2017粤教版高中物理选修31《敲开原子的大门》一课三练

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高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第3章第1节敲开原子的大门含答案

学习目标知识脉络1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程．(重点)2.知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系．(重点、难点)探索阴极射线[先填空]1．实验装置真空玻璃管、阴极、阳极和高压电源．2．实验现象及阴极射线在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光．这种奇妙的射线被称为阴极射线．3．阴极射线的本质汤姆生通过实验证明阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的．[再判断]1．阴极射线的本质是由带正电的微粒组成．(×)2．在阴极射线所在的区域加一磁场，可判断阴极射线的性质．(√)3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√)[后思考]产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成真空．1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆生，他认为这种射线是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．1．如图311所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会向________偏转．图311【解析】阴极射线方向水平向右，说明其等效电流的方向水平向左，与导线中的电流方向相反，由左手定则，两者相互排斥，阴极射线向上偏转．【答案】上2．如图312是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿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，可采用加磁场或电场的方向．图312若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向．【答案】y轴正z轴正注意阴极射线电子从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.电子的发现[先填空]1．汤姆生的探究方法及结论(1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的荷质比．(2)换用不同材料的阴极做实验，所得荷质比的数值都相同，汤姆生计算出的荷质比大约比当时已知的质量最小的氢离子的荷质比大2 000倍．(3)结论：汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现该粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本上相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在．2．电子的电荷量和质量(1)电荷量：美国科学家密立根精确地测定了电子的电量e＝1.602_2×10－19 C.(2)质量：根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为m＝9.109_4×10－31 kg.[再判断]1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√)2．电子的电荷量是汤姆生首先精确测定的．(×)3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)[后思考]汤姆生怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？【提示】汤姆生通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射线不偏转，施加电场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是带负电的粒子．1．电子荷质比(或电荷量)的测定方法根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：(1)让电子通过正交的电磁场，如图313甲所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)得到电子的运动速度v＝.甲(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图313乙所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，则由qvB＝m得＝＝.乙图3132．密立根油滴实验(1)装置密立根实验的装置如图314所示．图314①两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．(2)方法①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E.但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v1.②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．(3)结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e.3．(多选)关于电荷的电荷量，下列说法正确的是( )【导学号：55272074】A．物体所带电荷量可以是任意值B．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 CC．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍D．电子就是元电荷【解析】密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×10－19 C，并提出了电荷量子化的观点，因而故A错，B对；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故C对，D错．【答案】BC4．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图315所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________.图315【解析】由平衡条件得mg＝q，解得q＝.【答案】mgdU5．如图316所示为汤姆生用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.【导学号：55272075】图316(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．(2)推导出电子比荷的表达式．【解析】(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Bev＝Ee＝e，得v＝UBb即打到荧光屏O点的电子速度的大小为.(2)由d＝2＋·可得e＝＝.m【答案】(1) (2)2dUB2bL1L1＋2L2巧妙运用电磁场测定电子比荷1．当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE＝qvB，可以测出电子速度的大小．2．电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．。

2016-2017高三物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门课时作业 Word版含解析

一、单项选择题1．下列实验现象中，支持阴极射线是带电微粒观点的是()A．阴极射线可以透过薄铝片B．阴极射线通过电场或磁场时，要产生相应偏转C．阴极射线透过镍单晶时，产生衍射现象D．阴极射线轰击荧光物质，发出荧光解析：选B.电磁波能透过薄铝片，且可以产生衍射现象，但电磁波不能在电场或磁场中偏转，故阴极射线是带电微粒．2．下列关于电子的说法中不．正确的是()A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同解析：选D.研究表明电子是物质的组成部分，电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，是可以再分的．3．如果阴极射线像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．阴极射线通过偏转电场能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析：选B.X射线是电磁波，不带电，通过电场、磁场时不受力的作用，不会发生偏转、加速，B正确．4．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法不．正确的是()A．测得了质子的电荷量B．提出了电荷分布的量子化观点C．为电子电量的最终获得作出了突出贡献D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据解析：选A.密立根油滴实验精确测定了电子的电荷量．5．如图所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿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.由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，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，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知B正确．二、双项选择题6．汤姆生对阴极射线的探究，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．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解析：选AD.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、D 正确，B、C错误．7．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原子比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析：选AC.通过对阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故仅A、C两项正确．8.如图所示，一只阴极射线管的左侧不断有电子射出，如果在管的正上方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是()A．导线中的电流从A流向BB．导线中的电流从B流向AC．电子束的径迹与AB中的电流无关D．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解析：选AD.由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹．故正确答案为A、D.9.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CD.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＝q v B，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＝q v B，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场强E.选项C、D正确．☆10.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 向A 点移动，则偏磁场强度应该先由小到大，再由大到小解析：选AC.由粒子的电性及左手定则可知B 项错误；由R ＝m v qB可知，B 越小R 越大，故D 项错误．三、非选择题11.如图所示，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B ，一带负电的粒子以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xOy 平面内，与x 轴正方向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O 点距离为l ，求该粒子的比荷q m. 解析：由圆的对称性可知，带电粒子离开x 轴时与轴的夹角也是θ，根据几何知识可知，粒子运动的圆弧所夹的圆心角为2θ.由几何知识得，轨道半径为R ＝l 2sin θ，又R ＝m v 0qB ，所以q m ＝2v 0sin θlB. 答案：2v 0sin θlB☆12.美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量．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相连，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，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，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作用．(1)调节两金属板间的电势差U ，当U ＝U 0时，使得某个质量为m 1的油滴恰好做匀速直线运动，求该油滴所带的电荷量；(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U ＝U 1时，观察到某个质量为m 2的油滴进入电场后做匀加速直线运动，经过时间t 运动到下极板，求此油滴所带的电荷量．解析：(1)质量为m 1的油滴恰好做匀速直线运动，则其所受重力与库仑力平衡，即m 1g ＝qU 0d ，得q ＝m 1gd U 0. (2)质量为m 2的油滴向下做匀加速运动，则d ＝12at 2，得a ＝2d t 2. 若油滴带正电，所受库仑力方向向下，由牛顿第二定律得a ＝m 2g ＋q U 1d m 2>g ，到达下极板的时间很短，难以精确测量，与事实不符，则油滴带负电，受到库仑力的方向竖直向上，由牛顿第二定律m 2g －q U 1d＝m 2a ，解得 q ＝m 2d U 1⎝⎛⎭⎫g －2d t 2. 答案：(1)m 1gd U 0 (2)m 2d U 1⎝⎛⎭⎫g －2d t 2。

