人教版高二物理选修3-5课后作业第十八章 原子结构电子的发现

人教版选修3-5课后作业第十八章原子结构电子的发现
一、选择题
1.(多选)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粉而产生的
B.只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生
C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线
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
2.如图所示为J.J.汤姆孙阴极射线管的构造简图,将两极间加有一定电压的阴极射线管置于U形磁铁两极之间,分析左端射入的电子束可知( )
A.增大加速电压,观察到的偏转现象将更加明显
B.减小磁感应强度,观察到的偏转现象将更加明显
C.电子束向下偏转
D.若将粒子源更换为α粒子源,磁场中α粒子束偏转方向不变
3.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
4.(多选)如图所示是J.J.汤姆孙的阴极射线管的示意图,下列说法中正确的是( )
A.若在D1、D2两极板之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的中心P1点
B.若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向下偏转
C.若在D1、D2两极板之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向上偏转
D.若在D1、D2两极板之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转
5.(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的A点,则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里
C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心打在荧光屏上的B点,则偏转磁场的方向应该垂直于纸面向里
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,则偏转磁场的磁感应强度应该先由小到大,再由大到小
6.下列说法错误的是( )
A.电子电荷量的精确值是由密立根通过“油滴实验”测得的
B.若物体带电,则其所带电荷量可以是任意值
C.若物体带电,则其所带电荷量的最小值为1.6×10-19 C
D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
7.(多选)1897年英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子并因此被称为“电子之父”。

下列关于电子的说法正确的是( )
A.J.J.汤姆孙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.J.J.汤姆孙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.J.J.汤姆孙通过对不同材料做成的阴极发出的射线的研究,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
二、非选择题
8.如图所示为测量某种离子的比荷的装置。

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S1进入加速电场被加速,然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场,最后打在底片上的P点处,已知加速电压为U,磁场的磁感应强度
为B,缝S2与P点之间的距离为a,离子从缝S1进入电场时的速度不计,求该离子的比荷q。

m
9.带电粒子的比荷q
是一个重要的物理量。

某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电
m
场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的比荷,实验装置如图所示,其中两正对极板M1、M2之间的距离为d,极板长度为L。

他们的主要实验步骤如下:
A.首先在两极板M1、M2之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子束从两极板中央通过,在荧光屏的正中心处观察到一个亮点。

B.在M1、M2两极板间加合适的电场:极板的极性如图所示,并逐步调节增大两板间电压,使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移,直到荧光屏上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U。

请问本步骤的目的是什么?
C.保持步骤B中的电压U不变,在M1、M2之间的区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧光屏正中心处重现亮点。

试问外加磁场的方向如何?
10.如图所示为美国科学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的平行金属板间距为d。

油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电。

油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。

当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U时,带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。

已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度
为ρ,重力加速度为g,已测量出油滴的直径为D(油滴体积公式V=1
πD3)。

6
(1)设油滴受到气体的阻力f=kv,其中k为阻力系数,求k的大小;
(2)求油滴所带电荷量。

答案
一、选择题
1.CD 阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线,故A错误,C正确;只有当阴阳两极间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产生阴极射线,故B错误,D正确。

2.C 增大加速电压会使电子的速度增大,由R=mv
Bq
可知,电子做圆周运动的半径增大,偏转将不明显;减小磁场的磁感应强度,也会使电子做圆周运动的半径增大,从而使偏转不明显,A、B错误。

电子束由左向右运动,由左手定则可以判定电子束将向下偏转,C正确。

若将粒子源换为α粒子源,因α粒子带正电,由左手定则可知,α粒子束将向上偏转,D 错误。

3.B 因阴极射线带负电,若加磁场,要使电子向下偏转,由左手定则可知,所加磁场方向应沿y轴正方向,B正确,A错误;若加电场,要使电子向下偏转,则电场方向应沿z轴正方向,C、D错误。

4.AC 当D1、D2之间不加电场和磁场时,因电子所受的重力可以忽略不计,阴极射线不发生偏转,将打到最右端的中心P1点,选项A正确。

若在D1、D2两极板间加上竖直向下的电场,阴极射线是电子流,它在电场中运动时应向上偏转,选项C正确,B错误。

加上垂直于纸面向里的磁场时,电子在磁场中受洛伦兹力作用,由左手定则可知,阴极射线应向下偏转,选项D错误。

5.AC 如果偏转线圈中没有电流,则不会产生磁场,阴极射线将沿直线运动,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,偏转越不明显,故磁感应强度应先由大变小,再由小变大,D 错误。

6.B 密立根通过“油滴实验”精确测出了电子的电荷量为1.6×10-19 C,这是带电物体所带的最小电荷量,A、C说法正确;电荷是量子化的,任何物体的电荷量都是元电荷的整数倍,D说法正确,B说法错误。

7.AD J.J.汤姆孙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粒子流,并求出了比荷,
从而发现了电子,选项A正确,B错误;电子质量是质子质量的1
1836
,选项C错误;J.J.汤姆孙通过对不同材料做成的阴极发出的射线研究,得出阴极射线均是同一种粒子流——电子流,说明电子是原子的组成部分,是构成物质的比原子更基本的物质单元,而对光电效应等现象的研究更加验证了这一点,选项D正确。

二、非选择题
8.答案8U
B2a2
解析离子在打到P点之前,经电场加速、磁场偏转两个过程,由离子的轨迹可知,离子带正电,设它进入磁场时的速
度为v,在电场中加速有qU=1
2
mv2
在磁场中发生偏转有qvB=mv 2
r ,且r=a
2
联立上面几式可得:q
m =8U
B2a2。

9.答案见解析
解析步骤B中,电子在M1、M2两极板间做类平抛运动,当增大两极板间电压时,电子在两极板间的偏转距离增大。

当在荧光屏上恰好看不到亮点时,电子刚好打在下极板M2靠近荧光屏端的边缘,则有d
2=Uq
2dm
(L
v
)
2
解得q
m =d
2v2 UL2。

由此可以看出,进行步骤B的目的是使粒子在电场中的偏转距离成为已知量,就可以表示出比荷。

步骤C中,加上磁场后电子不偏转,则电场力等于洛伦兹力,且洛伦兹力方向向上,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向外。

10.答案(1)1
6v1πρD3g (2)ρπD
3gd(v1+v2)
6Uv1
解析(1)油滴的速度为v1时,所受气体阻力f1=kv1
油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,有f1=mg
而m=ρV=1
6
πρD3
则k=1
6v1
πρD3g。

(2)设油滴所带电荷量为q,油滴受到的电场力F电=qE=q U
d
油滴向上匀速运动时,所受阻力向下,f2=kv2,油滴受力平衡,有kv2+mg=q U
d
则油滴所带电荷量q=ρπD 3gd(v1+v2)
6Uv1。