课时训练10 电子的发现

课时训练10电子的发现

题组一阴极射线

1.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: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;可以穿透薄铝片的,可能是电磁波,也可能是更小的粒子,C错误。

答案:D

2.(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: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。

答案:AC

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: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,选项B正确。答案:B

4.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。若在如图所示的阴极射线管中部加上竖直向上的匀强电场,阴极射线将向(选填“外”“里”“上”或“下”)偏转;若使阴极射线不偏转,可在匀强电场区域再加一大小合适、方向垂直纸面向(选填“外”或“里”)的匀强磁场。

解析:阴极射线带负电,在竖直向上的匀强电场中受向下的静电力作用,将向下偏转;要使阴极射线不偏转,应使其再受一竖直向上的洛伦兹力与库仑力平衡,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外。答案:下外

题组二电子的发现

5.(多选)关于电荷量,下列说法中正确的是()

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1.6×10-19C

D.一个物体带1.6×10-9C的正电荷,这是它失去了1.0×1010个电子的缘故

解析:电荷量是量子化的,即物体带的电荷量只能是某一最小电荷量的整数倍,这一最小电荷量是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。

答案:BCD

6.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重力平衡的方法,测得了带电体带的最小电荷量

B.密立根利用电场力和重力平衡的方法,推测出了带电体带的最小电荷量

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

解析:密立根“油滴实验”是利用喷雾的方法,在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡,推算出每个小液滴带的电荷量都是元电荷的整数倍,带电体带的电荷量不是连续的,而是量子化的,并且电子带的电荷量也为元电荷,带负电。故正确选项为B。

答案:B

7.

汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比),其实验原理如图所示。电子流平行于极板射入,极板P、P'间同时存在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时,电子流不

会发生偏转;极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时,电子流穿出平行板电容器时的偏向角θ=115 rad。已知极板长L=3.0×10-2m,电场强度大小为E=1.5×104V/m,磁感应强度大小为B=5.0×10-4T。求电子比荷。

解析:无偏转时,洛伦兹力和电场力平衡,则eE=evB

只存在磁场时,有evB=m 2 ,由几何关系r= sin ,偏转角很小时,r≈

联立上述公式并代入数据得电子的比荷

2 ≈1.3×1011C/kg。

答案:1.3×1011C/kg

8.1897年,物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷,打破了原子是不可再分的最小单位的观点。因此,汤姆孙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,汤姆孙采用了如图所示的阴极射线管,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、电场强度为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α,试根据L、E、B和α,求出电子的比荷。

解析:

当加上一匀强磁场电子不发生偏转时,则满足eE=Bev。

去掉电场,只在磁场作用下电子向下偏转,偏转角为α,则有

evB= 2 。

如图所示,由几何关系得L=R sinα。

解得 sin 2

答案: sin 2

9.1910年美国物理学家密立根做了测定电子电荷量的著名实验——“油滴实验”,如图所示。质量为m的带负电的油滴,静止于水平放置的带电平行金属板间,设油滴的密度为ρ,空气密度为ρ',试求:两板间电场强度最大值的表达式。

解析:

设油滴的体积为V,所带电荷量为电子电荷量的整数倍,设为ne。对油滴受力分析如图所示,由平衡条,F电=Ene,F浮=ρ'gV,m=ρV,由以上各式得E= - ' ,当n=1时,电场强度E最

件得G=mg=F

电+F浮

大,E max= '。

答案: '