高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门学业分层测评粤教版

敲开原子的大门(建议历时：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必然不会发生改变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 射线不产生作使劲，故选项A 、B 、C 对．【答案】 ABC2．汤姆生通过对阴极射线的探讨，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，是组成物质的大体单元【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，电子是组成物质的大体单元，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( )A ．汤姆生精准地测出了电子电荷量e ＝ 177 33(49)×10－19 CB ．电子电荷量的精准值是密立根通过“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，就可以够肯定电子的质量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e m和电子电荷量e 的值，可以肯定电子的质量，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，说明原子具有必然的结构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必然的结构【解析】发现电子之前，人们以为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有必然的结构，B 正确E 错误；电子是人类发现的第一种微观粒子，C 正确；物体带电的进程，就是电子的得失和转移的进程，D 正确．【答案】 BCD 5．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灼热状态而发射出的电子流，通太高电压对电子加速取得能量，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，电子向咱们飞来，在偏转线圈中通以如图317所示的电流，电子的偏转方向为________．图317【解析】按照安培定则，环形磁铁右边为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．如图318所示，让一束均匀的阴极射线以速度v 垂直进入正交的电、磁场中，选择适合的磁感应强度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．图318【解析】因为带电粒子在复合场中时不偏转，所以qE ＝qvB ，即v ＝E B，撤去电场后，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则qvB ＝m v 2R .由此可得q m ＝E B 2R. 【答案】 E B 2R[能力提升]8．如图319所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U 加速后进入彼此垂直的匀强电场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：】图319A ．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 ．适本地加大加速电压UE ．适本地减小电场强度E【解析】正离子进入彼此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，须qE ＝qvB ，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B 、D 、E 正确．【答案】 BDE9．如图3110所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示用意．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可以发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可使阴极射线发生偏转．下列说法中正确的是( )【导学号：】图3110A ．若是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 ．若是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 ．若是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 ．若是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 ．若是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 ＝mv 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E 正确．【答案】 ACE10．电子所带电量的精准数值最先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3111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×105 N/C ，油滴半径是×10－4 cm ，油的密度是 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 m/s 2)【导学号：】图3111【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＝错误!C＝×10－19 C小油滴所带电量q 是电子电量e 的倍数为n ＝q e ＝错误!＝5倍．【答案】 ×10－19C 5倍11．在研究性学习中，某同窗设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图3112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．粒子通过电压为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彼此作用．请你按照上述条件求出带电粒子的比荷qm.图3112【解析】带电粒子进入电场，经电场加速．按照动能定理得qU ＝12mv 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：qvB ＝m v 2R ，联立上述方程，解得q m ＝128U25B 2L2.【答案】128U 25B 2L2。

16-17物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门

1．(单选)发现电子的科学家是()A．汤姆生B．玻尔C．卢瑟福D．查德威克解析：选A.1897年汤姆生发现电子．2．(单选)下面对阴极射线的认识正确的是()A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极解析：选D.阴极射线是由阴极直接发出的，A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，B错误，D正确；阴极射线可以穿透薄铝片，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C错误．3．(双选)下列是某实验小组测得的一组电荷量，哪些是符合事实的()A．＋3×10－19 C B．＋4.8×10－19 CC．－3.2×10－26 C D．－4.8×10－19 C解析：选BD.电荷是量子化的，任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍.1.6×10－19 C是目前为止自然界中最小的电荷量，故B、D正确．4．(双选)下列关于电子的说法正确的是()A．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷B．汤姆生通过光电效应的研究，发现了电子C．电子质量是质子质量的1 836倍D．汤姆生通过对不同材料做阴极发出的射线进行研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元解析：选AD.1897年汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定阴极射线本质上是带负电的电子流，并求出了比荷，从而发现了电子，故A对，B错；电子质量是质子质量的11 836，故C错；汤姆生通过对不同材料做阴极研究阴极射线时均为同一种相同粒子——电子，这就说明电子是构成物质的基本单元，而对光电效应等现象的研究更加验证了这一点，故D对．5.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________(填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转．解析：由电子的发现过程可知，阴极射线本质是高速运动的电子流．当电子在磁场中偏转时，由左手定则可知电子会受到向下的磁场力，故向下偏转．答案：电子向下。

31敲开原子的大门学案(粤教版选修3-5).docx

3.1敲开原子的大门学案（粤教版选修3-5）课堂合作探究问题导学=3活动与探究电子的发现1.阴极射线的发现说明了什么？2.什么是阴极射线？它的本质是什么？3.元电荷就是单位电荷，就是电子，对吗？4.密立根油滴实验取得了哪些成就？鵲迁移与应用关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（）A.阴极射线的本质是氢原子B.阴极射线的本质是电磁波C.阴极射线的本质是电子流D.阴极射线的本质是X射线------------------------------------ •：：•名津《探究阴极射线所需要的电磁学知识1.不考虑重力的影响：阴极射线的本质是电子流，在电场或磁场中所受到的电场力或磁场力远大于重力，所以研究电子运动时一般不考虑它的重力。

2.密立根的“油滴实验”：利用摩擦起电，使从喷口中喷出的雾状液滴带上负电，在电场中受的重力和电场力平衡。

这里一定要考虑重力，因为研究对象不是电子，而是液滴。

3.教材思考与讨论栏目中，电子比荷的测定：（1）在》0间加电场后射线偏到戶2，白电场方向知，该射线带负电。

（2）在场、£>2间又加一磁场，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转，该过程中射线受E两个作用力：电场力和磁场力，两个力平衡，qi）B=qE,得（3）撤去电场，只保留磁场，得射线做圆周运动，轨道半径为r,根据洛伦兹力充当2 向心力：哪=研7，得出：盒=卷。

两式联立得：辭念。

当堂检测1.下面对阴极射线的认识正确的是（）A.阴极射线是市阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的B.只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生C.阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波D.阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极屮的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极2.关于电荷量，下列说法屮正确的是（）A.物体所带电荷量可以是任意值B.物体所带电荷量只能是某些值C.物体所带电荷量的最小值为1.6X10~,9CD.一个物体带1.6X10_9C的正电荷，这是它失去了l.（）Xl（）】°个电子的缘故3.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（）A. 2.4X1O~,9CB. -6.4X10_l9CC. -1.6X10_18CD. 4.0X10_17C4.如果阴极射线像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.阴极射线通过偏转电场能够改变方向D.阴极射线通过磁场时方向可能发生改变5.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。

