高中物理人教版 (新课标)选修31 电子的发现课时练习

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1.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( )
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
2.关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )
A.阴极射线本质是氢原子
B.阴极射线本质是电磁波
C.阴极射线本质是电子
D.阴极射线本质是X射线
3.如图是电子射线管示意图,接通电源后,电子射线由阴极沿x轴正方向射出,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
4.1897年英国物理学家汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法中正确的是 ( )
A.任何物质中均有电子
B.不同物质中具有不同的电子
C.电子质量是质子质量的1 836倍
D.电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
【课后巩固】
1.下列说法中正确的是( )
A.汤姆孙精确地测出了电子的电荷量e=1.602×10-19 C
B.电子电荷量的精确值是卢瑟福测出的
C.物体所带电荷量可以是任意值
D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
2.一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，如图所示。则( )
A.导线中的电流由A流向B
B.导线中的电流由B流向A
C.若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关
3.向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图所示的电流(从右侧看)，电子的偏转方向为( )
A.向上B.向下C.向左D.向右
4.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，则下列说法正确的是( )
A.增大电场强度E，减小磁感应强度B
B.减小加速电压U，增大电场强度E
C.适当地加大加速电压U
D.适当地减小电场强度E
5.关于空气导电性能，下列说法正确的是( )
A.空气导电，因为空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动的结果
B.空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C.空气密度越大，导电性能越好
D.空气密度越稀薄，越容易发出辉光
6.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是____________________________。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将___________(选填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转。
7.在如图所示的阴极射线管中的两个电极上加3.2×104 V的高电压，阴极发出的阴极射线在电场中加速而获得高能量，若电子离开阴极表面时的速度为零，则电子到达阳极的速度为多少？
8.如图所示，电子由静止从O点经电场U加速后垂直射入匀强磁场B，经偏转后打在MN板的P点，射入点到P点的距离为d，求电子的比荷e/m的表达式。(不考虑电子的重力)
答案解析
【课堂训练】
1.【解析】选A。汤姆孙利用其设计的阴极射线管，将不同的气体充入管内，用多种不同的金属分别制成阴极，结果证明比荷大体相同，C错。汤姆孙和他的学生通过测量得知阴极射线粒子的电荷量与氢离子的电荷量大小基本相同，D错；阴极射线带负电，A对，B错。
2.【解析】选C。阴极射线是由阴极射出的电子流，而非电磁波或X射线，更不是氢原子，故A、B、D错误，C正确。
3.【解析】选B。由于电子沿x轴正方向运动,若使电子射线向下偏转,所受洛伦兹力应向下, 由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向;若加电场使电子射线向下偏转,所受电场力方向应向下,则所加电场方向应沿z轴正方向,由此可知只有B正确。
4.【解析】选A、D。汤姆孙用不同的材料做阴极，都能发出阴极射线且阴极射线均为同一种物质——电子，这说明任何物质中均含有电子，A对，B错；根据对电子比荷的测定可知，电子电量和氢原子核的电量相同，电子的质量远小于质子质量，是质子质量的，说明电子有质量和电量,是一种粒子，并且电子是比原子更基本的物质单元，C错，D对。
【课后巩固】
1.【解析】选D。密立根通过油滴实验测得了电子的电荷量并提出了电荷是量子化的,物体所带电荷量的最小值是e,所带电荷量只能是元电荷的整数倍,A、B、C错误,D正确。
2.【解析】选B、C。在阴极射线管中射出的阴极射线是带负电的电子流，在导线AB形成的磁场中向下偏转，由左手定则可知磁场是垂直纸面向里的，根据安培定则可知导线AB中的电流是水平方向由B流向A的，A错，B对；通过改变AB中的电流方向可以改变磁场方向，从而使阴极射线的受力方向向上，使电子束的径迹向上偏，由此可知电子束的径迹与AB中的电流方向即AB形成的磁场方向有关，C对，D错。
3.【解析】选A。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，选项A正确。
4.【解题指南】解答本题把握以下两点：
(1)加速电场中电场力做的功等于粒子动能的增加量。
(2)偏转电磁场中电场力和磁场力平衡时粒子做匀速直线运动。
【解析】选C、D。正离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F=qE，方向向上，受到的洛伦兹力F洛=qvB，方向向下，离子向上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE=qvB，则只有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电场强度E。选项C、D正确。
5.【解析】选B、D。空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，是较好的绝缘体，但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电功能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，并导致正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，所以电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，正确的选项为B、D。
6.【解析】阴极射线即为电子流。当电子流穿过垂直纸面向里的磁场时，将受到洛伦兹力的作用而向下偏转(注意电流方向与电子流方向相反)。
答案：电子 向下
7.【解析】电子由阴极到阳极做匀加速直线运动，由动能定理得
=1.06×108 m/s
答案：1.06×108 m/s
8.【解析】设电子的电荷量为e、质量为m，在加速电场U中加速的过程，根据动能定理，有
解得
垂直进入磁场后，电子受到的洛伦兹力提供向心力，电子做匀速圆周运动，故有
由题意又知：
由以上各式整理可得电子的比荷为
答案：
【总结提升】求解电子比荷的关键点
(1)电子运动速度的确定，一是根据电子在相互垂直的电磁场中做匀速直线运动，由平衡条件求出；二是可根据电场力做功等于电子动能的增量由动能定理解出。(2)电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力。