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课时提升作业 八 电子的发现(20分钟50分)一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分)1.(多选)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的比荷大D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小【解析】选A、C。汤姆孙通过实验证实,阴极射线是带负电的粒子流;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢离子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大。2.如图是阴极射线管示意图。接通电源后,阴极射线由阴极沿x轴方向射出,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,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向【解析】选B。若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y轴正方向,B正确;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z轴正方向。3.(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,则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大,再由大到小【解题指南】解答本题时应理解以下两点:(1)电子经过磁场时,若电子运动方向与磁场方向垂直,则电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转。(2)判断洛伦兹力的方向时,要用左手定则,同时注意电子是带负电的。【解析】选A、C。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=mvBq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。4. (多选)如图所示,从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,发现离子向上偏转,要使此离子沿直线穿过电场()A.增大电场强度E,减小磁感应强度BB.减小加速电压U,增大电场强度EC.适当地加大加速电压UD.适当地减小电场强度E【解析】选C、D。正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中,受到的电场力F=qE,方向向上,受到的洛伦兹力f=qvB,方向向下,离子向上偏,说明了电场力大于洛伦兹力,要使离子沿直线运动,即qE=qvB,则应使洛伦兹力增大或电场力减小,增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B,减小电场力的途径是减小场强E。选项C、D正确。【补偿训练】如图所示,一束阴极射线自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转,则电场方向_,进入电场后,阴极射线的动能_(选填“增加”“减少”或“不变”)。【解析】阴极射线向右偏转,因阴极射线带负电,则其受力方向与电场方向相反,所以电场方向向左。电场力做正功,阴极射线的动能增加。答案:向左增加二、非选择题(本题共2小题,共22分。需写出规范的解题步骤)5. (10分)如图所示,电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中,出电场时打在屏上P点,经测量OP距离为Y0,求电子的比荷。【解析】由于电子在电场中做类平抛运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,满足则em=2dY0v02Ul2。答案:2dY0v02Ul26.(12分)电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。(1)调节两金属板间的电势差u,当u=U0时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动,则该油滴所带电荷量q为多少?(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。【解题指南】解答本题应关注以下两点:(1)本题考查的是密立根油滴实验的原理和过程分析。(2)求解的关键是正确应用力的平衡及牛顿第二定律和运动学公式。【解析】(1)由平衡条件知m1g=qU0d,解得q=m1gdU0。(2)若Q为正电荷,根据牛顿第二定律有m2g+QUd=m2a,且d=12at2,由以上两式解得Q=m2dU(2dt2-g)。若Q为负电荷,根据牛顿第二定律有m2g-QUd=m2a,又d=12at2,由以上两式解得Q=m2dU(g-2dt2)。答案:(1)m1gdU0(2)m2dU(2dt2-g)或m2dU(g-2dt2)
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