高中物理粤教版选修35课件：第三章第一节敲开原子的大门

A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
解析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则。使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C 正确。
答案：C
电子的发现
(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。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。
[解析] (1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡，可见所带电荷为负电荷，即qUd0＝m1g，
3．阴极射线荷质比的测定 (1)让某一速率的电子垂直进入某一电场中，在荧光屏上亮点位置发生变化。 (2)在电场区域加一与其垂直的大小合适的磁场，抵消阴极射线的偏转。由此可知qE－qvB＝0。则v＝EB。
(3)去掉电场，只保留磁场，磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在有磁场的区域将会形成一个半径为r 的圆弧，根据磁场情况和轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r，则由qvB＝mrv2得mq ＝Bvr＝BE2r。
1．什么是阴极射线在一个抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色荧光，这种奇妙的射线被称为阴极射线。 2．阴极射线带电性质的判断 (1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。
(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质。

2017粤教版高中物理选修31《敲开原子的大门》一课三练

第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门1.1858年,德国科学家__________发现了________射线。

在一个抽成真空的玻璃管两端加上________,阴极便会发出一种射线,使正对阴极的玻璃管壁上出现__________.这种射线便是阴极射线。

2.汤姆生对阴极射线的探究(1）让阴极射线分别通过电场和磁场，根据______现象，证明它是__________的粒子流并求出了其荷质比。

(2)换用不同材料的阴极做实验，所得粒子的____________相同，是氢离子荷质比的近两千倍.（3）结论：粒子带______,其电荷量的大小与________大致相同,而质量________氢离子的质量，后来,组成阴极射线的粒子被称为______.3。

美国科学家________，精确地测定了电子的电量：e＝______________,并且根据荷质比计算出了电子的质量为m＝______________ kg、【概念规律练】知识点一阴极射线1.关于阴极射线的下列说法中正确的是()A。

阴极射线是高速质子流B.阴极射线可以用人眼直接观察到C.阴极射线是高速电子流D。

阴极射线是电磁波2。

如图1所示是电子射线管示意图，接通电源后,电子射线由阴极沿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（沿z轴负方向）偏转，则下列措施中可采用的是（)图1A。

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轴正方向知识点二电子的发现3.关于电子的发现,下列说法中正确的是（）A。

电子是由德国物理学家普里克发现的B。

电子是由德国物理学家戈德斯坦发现的C.电子是由法国物理学家安培发现的D。

电子是由英国物理学家汤姆生发现的4.关于电子，下列说法中不正确的是(）A.发现电子是从研究阴极射线开始的B.任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C.发现电子的意义是:使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有复杂的结构D。

高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门课后提能训练粤教版选修3-5

第1节敲开原子的大门基础达标1．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm2eUD ．IS Δlem 2eU【答案】B【解析】经加速电场加速后eU ＝12mv 2，v ＝2eUm，电子束的电流为I ＝neSv ，n ＝I eSv，Δl 长的电子束内电子个数为N ＝nS Δl ＝I Δle m2eU，故B 正确． 2．(2019年永丰名校月考)关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( ) A ．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B ．阴极射线本质是电子流C ．阴极射线在电磁场中的偏转，表明阴极射线带正电D ．阴极射线的比荷比氢原子核小【答案】B【解析】阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是电子打在玻璃管壁上产生的，故A 错误；阴极射线本质就是电子流，故B 正确；阴极射线本质就是电子流，故阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带负电，故C 错误；电子的电量与氢离子的电量相等，质量比氢原子核质量小，所以电子的比荷比氢原子核比荷大，故D 错误．3．观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是( ) A ．使管内气体电离 B ．使管内产生阴极射线 C ．使管内障碍物的电势升高 D ．使电子加速【答案】D【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，而与玻璃发生撞击而产生荧光．故D 正确．4．如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内抽成真空，A 为发射电子的阴极，K 为接在高电势点的加速电极，A 、K 之间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v ，下列说法正确的是( )A ．如果AK 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度为2vB ．如果AK 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度为v2C ．如果AK 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度为v2D ．如果AK 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度为22v 【答案】D【解析】当AK 间电压不变，距离变化时，电场力对电子做功不变，即射出时速度仍为v ，A 、B 错误；当AK 间电压减半时，电场力对电子做功为原来的一半，而eU ＝12mv 2，则12eU＝12mv ′2，则v ′＝22v ，即速度变为原来的22，D 正确、C 错误． 5．(多选)关于空气的导电性能，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即能导电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 ．空气变得越稀薄，越容易发出辉光【答案】BD【解析】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，才能够导电，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，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，而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，答案应为B 、D ．6．(多选)如图所示，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，发现射线的径迹往下偏，则( )A．导线中的电流由A流向BB．导线中的电流由B流向AC．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【答案】BC【解析】因为AB中通有电流，所以会在阴极射线管中产生磁场，电子因为受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，再根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A；当AB中的电流方向变为由A流向B时，则AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力方向变为向上，电子束的径迹会变为向上偏转．7．(多选)某大功率用电器在开关切断瞬间，开关处有电火花，其正确解释是( ) A．因为空气是良导体，电火花是空气放电形成的B．开关两端产生的高电压，使空气电离放电C．为避免产生电火花，可把开关浸在绝缘油中D．以上说法均不对【答案】BC【解析】开关处产生的电火花，是因为用电器切断电源瞬间，由于自感而产生高电压所致，高电压形成的强电场使空气电离导电，出现电火花；避免产生电火花的方法是使聚集在开关两端的正、负电荷慢慢放电，C项叙述是较好的解决方法．8．(多选)如图所示，示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的( )A．极板X应带正电B．极板X′应带正电C．极板Y应带正电D．极板Y′应带正电【答案】AC【解析】电子受力方向与电场方向相反，因电子向X方向偏转则，电场方向为X到X′，则X带正电同理可知Y带正电，故A、C正确，B、D错误；故选AC．能力提升9．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B B ．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 E ．适当地加大磁感应强度B 【答案】CDE【解析】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场强E .选项C 、D 、E 正确．10．汤姆生在测定阴极射线的荷质比时采用的方法是利用电场、磁场偏转法，即通过测出阴极射线在给定的匀强电场和匀强磁场中穿过一定距离时的速度偏转角来达到测定其荷质比的目的．利用这种方法也可以测定其他未知粒子的荷质比，反过来，知道了某种粒子的荷质比也可以利用该方法了解电场或者磁场的情况．假设已知某种带正电粒子(不计重力)的荷质比⎝ ⎛⎭⎪⎫q m 为k ，匀强电场的电场强度为E ，方向竖直向下．先让粒子沿垂直于电场的方向射入电场，测出它穿过水平距离L 后的速度偏转角θ(θ很小，可认为θ≈tan θ)如图甲所示；接着用匀强磁场代替电场，让粒子以同样的初速度沿垂直于磁场的方向射入磁场，测出它通过一段不超过14圆周长的弧长s 后的速度偏转角φ如图乙所示．试求出以k 、E 、L 、s 和φ所表示的测定磁感应强度B 的关系式．甲乙【答案】B ＝φs EL kθ【解析】设粒子的初速度为v ，在电场中粒子做类平抛运动，有L ＝vt ，v y ＝at ，a ＝qE m ＝kE ，θ＝tan θ＝v y v，解得：v 2＝kEL θ. 在磁场中粒子做匀速圆周运动，有qvB ＝mv 2R，s ＝Rφ，解得v ＝qBs mφ＝kBs φ，由以上各式解得：B ＝φsEL kθ.。

