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2019-2020年高中物理 第18章 第1節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)同步練習(xí) 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(guān)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(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象 B．陰極射線是在真空管內(nèi)由正極放出的電子流 C．陰極射線是由德國(guó)物理學(xué)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(fù)極發(fā)出的電子流，故A、B錯(cuò)；最早由德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線，故C對(duì)；陰極射線本質(zhì)是電子流，故D錯(cuò)。 2．關(guān)于電荷的電荷量，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．電子的電荷量是由密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shù)倍 答案：B 解析：密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電子的電荷量為1.610－19C，并提出了電荷量子化的觀點(diǎn)，因而A、C對(duì)，B錯(cuò)；任何物體的電荷量都是e的整數(shù)倍，故D對(duì)，因此選B。 3．1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為“電子之父”，下列關(guān)于電子的說法正確的是(　　) A．湯姆孫通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論，并求出了陰極射線的比荷 B．湯姆孫通過光電效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)了電子 C．電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍 D．湯姆孫通過對(duì)不同材料做陰極發(fā)出的射線研究，并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)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(zhì)單元 答案：AD 解析：湯姆孫和他的學(xué)生測(cè)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(huì)看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是(　　) A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸正方向 B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向 C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸正方向 D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向 答案：BC 解析：由于電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，若所受洛倫茲力向下，使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場(chǎng)使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，所受電場(chǎng)力方向向下，電場(chǎng)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(chǎng)，選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E，帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然后撤去電場(chǎng)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得其半徑為R，求陰極射線中帶電粒子的比荷。 答案：＝ 解析：因?yàn)閹щ娏Ｗ硬黄D(zhuǎn)，所以受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即qE＝qBv，所以v＝ 撤去電場(chǎng)后，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的。他測(cè)定了數(shù)千個(gè)帶電油滴的電荷量，發(fā)現(xiàn)這些電荷量都等于某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍。這個(gè)最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根實(shí)驗(yàn)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(fù)電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場(chǎng)中。小油滴由于摩擦而帶負(fù)電，調(diào)節(jié)A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場(chǎng)力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場(chǎng)強(qiáng)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(gè)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(zhì)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(shù)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(zhuǎn)線圈中通過如圖所示的電流，電子的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)?　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 答案：A 解析：根據(jù)安培定則，環(huán)形磁鐵右側(cè)為N極、左側(cè)為S極，在環(huán)內(nèi)產(chǎn)生水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，利用左手定則可知，電子向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確。 2．關(guān)于空氣的導(dǎo)電性能，下列說法正確的是(　　) A．空氣導(dǎo)電，因?yàn)榭諝夥肿又杏械膸д姡械膸ж?fù)電，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下向相反方向運(yùn)動(dòng) B．空氣能夠?qū)щ姡强諝夥肿釉谏渚€或強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離的結(jié)果 C．空氣密度越大，導(dǎo)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(qiáng)電場(chǎng)作用下，空氣分子被電離，才具有導(dǎo)電功能，且空氣密度較大時(shí)，電離的自由電荷很容易與其他空氣分子碰撞，正、負(fù)電荷重新復(fù)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(dǎo)電性能更好，故選項(xiàng)B、D正確。 3．如圖所示，一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡下偏，則(　　) A．導(dǎo)線中的電流由A流向B B．導(dǎo)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(shí)現(xiàn) D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān) 答案：BC 解析：解答此題注意幾點(diǎn)： ①陰極射線的粒子帶負(fù)電，由左手定則判斷管內(nèi)磁場(chǎng)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(nèi)磁場(chǎng)方向改變，電子受力方向也改變，故C對(duì)。 二、非選擇題 4.(寧波效實(shí)中學(xué)xx～xx學(xué)的高二下學(xué)期期末)如圖所示，對(duì)光電管產(chǎn)生的光電子進(jìn)行荷質(zhì)比測(cè)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(yùn)動(dòng)的光電子，開關(guān)S閉合，電流表A有讀數(shù)，若調(diào)節(jié)變阻器R，逐漸增大極板間的電壓，A表讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí)，A表讀數(shù)恰好為零；斷開S，在MN間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)磁感強(qiáng)度為B時(shí)，A表讀數(shù)也恰好為零。求光電子的比荷e/m的表達(dá)式。 答案： 解析：由題意得eU＝mv2① evB＝m② R＝③ 由①②③得＝。 5.在湯姆孫測(cè)陰極射線比荷的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的陰極射線管，從C出來的陰極射線經(jīng)過A、B間的電場(chǎng)加速后，水平射入長(zhǎng)度 為L(zhǎng)的D、G平行板間，接著在熒光屏F中心出現(xiàn)熒光斑。若在D、G間加上方向向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，陰極射線將向上偏轉(zhuǎn)；如果再利用通電線圈在D、G電場(chǎng)區(qū)加上一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫)，熒光斑恰好回到熒光屏中心，接著再去掉電場(chǎng)，陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)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(chǎng)沿什么方向； (3)根據(jù)L、E、B和θ，求出陰極射線的比荷。 答案：(1)帶負(fù)電　(2)垂直紙面向里　(3)＝ 解析：(1)由于陰極射線向上偏轉(zhuǎn)，因此受電場(chǎng)力方向向上，又由于勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向下，則電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，所以陰極射線帶負(fù)電。 (2)由于所加磁場(chǎng)使陰極射線受到向下的洛倫茲力，由左手定則得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里。 (3)設(shè)此射線帶電量為q，質(zhì)量為m，當(dāng)射線在DG間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有 qE＝Bqv 當(dāng)射線在DG間的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，有 Bqv＝ 同時(shí)又有L＝rsinθ 解得＝