解析：(1)由于陰極射線向上偏轉，因此受電場力方向向上，又由于勻強電場方向向下，則電場力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電。 (2)由于所加磁場使陰極射線受到向下的洛倫茲力，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向里。 (3)設此射線帶電量為q，質量為m，當射線在DG間做勻速直線運動時，有 qE＝Bqv 當射線在DG間的磁場中偏轉時，有 Bqv＝ 同時又有L＝rsinθ 解得＝