物理粤教版选修35素材课前预习第三章1敲开原子的大门含解析

第一节敲开原子的大门
课前预习
情景导入
在历史上做了这么一个实验，装置如图3-1-1所示，给阴极射线管加上高压，将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲.你结合前边所学知识，认为阴极射线是中性还是带电的？
图3-1-1
简答:在磁场中发生了弯曲，一定受到了力的作用——洛伦兹力，据弯曲的情况则说明阴极射线带了负电.后来证实是电子流，从而揭开了原子结构的秘密.
知识预览
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎩⎪⎨⎧•===--原子可以再分电子发现的重大意义质量为电子电量阴极射线为电子流汤姆生的发现动磁场复合场中做直线运在电场遵循在电场中发生了偏转系是弯曲半径与洛伦兹力关在磁场中射线发生弯曲阴极射线子电:101094.9,106.1,21,,3119202
kg C e B E v t md eU y t v s evB r v m。

高中物理选修3-5第3.1节敲开原子的大门练习题

第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门A级抓基础1．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射线解析：阴极射线是原子受到激发而射出的电子流，选项A错误，选项C正确；关于阴极射线是电磁波、X射线等都是研究阴极射线过程中的一些猜想，后来经证明都是错的，选项B、D错误．答案：C2．以下说法正确的是()A．密立根用摩擦起电的实验发现了电子B．密立根用摩擦起电的实验测定了电子的电荷量C．密立根用油滴实验发现了电子D．密立根用油滴实验测定了电子的电荷量解析：密立根用油滴实验测定了电子的电荷量，故D正确．答案：D3．(多选)1897年英国物理学家汤姆生发现了电子，被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是()A．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的荷质比B．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子C．电子的质量无法测定D．汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元解析：汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的荷质比，故A正确；汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，故B错误；根据电子的电荷量及荷质比，可以测出电子的质量，故C错误；汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，故D正确．答案：AD4．在真空的玻璃管中封有两个电极，当加上一定电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线．若在玻璃管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示．则阴极射线将会()A．向上偏转B．向下偏转C．向纸内偏转D．向纸外偏转解析：根据右手定则判定通电导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转，A正确．答案：AB级提能力5．下列说法正确的是()A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用B．阴极射线在磁场中一定会受到磁场力的作用C．阴极射线所受电场力的方向与电场的方向是相同的D．阴极射线所受磁场力的方向与磁场的方向是相同的解析：阴极射线是高速运动的电子流，在电场中一定要受到电场力的作用，所受电场力方向与电场方向相反，A对，C错．在磁场中如果电子运动方向与磁场方向平行则电子不受磁场力，当受磁场力时，由左手定则知所受磁场力方向与磁场方向垂直，B、D错．答案：A6．如图甲，从阴极发射出来的电子束，在阴极和阳极间的高电压作用下，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示出电子束运动的径迹．若把射线管放在如图乙蹄形磁铁的两极间，阴极接高压电源负极，阳极接高压电源正极．关于荧光屏上显示的电子束运动的径迹，下列说法正确的是()A．电子束向上弯曲B．电子束沿直线前进C．电子束向下弯曲D．电子的运动方向与磁场方向无关解析：因为左边是阴极，右边是阳极，所以电子在阴极管中的运动方向是左到右，产生的电流方向是右到左(注意是电子带负电)，根据左手定则，四指指向左，手掌对向N极(就是这个角度看过去指向纸面向里)，此时大拇指指向下面，所以电子在洛伦兹力作用下轨迹向下偏转，故A、B错误，C正确；根据左手定则可知，磁场的方向会影响洛伦兹力的方向，从而会影响运动方向，故D错误．答案：C7．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轴正方向解析：若加磁场，由左手定则可知，所加磁场方向沿y轴正方向，故A错误，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，故C、D错误．答案：B8．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的．密立根实验的原理如图所示．两块水平放置的平行金属板A、B 与电源相接，使上面的A板带正电，下面的B板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场E中．大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降，观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．如图所示，在A 板上方用喷雾器将细油滴喷出，若干油滴从板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电．已知A 、B 板间电压为U 、间距为d 时，油滴恰好静止．撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度：f ＝k v ，则油滴所带的电荷量q ＝________．某次实验得q 的测量值见下表(单位：10－19 C)： 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83_____________________________________________________.解析：mg －U d q ＝0，mg －k v ＝0，解得q ＝k v d U.油滴的带电荷量是1.6×10－19 C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19 C.答案：k v d U 油滴的带电荷量是1.6×10－19C 的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C。

