2017秋高中物理第三章原子结构之谜3.1敲开原子的大门课时训练粤教版选修3_52017091611.wps
敲开原子的大门 基础夯实 1 1.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( )(导学 号 51160163) 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 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. 2 2.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 答案 C 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. 3 3.(多选)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的辉光放电现象 B.阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流 C.阴极射线是组成物体的原子 D.阴极射线沿直线传播,但在电场、磁场中偏转 答案 BD 解析阴极射线是原子受激发射出的电子;碰到荧光物质时,能使荧光物质发光,阴极射线(即电 子流)在电场和磁场中会发生偏转. 4 4.(多选)下列说法正确的是( ) 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 1 C.电子电荷量的数值约为 1.602×10-19 C D.电子质量与电荷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.电子的电荷量与质量的比值 称为电子的荷质比,也叫荷质比. 5 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 答案 BCD 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. 6 6.(多选)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 C C.-3.2×10-26 C D.-4.8×10-19 C 答案 BD 解析电荷是量子化的,任何带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍.1.6×10-19C 是目前为止 自然界中最小的电荷量,故 B、D 正确. 7 7.(多选)1897 年英国物理学家汤姆生发现了电子,“”因此被称为 电子之父 ,下列关于电子的 说法正确的是 ( )(导学号 51160164) 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.汤姆生通过光电效应的研究,发现了电子 C.电子的质量是质子质量的 1 836倍 D.汤姆生通过对不同材料作阴极发出的射线进行研究,并研究光电效应等现象,说明了电子是 原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元 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,发现均为同一种相同的粒子电子,电 子是构成物质的基本单元,它的质量远小于质子的质量. 8 8.(多选)如图所示的阴极射线管,无偏转电场时,电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑.如果只 逐渐增大 M1、M2 之间的电势差,则( ) A.在荧屏上的亮斑向上移动 B.在荧屏上的亮斑向下移动 C.偏转电场对电子做的功增大 D.偏转电场的电场强度减小 答案 AC 2 解析设电子由加速电场加速后的速度为 v,电子在加速电场中运动过程,由动能定理得 eU1= mv2,解得 v= ,偏转电场的电场强度 E= ,电子进入偏转电场后做匀变速曲线运动,沿极板 方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,a= ,L=vt,vy=at,y= at2,电子刚离开偏转电场时偏转角的正切为 tan= ,电场对电子做的功 W=eEy,电子离开偏 转电场时的偏转角 随偏转电压的增大而增大,如果只逐渐增大 M1M2之间的电势差 U2,偏转电 场的电场强度增大,在荧屏上的亮斑向上移动,电场力做的功增大,故 A、C 两项正确. 9 9.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. 答案下 外 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. 能力提升 1010. 汤姆生 1897年用阴极射线管测量了电子的荷质比(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= rad.已知极板长 L=3.0×10-2 m,电场强度大小为E=1.5×104 V/m,磁感应强度大 小为 B=5.0×10-4 T.求电子荷质比. (导学号 51160165) 答案 1.3×1011 C/kg 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 ,由几何关系 r= ,偏转角很小时,r 联立上述公式并代入数据得电子的荷质比 3 1.3×1011 C/kg. 1111.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.从喷雾器喷嘴中喷出的小油滴落到 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/cm3,求油滴所带 的电荷量,这个电荷量是电子电荷量的多少倍? (导学号 51160166) 密立根油滴实验 答案 5 倍 解析小油滴质量 m=V=· r3, 由题意知 mg=Eq. 由两式可得 q= ,代入数据得 q8.19×10-19 C,小油滴所带电荷量 q 为电子 电荷量 e 的倍数 n= 5. 1212.带电粒子的荷质比 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,以求得电子的荷质比,实验装置如图所示. (导学号 51160167) (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,发射的电子束从两极板 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,对 M1M2区域加一个大小、方向合适的磁场 B,使荧屏正中心处重 现亮点,试问外加磁场的方向如何? 4 (2)根据上述实验步骤,同学们正确地推算出电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关 系为 .一位同学说,这表明电子的荷质比大小将由外加电压决定,外加电压越大则电子 的荷质比越大,你认为他的说法正确吗?为什么? 答案见解析 解析(1)B.使电子刚好落在正极板的近荧屏端边缘,利用已知量表示 . C.垂直电场方向向外(垂直纸面向外). (2)说法不正确,电子的荷质比是电子的固有参数. 5
