电子的发现 每课一练(含解析) (36)

第十八章原子结构

1电子的发现

记一记

电子的发现知识体系

1种射线——阴极射线

2个实验——汤姆孙实验密立根油滴实验

几个常量——电子的电性、电量、质量、比荷等

辨一辨

1.英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射．(×)

2．组成阴极射线的粒子是电子．(√)

3．电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．(×) 4．物体带电荷量的最小值约为1.6×10－19 C．(√)

5．英国物理学家汤姆孙发现了电子，并通过“油滴实验”测出了电子的比荷．(×)

想一想

1.如图所示为发现阴极射线的实验装置．

(1)阴极射线是从哪个地方发出的，感应圈的作用是什么？

(2)管中十字状金属片的作用是什么？

提示：(1)阴极射线是从阴极K发出的，感应圈的作用是利用万伏的高压，对阴极射线进行加速．

(2)管中十字状金属片的作用是挡住阴极射线，从而形成十字形的影，首先说明荧光是由于阴极射线撞击玻璃而形成，其次说明阴极射线沿直线运动．

2．如图所示为汤姆孙的气体放电管．

(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？

(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？

提示：(1)阴极射线向下偏转，与电场线方向相反，说明阴极射线带负电．

(2)由左手定则可得，在金属板D1、D2之间单独加垂直纸面向外的磁场，可以让阴极射线向上偏转．

思考感悟：

练一练

1.(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原子比荷大

D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小

解析：通过阴极射线在电场、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，故选项A、C正确．

答案：AC

2．(多选)下列关于电子的说法正确的是()

A．发现电子是从研究阴极射线开始的

B．汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是不同的

C．电子发现的意义是让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，可以在电场和磁场中偏转

解析：发现电子是从研究阴极射线开始的，A正确；汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是相同的，B错误；电子的发现让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，C正确；电子是带负电的，D错误．

答案：AC

3．为了测定带电粒子的比荷q

m，让这个带电粒子垂直电场

方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的电场强度为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，磁场方向垂直于粒子的入射

方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向，求q m.

解析：仅加电场时d＝1

2(

qE m)·(

L

v0)2

加复合场时Bq v0＝qE

由以上两式得q

m ＝2dE B2L2.

答案：2dE B2L2

要点一对阴极射线的认识

1.[北京高考题]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：加磁场时，由左手定则可判断磁场方向应沿y 轴正方向；加电场时，电场方向应沿z 轴正方向．

答案：B

2．(多选)下列说法正确的是( )

A ．阴极射线带负电

B ．阴极射线带正电

C ．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

D ．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子

解析：阴极射线是高速飞行的电子流，电子带负电，A 正确，B 错误．汤姆孙研究阴极射线发现了电子，并求出了比荷，C 正确，D 错误．

答案：AC

3．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的粒子流，这些粒子是________．若要使粒子到达阳极时速度为7.5×107 m/s ，则加在阴极射线管两个电极之间的电压U ＝________V ．(电子质量

为9.1×10－31 kg)

解析：电子由阴极到阳极，由动能定理得

eU ＝12m v 2，

解得U ＝m v 22e ＝9.1×10－31×(7.5×107)22×1.6×10

－19 V ＝1.6×104 V

答案：电子 1.6×104

4．[广东高考题]带电粒子的比荷q m 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．

(1)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，发射的电子从两极板中央通过，在荧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：加极性如图所示的电压，并逐步调节增大，使荧屏上的亮点逐渐向荧屏下方偏移，直到荧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M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场的磁感应强度B，使荧屏正中心重现亮点．试问外加磁场的方向如何？

(2)根据上述实验步骤，同学们正确推算出电子的比荷与外加

电场、磁场及其他相关量的关系为q

m＝U

B2L2.一位同学说，这表明电子的比荷大小将由外加电压决定，外加电压越大则电子的比荷越大，你认为他的说法正确吗？为什么？

解析：(1)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，电子在两极间的偏转位移增大．当在荧屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M2靠近荧屏端的边缘，设两极板间的距离为d，

则d 2＝1

2·

Uq

dm(

L

v)2

即q m ＝d2v2 UL2

由此可以看出这一步的目的是使电子在电场中的偏转位移成为已知量，就可以表示出比荷．步骤C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．

(2)不正确，电子的比荷是由电子本身决定的，是电子的固有