高中物理第三章原子结构之谜 3.1 敲开原子的大门教案粤教版选修35

3.1 敲开原子的大门课堂互动三点剖析一、阴极射线的研究1.1858年德国人普吕克尔在研究气体放电时，注意到放电管正对阳极的管壁上发出了荧光，证明是因为有一种射线从阴极发出打在管壁上所致，因此就把这一射线叫阴极射线.2.E·戈德斯认为阴极射线是一种电磁辐射，但英国物理学家克鲁克斯和其他的人却说不是；他们认为阴极射线是某种粒子束.1897年，物理学家J·汤姆生证实了阴极射线也会被电荷影响而偏转，无疑解决了这一问题.然而这些阴极“粒子”是什么呢？那时候唯一知道的带负电的粒子是原子的负离子.实验证明，阴极射线粒子不可能是这种离子，因为它们受电磁场的偏转如此强，所以它们必然具有难以想象的高电荷，要不就是非常轻的粒子，质量不到氢原子的1/1 000，最后确定它为电子.二、研究“阴极射线”性质所需的电磁场知识1.阴极射线的本质是电子，在不大的电磁场中运动时，所受电场力或洛伦兹力远大于所受重力，故研究电磁力对电子运动影响时，一般不考虑重力影响.2.当电子流垂直磁场进入磁场，电子将做匀速圆周运动，所受洛伦兹力提供其做圆周运动的向心力，即evB=R mv 2得R=eBmv ,然后根据所给几何关系，不难求出电子射到荧光屏上的偏转量.3.质量为m e ,电荷量为e 的电子，假设以速度v 垂直射入电场强度为E 的电场，如图3-1-3所示：射出电场时其偏移量y=2222121vL m eE at e ∙=;图3-1-3各个击破【例1】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 射线解析：阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的.答案：C类题演练1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原子比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析：通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故仅A 、C 两项正确.答案：AC类题演练2汤姆生是怎样发现电子的？解析：汤姆生通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小（通过带电粒子在电磁场中的运动实验）从而推理得到阴极射线中的粒子是电子.答案：见解析【例2】一束电子流在经U=5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图3-1-2所示，若两板间距d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？图3-1-2解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大.当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压. 加速过程，由动能定理得eU=2021mv ① 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v 0t ② 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a=dm eU m F '= ③ 偏距y=221at ④ 能飞出的条件为y≤2d ⑤ 解①—⑤式得U′≤V l Ud 222222)100.5()100.1(500022--⨯⨯⨯⨯==4.0×102 V. 答案：U′≤4.0×102 V。

2017-2018学年高二物理粤教版选修3-5学案：3-1 敲开原子的大门 Word版含解析

第一节　敲开原子的大门[目标定位]　1.了解阴极射线及电子发现的过程；2.知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导；3.知道电子电荷量的测定．一、探索阴极射线1．阴极射线：在抽成真空的玻璃管两端加上高电压时，从阴极发出的一种使玻璃管壁上出现绿色荧光的射线．2．汤姆生对阴极射线的探索方法(1)让阴极射线通过电场，根据偏转情况，可判断阴极射线带负电．(2)让阴极射线通过磁场，根据偏转情况，测出阴极射线的荷质比．二、电子的发现　汤姆生的探究方法1．换用不同的放电气体，或用不同金属材料制作电极，测得相同的荷质比．2．在气体电离、光电效应中，可从不同物体中逸出这种射线粒子．3．这种粒子的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，质量却比氢原子小得多．4．想一想　电子发现的重大意义是什么？答案　电子是人类发现的第一个比原子小的粒子．电子的发现，打破了原子不可再分的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有内部结构．从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对阴极射线性质的研究1．阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响．2．带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．【例1】　(多选)如图1所示，一只阴极射线管的左侧不断有电子射出，如果在管的正上方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是( )图1A．导线中的电流从A流向BB．导线中的电流从B流向AC．电子束的径迹与AB中的电流无关D．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答案　AD解析　由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹．故正确答案为A、D.借题发挥　本题是运用左手定则和安培定则的综合性题目，在应用左手定则判断洛伦兹力的方向时，一定要注意运动电荷的正负．针对训练1　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________．若在图2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________(填“向下”、“向里”或“向外”)偏转．图2答案　电子　向下解析　阴极射线的实质是电子流，电子流形成的等效电流方向向左，当加上垂直纸面向里的磁场后，由左手定则判知电子受到的洛伦兹力的方向向下，故阴极射线将向下偏转．二、电子荷质比的测定实验探究如图3所示为测定阴极射线粒子荷质比的装置，从阴极K 发出的阴极射线通过一对平行金属板D 1、D 2间的匀强电场，发生偏转．图3(1)在D 1、D 2间加电场后射线偏到P 2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D 1、D 2间加一磁场(图中未画出)，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转．设电场强度为E ，磁感应强度为B ，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r ，则粒子的荷质比是多大？qm 答案　(1)负电　(2)　(3)EB EB 2r解析　(2)粒子受两个力作用：电场力和磁场力，两个力平衡，即有qE ＝q v B ，得：v ＝EB(3)由洛伦兹力充当向心力：q v B ＝m ，v 2r 得出：＝.q m vBr 又v ＝，E B 则＝.qm EB 2r 测出E 、B 、r 即可求荷质比.qm 【例2】　1897年，物理学家汤姆生正式测定了电子的荷质比，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆生的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆生采用了如图4所示的阴极射线管，从电子枪C 出来的电子经过A 、B 间的电场加速后，水平射入长度为L 的D 、E 平行板间，接着在荧光屏F 中心出现荧光斑．若在D 、E 间加上方向向下，场强为E 的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D 、E 电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B 的匀强磁场(图中未画)荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．图4(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L 、E 、B 和θ，求出电子的荷质比．答案　(1)垂直纸面向里(2)E sin θB 2L解析　(1)磁场方向垂直纸面向里．(2)当电子在D 、E 间做匀速直线运动时有：eE ＝Be v.当电子在D 、E 间的磁场中偏转时(如图所示)有Be v ＝，同时又有：L ＝r ·sin θ，mv 2r 可得：＝.em E sin θB 2L 借题发挥　(1)荷质比的测定问题只是带电粒子在磁场和电场中运动的一类典型问题，这种方法可以推广到带电粒子在复合场中运动，求其他相关的问题．(2)解决带电粒子在电磁场中运动的问题时要注意以下几点：①粒子的带电性质．②正确描绘运动轨迹．③能确定半径、圆心．④会利用几何知识把有关线段与半径联系起来．针对训练2　如图5所示为测量某种离子的荷质比的装置．让中性气体分子进入电离室A ，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S 1进入加速电场被加速．然后让离子从缝S 2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P 点．已知加速电压为U ，磁场的磁感应强度为B ，缝S 2与P 之间的距离为a ，离子从缝S 1进入电场时的速度不计，求该离子的荷质比.qm 图5答案　8UB 2a 2解析　离子在电场中qU ＝m v 212①离子在磁场中Bq v ＝m v 2R②2R ＝a③解①②③得＝.qm 8UB 2a 2对阴极射线的理解1．(多选)关于阴极射线的性质，下列说法中正确的是( )A ．阴极射线带负电B ．阴极射线带正电C ．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比大D ．阴极射线的荷质比比氢原子荷质比小答案　AC解析　通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其荷质比比氢原子的荷质比大得多，故A 、C 正确．2.阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图6所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )图6A ．平行于纸面向左B ．平行于纸面向上C ．垂直于纸面向外D ．垂直于纸面向里答案　C解析　由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．电子的电量3．(多选)汤姆生对阴极射线的探究，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．电子是原子核的组成部分B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的C．电子电量的数值约为1.602×10－19 CD．电子质量与电量的比值称为电子的荷质比答案　BC解析　电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的．电子的电量与质量的比值称为电子的荷质比．4．关于电量，下列说法中错误的是( )A．物体所带电量可以是任意值B．物体所带电量只能是某些值C．物体所带电量的最小值为1.6×10－19 CD．一个物体带1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1.0×1010个电子的缘故答案　A解析　电量是量子化的，即物体的带电量只能是某一最小电量的整数倍，这一最小电量是1.6×10－19C，A错误，B、C正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，D正确．(时间：60分钟)题组一　阴极射线1．关于阴极射线，下列说法正确的是( )A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C．阴极射线是由德国物理学家普吕克尔发现的D．阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比小答案　C解析　阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故A、B错；1858年，德国科学家普吕克尔发现了阴极射线，故C对；阴极射线本质是电子流，故其荷质比比氢原子荷质比大的多，故D错误．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射线答案　C解析　阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．3．下列关于对阴极射线的说法，正确的是( )A．是由很小的不带电的粒子构成的B．是由原子构成的C．是由电子构成的D．以上说法都不对答案　C解析　对阴极射线的研究结果显示，阴极射线是由电子构成的．这是英国物理学家汤姆生在1897年得出的结论．题组二　电子的发现4．(多选)汤姆生对阴极射线的探究，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．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答案　AD解析　汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种粒子——即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量；由此可知A、D正确，B、C错误．5．下列关于电子的说法中不正确的是( )A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同答案　D解析　研究表明电子是物质的组成部分，电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，是可以再分的．题组三　阴极射线的研究　电子比荷的测定6．如图1是阴极射线管示意图．接通电源后，阴极射线由阴极沿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( )图1A．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轴正方向答案　B解析　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．7．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 ，小油滴半径是1.64×10－4 cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求小油滴所带的电量．这个电量是电子电量的多少倍？(g 取9.8 m/s 2)图2答案　8.02×10－19 C 5倍解析　小油滴质量m ＝ρV ＝ρ·πr 343①由题意知mg ＝qE②由①②两式可得q ＝ρ·4πr 3g3E＝C0.851×103×4π×(1.64×10－6)3×9.83×1.92×105≈8.02×10－19 C小油滴所带电量q 是电子电量e 的≈5倍．8.02×10－191.6×10－19。

