2018版物理教科版新课堂同步选修3-5文档：学业分层测评 第2章 1-电子 含解析 精品

学业分层测评(四)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．(多选)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
【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】ABC
2．(多选)如图2-1-9所示，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转，则()
【导学号：22482085】
图2-1-9
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转，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
【解析】阴极射线是高速电子流，由左手定则判断可知，磁场垂直纸面向里，由安培定则可知，导线AB中的电流由B流向A，且改变AB中的电流方向时可以使电子束的轨迹往上偏．若电流方向不变，将导线AB放在管的上方，由左手定则可以判断，电子束的轨迹将向上偏．故B、C正确，A、D错误．【答案】BC
3．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()
【导学号：22482018】
A．阴极射线在电场中偏向负极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相反
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
【解析】汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现，阴极射线在磁场中的受力情况跟负电荷受力情况相同，不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，B对，A、C错；汤姆孙通过实验粗略地测出了阴极射线粒子的电荷量，D错．
【答案】 B
4．(多选)下列说法中正确的是()
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙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【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e
m和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．
【答案】BD
5．(多选)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
【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；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】BCD
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2-1-10所示的电流，电子的偏转方向为________．
图2-1-10
【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
7．为测定带电粒子的比荷q m ，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已
知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方
向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷q m 的值为多少？
【解析】 只加电场时，在垂直电场方向
d ＝12(Eq m )(L v 0
)2 加磁场后，粒子做直线运动，则q v 0B ＝Eq ，即v 0＝E B .
联立解得：q m ＝2dE B 2L 2.
【答案】 2dE B 2L 2
8．一个半径为1.62×10－4 cm 的带负电的油滴，在电场强度等于1.92×105 V/m 的竖直向下的匀强电场中．如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为0.851×103 kg/m 3.
【导学号：22482086】
【解析】 油滴质量：m ＝ρV
① 其中V ＝43πR 3
② 又由力平衡知识：mg ＝qE
③
解①②③得：q ＝8.0×10－19 C
由e ＝1.6×10－19 C 知q ＝5e
即带5个电子的电荷．
【答案】5个
[能力提升]
9．如图2-1-11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()
【导学号：22482019】
图2-1-11
A．增大电场强度E
B．减小磁感应强度B
C．减小加速电压U，增大电场强度E
D．适当地加大加速电压U
【解析】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
＝q v B，方向向下，离子向上偏，说力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力F
洛
明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，须qE＝q v B，则可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A、B、C错误，D正确．【答案】 D
10．(多选)如图2-1-12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2-1-12
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，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小
【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 ＝m v qB 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．
【答案】 AC
11．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2-1-13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1.92×105 N/
C ，油滴半径是1.64×10－
4 cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，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/s 2)
图2-1-13
【解析】 小油滴质量为
m ＝ρV ＝ρ·43πr 3
由题意得mg ＝Eq
联立解得q ＝ρ·4πr 3g 3E
＝0.851×103×4×3.14×(1.64×10－6)3×9.83×1.92×105
C ＝8.02×10－19 C
小油滴所带电量q 是电子电量e 的倍数为n ＝q e ＝8.02×10－191.6×10－19
＝5倍． 【答案】 8.02×10－19 C 5
12．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2-1-14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fd ＝cd ＝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q m .
图2-1-14
【解析】 带电粒子进入电场，经电场加速．根据动能定理得
qU ＝12m v 2，得v ＝2qU
m .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(L －R )2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22＝R 2，整理得：R ＝58L ，洛伦兹力充当向心力：q v B ＝m v 2R ，联立上述方程，解得q m ＝
128U
25B 2L 2.
【答案】 128U 25B 2L 2。