高中物理 第3章 原子世界探秘 3_1 电子的发现及其重大意义学业分层测评 沪科版选修3-5

3.1 电子的发现及其重大意义 (建议用时：45分钟)学业达标1.已知X射线的“光子”不带电，假设阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是()A.阴极射线管内的高电压不能够对其加速而增加能量B.阴极射线通过偏转电场不会发生偏转C.阴极射线通过磁场方向一定不会发生改变D.阴极射线通过偏转电场能够改变方向E.阴极射线通过磁场方向可能发生改变【解析】因为X射线的“光子”不带电，故电场、磁场对X射线不产生作用力，故选项A、B、C对.【答案】ABC2.汤姆生通过对阴极射线的探究，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.不同物质中的电子是相同的D.电子质量是质子质量的1 836倍E.电子是一种粒子，是构成物质的基本单元【解析】汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现均为同一种相同的粒子即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量；由此可知A、C、E正确，B、D错误.【答案】ACE3.下列说法中正确的是() 【导学号：67080025】A.汤姆生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.汤姆生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电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量E.阴极射线的本质是电子【解析】电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，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D正确.阴极射线即电子流，E正确.【答案】BDE4.关于电子的发现，下列叙述中正确的是()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.电子是第一种被人类发现的微观粒子D.电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象E.电子的发现说明原子核具有一定的结构【解析】发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B正确A、E错误；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程D正确.【答案】BCD5.阴极射线管中的高电压的作用是_.【解析】在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，通过高电压对电子加速获得能量，使之与玻璃发生撞击而产生荧光.【答案】使电子加速6.向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图315所示的电流，电子的偏转方向为_.图315【解析】根据安培定则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的匀强磁场，利用左手定则可知，电子向上偏转.【答案】向上图3167.如图316所示，让一束均匀的阴极射线以速率v垂直进入正交的电、磁场中，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷.【解析】因为带电粒子在复合场中时不偏转，所以qEqvB，即v，撤去电场后，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则qvBm.由此可得.【答案】能力提升8.如图317所示，从阴极射线管发出的阴极射线(电子流)经加速电压U加速后进入图317相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现电子向上偏转，要使电子沿直线穿过电磁场，则下列说法正确的是()A.增大电场强度EB.增大磁感应强度BC.减小加速电压U，增大电场强度ED.适当地加大加速电压UE.适当地减小磁感应强度E【解析】电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，方向向下，受到的洛伦兹力F洛qvB，方向向上，电子向上偏，说明电场力小于洛伦兹力，要使电子沿直线运动，须qEqvB，则可使洛伦兹力减小或电场力增大，减小洛伦兹力的途径是减小加速电压U或减小磁感应强度B，增大电场力的途径是增大电场强度E.选项A、C、E正确.【答案】ACE9.如图318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318A.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E.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由A点向B点移动，则偏转磁场强度应该先由大到小，再由小到大【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，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E正确.【答案】ACE10.电子所带电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量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍.这个最小电量就是电子所带的电量.密立根实验的原理如图319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.从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中.小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡.已知小油滴静止处的电场强度是1.92105 N/C，油滴半径是1.64104 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量.这个电量是电子电量的多少倍？(g取9.8 m/s2)图319【解析】小油滴质量为mVr3由题意得mgEq联立解得qC8.021019 C小油滴所带电量q是电子电量e的倍数为n5倍.【答案】8.021019 C511.在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图3110所示.abcd是个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏M贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置.盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略.粒子经过电压为U的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内.粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出.若已知L，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用.请你根据上述条件求出带电粒子的比荷. 【导学号：67080026】图3110【解析】带电粒子进入电场，经电场加速.根据动能定理得qUmv2，得v.粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示.设圆周半径为R，在三角形Ode中，有(LR)22R2，整理得：RL，洛伦兹力充当向心力：qvBm，联立上述方程，解得.【答案】