高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门导学案粤教选修

第一节敲开原子的大门班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1．知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分。

2．领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。

3．知道汤姆生是如何测定电子荷质比的，知道电子的电荷量和质量．二、重点难点1．电子的发现过程三、问题导学1．什么是阴极射线？其本质是什么？2．汤姆生是怎样发现电子的？他建立了什么样的原子结构模型？四、自主学习（阅读课本P48-51页，《金版学案》P48-49知识点1、2）完成《金版学案》P48预习篇五、要点透析见《金版学案》P48-49知识点1、2【预习自测】1．阴极射线：科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管__ _会发射出一种射线，叫做阴极射线．2．阴极射线的产生:阴极射线是一种带_ __电的粒子流．英国物理学家_ 通过阴极射线在磁场和电场中产生偏转的实验，确定了射线微粒的带电性质．3．对电子的认识：电子的电荷量e ＝1.6×10－19C ，是由密立根通过著名的“_ _”测出来的．并计算出电子的质量m ＝9.1×10－31 kg ，质子的质量与电子的质量的比值：m p m e＝______. 4．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，阴极射线粒子的动能_____ __（填“增加”“减少”或“不变”）5．关于电量，下列说法错误的是( )A ．电子的电量是由密立根油滴实验测得的B ．物体所带电量可以是任意值C ．物体所带电量最小值为1. 6×10－19 CD ．物体所带的电量都是元电荷的整数倍第一节敲开原子的大门【巩固拓展】先学案课后拓展案1．(双选)下列说法中，正确的是( ) A ．汤姆生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荷质比及电子电荷量e 的值，就可以确定电子的质量 2．1897年英国物理学家汤姆生发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是( ) A ．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷 B ．汤姆生通过对光电效应的研究，发现了电子 C ．电子的质量无法测定 D ．汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线做研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 3．电子所带电荷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荷量，发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍．这个最小电荷量就是电子所带的电荷量．密立根实验的原理图如图所示，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，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？第一节敲开原子的大门班级姓名学号评价【课堂检测】一、阴极射线1．(单选)阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为 ( )A ．平行于纸面向左课堂检测案B ．平行于纸面向上C ．垂直于纸面向外D ．垂直于纸面向里二、电子的发现2．如图所示为测定阴极射线粒子比荷的装置，从阴极K 发出的阴极射线通过一对平行金属板D 1、D 2间的匀强电场，发生偏转．(1)在D 1、D 2间加电场后射线偏到P 2，则由电场方向知，该射线带什么电？(2)再在D 1、D 2间加一磁场(图中未画出)，电场与磁场垂直，让射线恰好不偏转．设电场强度为E ，磁感应强度为B ，则电子的速度多大？(3)撤去电场，只保留磁场，使射线在磁场中做圆周运动，若测出轨道半径为r ，则粒子的荷质比q m 是多大？【互动研讨】1．阴极射线的本质是什么？2．电子的发现揭示了什么？3．电子的电量是通过什么实验测量的？第一节敲开原子的大门班级姓名学号评价【当堂训练】1．(单选)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 射线课堂训练案2．(单选)关于电子的下列说法中，不正确的是 ( )A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是：使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同3．(单选)关于密立根“油滴实验”，下列说法正确的是( )A．密立根利用电场力和磁场力平衡的方法，测得了带电体的最小带电荷量B．密立根利用电场力和重力平衡的方法，推测出了带电体的最小带电荷量C．密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量D．密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2017粤教版高中物理选修31《敲开原子的大门》规范训练

第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门A- HUOYEGUIFANXUNLIAN ......................... ....05》活页规范训练对点演练知能提升（时间：60分钟）知识点一阴极射线及气体导电1.（双选）关于阴极射线，下列说法正确的是（）。

A。

阴极射线带负电B。

阴级射线带正电C.阴级射线的比荷比氢原子的比荷大D.阴极射线的比荷比氢原子的比荷小解析由阴极射线在电场中的偏转方向可判断其带负电,A对；汤姆生用实验测定，阴极射线比荷是氢原子比荷的近两千倍，C对.答案AC2。

（双选）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荷，有的带负电荷，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Co空气密度越大，导电性能越好D.空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光解析空宅是由多种宅体组成的混合宅体，在正常情况下，宅体分子不带电（显中性），是较好的绝缘体。

但在射线、受热及强电场作用下”空宅分子被电离,才具有导电性能，且空宅密度较大时•电离的自由电荷很容易与其他空气分子稀薄宅体环境中导电性能更好，综上所述，正确答案B、D、答案BD3。

下列现象中与阴极射线所含粒子不同的是（）.Ao光电效应中射出的粒子 B.B射线包含的粒子C.热离子发射效应中的粒子D。

热辐射包含的粒子解析光电效应中射岀的粒子、P射线包含的粒子、热离子发射效应中的粒子,和阴极射线中所含粒子一样，都是电子•但热辐射中辐射出的是光子。

答案D4・（双选）汤姆生对阴极射线的探究撮终发现了电子，由此被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是（）・Ao任何物质中均有电子B・不同的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解析汤姆生对不同材料的阴极发岀的射线迸行研究,均为同一种粒子••即电子,电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于底子质量；由此可知A.D 正确,B、C错误。

2013高二物理3.1《敲开原子的大门》每课一练(粤教版选修3-5)

3.1 敲开原子的大门每课一练（粤教版选修3-5）基础达标1.如图3-1-4所示，电子在电势差为U 1的电场加速后，垂直射入电势差为U 2的偏转电场.在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（）图3-1-4A.U 1变大、U 2变大B.U 1变小、U 2变大C.U 1变大、U 2变小D.U 1变小、U 2变小解析：要使电子的偏转角变大，可以有两种途径：①减小U 1使发射速度减小，从而增加偏转时间.②增大U 2增加偏转力.答案：B2.如图3-1-5所示，光电管的阴极被某种频率的光照射后，能产生光电效应.阴极K 上的电子被激发逸出表面（初速为零），经电压U 加速后打到阳极A 上，并立即被A 吸收.若电流大小为I ，电子电荷量为e ，质量为m.图3-1-5（1）A 极在单位时间内所受的冲量为________________.（2）阴极K 的材料原来为铷，现改为铯，若照射光的频率保持不变，则A 极受到的光压将_______________（填“增大”或“减小”）.解析：光电子逸出动能增大，光电子数增多，这都会使光压增加.（1）光电子在电场中加速eU=221mv 故每个电子的动量为p 0=mv=meU 2I=ne故电子个数n=eI 故单位时间的冲量I=Δ（n p 0）=e mU I2. (2)改为铯，光电子的初动能变大，故A 极受的光压增大.答案：（1）emU I 2 （2）增大 3.（1）向荧光屏看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图3-1-6所示电流，电子偏转方向为( )图3-1-6A.向上B.向下C.向左D.向右（2）如果发现电视画面的幅度比正常偏小，可能是下列哪些原因引起的（）A.电子枪发射能力减小B.加速电压的电压过高，电子速度大C.偏转线圈匝间短路，偏转匝数减少D.偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱解析：（1）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.（2）电视画面幅度减小是由于偏转角太小引起的.其原因一是因为电子的速度太大，即加速电压过高；二是因为偏转磁场的强度太弱.偏转线圈中电流太小和匝间短路引起的有效匝数减少都会使磁感应强度减弱，故选项B 、C 、D 正确.答案：（1）A （2）BCD4.(2006北京模拟)如图3-1-7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，阴极射线粒子的动能______________（填“增加”“减少”或“不变”）图3-1-7解析：阴极射线为电子流；带负电，现在向右偏转，故电场方向水平向左；进入电场后，电场做正功，电子动能增加.答案：水平向左增加5.已知电子质量为9.1×10-31 kg,静电荷量为-1.6×10-19e ，当氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10-10 m 时，求电子绕核运动的速度、频率、动能和等效的电流.（静电力常量k=9.0×109 N·m 2/C 2）解析：电子受核的库仑力为绕核转动的向心力，由公式：r v m rke 222 ,可得v=rm k e =2.18×106 m/s,f=v/2πr=6.55×1015Hz,E=mv 2/2=2.16×10-18J,I=e/T=1.05×10-3A.答案：2.18×106 m/s 6.55×1015 Hz 2.16×10-18J 1.05×10-3A综合运用6.S 为电子源，它只在图3-1-8所示的纸面上360°范围内发射速率相同，质量为m,电荷量为e 的电子，MN 是一块足够大的竖直挡板，与S 的水平距离OS=L.挡板左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，求：图3-1-8（1）要使S 发射的电子能够达到挡板，则发射电子的速度至少为多大？（2）若电子发射的速度为eBL/m ，则挡板被击中的范围有多大？解析：（1）从S 发射电子速度方向竖直向上，并且轨道半径恰好等于2L 时，为能够达到挡板的最小发射速度.如右图，eBv=meBL v L mv 2,2=.图3-1-8(2)如右图，R=eBmv =L,Sa=2L,Oa=33,322===-L L L Oa L SO Sa =tanθ,θ=60°,所以击中挡板上边界的电子，发射角应为与水平成30°角斜向上，电子在磁场中恰好运动半圆周达到挡板上边界.若要击中挡板下边界，电子发射方向应正对挡板O 点，电子在磁场中才能恰好运动1/4圆周达到挡板下边界，Sb=L L L 222=+,Ob=22SO Sb -=L,ab=(3+1)L.答案：（1）meBL 2 (2)(3+1)L 7.如图3-1-9中S 为一离子源，它能机会均等地向各方向持续发射大量正离子.离子质量皆为m ，电荷量皆为q ，速率皆为v 0.在离子源的右侧有一半径为R 的圆屏，O O′是通过圆屏中心O 并垂直于屏面的轴线，S 位于轴线上.空间有一平行于轴线向右的匀强磁场，磁感应强度为B.发射的离子中，有的离子不论SO 的距离如何，总能打到圆屏上，求这类离子占离子总数的比例（不考虑离子间的碰撞）.图3-1-9解答：S 发出的正离子凡是方向偏左的，都打不到圆屏上，所以只考虑偏右的.设大量离子围成一球形，如果球半径为R ，发射方向与轴线间的夹角是θ，则离子沿轴方向的分速度v ∥=v 0cosθ垂直于轴方向的分速度v ⊥=v 0sinθ.在洛伦兹力作用下，每个离子都做等螺距螺旋运动，运动轨迹都和轴相切.根据牛顿第二定律，用r 表示圆周运动的半径，应有qBv 0sinθ=qB mv r r v m θθsin ,)sin (020=.凡是r ＜2R 的离子，不论SO 多大，总能打在圆屏上，即2sin 0R qB mv <θ,sinθm =02mv RBq .由上图可知，在以S 为顶点、以OO′为轴线、以2θm 为顶点的圆锥范围内的那些离子，总能击中圆屏.这些离子数为A 1=2πRh=2πR·R （1-cosθm ）,A=4πR 2,所以，当RBq ＜2mv 0时，k=211=A A (1-cosθm )=21(1-022220224mv q B R v m -),当RBq ≥2mv 0时，k=21. 答案：21 8.如图3-1-10所示，在磁感应强度B=9.1×10-4 T 的匀强磁场中，CD 是垂直于磁场方向上的同一平面上的两点，相距d=0.05 m ，在磁场中运动的电子经过C 时速度方向与CD 成30°角，而后又通过D 点，求：图3-1-10（1）在图中标出电子在C 点受磁场力方向；（2）电子在磁场中运动的速度；（3）电子由C 点到D 点经历的时间.（电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C ）解析：本题是r=Bq mv 和T=Bq m π2的应用，解题关键是画出运动轨迹示意图，从中找出各量之间的关系.（1）电子在C 点受磁场力方向如图所示，垂直于速度方向，沿CD 方向.(2)O 点为电子运动轨迹的圆心，由几何关系可知∠COD=60°,电子运动轨迹的半径r=d,由r=eBmv 得电子在磁场中运动的速度v=s m m eBd /101.905.0101.9106.131419---⨯⨯⨯⨯⨯==8.0×106 m/s. (3)设所用时间为t ，由于转过的弧长CD 所对圆心角为60°则 t=s eB m T 41931101.9106.13101.914.3361---⨯⨯⨯⨯⨯⨯==π=6.5×10-9s. 答案：（1）如解析图所示（2）8.0×106 m/s (3)6.5×10-9s拓展探究9.已知电子的质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-19 C,它以初速度v 0=3.0×106 m/s 沿着与场强垂直的方向射入宽度l=6.0×10-2 m 的匀强电场中，场强大小为E=2×103 N/C ，方向如图3-1-11所示，求：图3-1-11（1）电子在电场中运动的时间；（2）电子射离电场时的速度；（3）电子偏转的侧移距离.解析：(1)电子在电场中运动的时间 t=620100.3100.6⨯⨯=-v l s=2.0×10-8 s; (2)电子在电场中只受电场力作用，沿电场方向加速度 a=31319101.9100.2106.1--⨯⨯⨯⨯=m qE m/s 2=3.5×1014 m/s 2电子射离电场时沿电场方向的速度分量v′=at=3.5×1014×2.0×10-8 m/s=7.0×106 m/s 电子射离电场时速度大小为v t =2626220)100.7()100.3('⨯+⨯=+v v m/s=7.6×106 m/s偏转角的正切值ta nθ=660100.3100.7'⨯⨯=v v =2.33 偏转角 θ=arctan2.33=66.8°;(3)偏转的侧移y=21212=at ×3.5×1014×(2.0×10-8)2 m=7.0×10-2 m. 答案：(1)2.0×10-8 s(2)7.6×106 m/s 右偏下66.8°(3)7.0×10-2 m。

物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门课时作业含解析

一、单项选择题1．下列实验现象中，支持阴极射线是带电微粒观点的是( )A．阴极射线可以透过薄铝片B．阴极射线通过电场或磁场时，要产生相应偏转C．阴极射线透过镍单晶时，产生衍射现象D．阴极射线轰击荧光物质，发出荧光解析：选B.电磁波能透过薄铝片，且可以产生衍射现象，但电磁波不能在电场或磁场中偏转，故阴极射线是带电微粒．2．下列关于电子的说法中不．正确的是( )A．发现电子是从研究阴极射线开始的B．任何物质中均有电子，它是原子的组成部分C．电子发现的意义是使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有复杂的结构D．电子是带正电的，它在电场中受到的电场力方向与电场线的切线方向相同解析：选D.研究表明电子是物质的组成部分，电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，是可以再分的．3．如果阴极射线像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．阴极射线通过偏转电场能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析：选B.X射线是电磁波，不带电，通过电场、磁场时不受力的作用，不会发生偏转、加速，B正确．4．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法不．正确的是( )A．测得了质子的电荷量B．提出了电荷分布的量子化观点C．为电子电量的最终获得作出了突出贡献D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论依据解析：选A.密立根油滴实验精确测定了电子的电荷量．5．如图所示是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿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.由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，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，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知B正确．二、双项选择题6．汤姆生对阴极射线的探究，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．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解析：选AD.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、D 正确，B、C错误．7．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原子比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小解析：选AC.通过对阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故仅A、C两项正确．8.如图所示，一只阴极射线管的左侧不断有电子射出，如果在管的正上方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏转，则下列判断正确的是( )A．导线中的电流从A流向BB．导线中的电流从B流向AC．电子束的径迹与AB中的电流无关D．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解析：选AD.由于电子带负电，并且向下偏转，由左手定则知该处的磁场方向应垂直纸面向里，又由安培定则可判断导线中的电流方向为由A到B.可以通过改变导线中的电流方向来改变粒子的径迹．故正确答案为A、D.9.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CD.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场强E .选项C 、D 正确．☆10.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 向A 点移动，则偏磁场强度应该先由小到大，再由大到小解析：选AC.由粒子的电性及左手定则可知B 项错误；由R ＝mv qB 可知，B 越小R 越大，故D 项错误．三、非选择题11.如图所示，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B ，一带负电的粒子以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xOy 平面内，与x 轴正方向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O 点距离为l ，求该粒子的比荷q m. 解析：由圆的对称性可知，带电粒子离开x 轴时与轴的夹角也是θ，根据几何知识可知，粒子运动的圆弧所夹的圆心角为2θ.由几何知识得，轨道半径为R ＝l 2sin θ，。

2017粤教版高中物理选修31《敲开原子的大门》一课三练

高中物理(粤教版选修3-5)教师用书：第3章 第1节 敲开原子的大门 含答案

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高中物理第3章原子结构之谜第1节敲开原子的大门学业分层测评粤教版

16-17物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门

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高中物理粤教版选修35课件：第三章 第一节 敲开原子的大门

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高中物理 第3章 原子结构之谜 第1节 敲开原子的大门课后提能训练 粤教版选修3-5

物理粤教版选修35素材课前预习第三章1敲开原子的大门含解析

高中物理选修3-5第3.1节敲开原子的大门练习题

高中物理 第三章 原子结构之谜 3.1 敲开原子的大门教案 粤教版选修35

2017-2018学年高二物理粤教版选修3-5学案：3-1 敲开原子的大门 Word版含解析

高中物理第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门导学案粤教选修

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物理粤教版选修3-5 第三章第一节敲开原子的大门 课时作业 含解析

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