高中物理選修3-5人教版課時(shí)素養(yǎng)提升18-1電子的發(fā)現(xiàn)

課時(shí)素養(yǎng)提升九電子的發(fā)現(xiàn)(25分鐘50分)選擇題(本題共4小題，每題7分，共28分)1.(多選)1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為“電子之父”。下列關(guān)于電子的說法正確的是 ()A.湯姆孫通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論，并求出了電子的比荷B.湯姆孫通過光電效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)了電子C.電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D.湯姆孫通過對(duì)用不同材料作陰極發(fā)出的射線的研究，說明電子是原子的組成部分，是比原子更基本的物質(zhì)單元【解析】選A、D。湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，并求出了電子的電荷，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的QUOTE，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。湯姆孫證明了電子是原子的組成部分，選項(xiàng)D正確。2.(多選)電子槍發(fā)射出的電子打在熒光屏上時(shí)，會(huì)在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑，如果在熒光屏上得到如圖所示的亮斑P，那么示波管中的 ()A.極板X應(yīng)帶正電 B.極板X′應(yīng)帶正電C.極板Y應(yīng)帶正電 D.極板Y′應(yīng)帶正電【解析】選B、C。因?yàn)殡娮酉験及X′方向偏轉(zhuǎn)，故極板Y、極板X′應(yīng)帶正電。正確選項(xiàng)為B、C。3.密立根油滴實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接，板間電壓為U，形成豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動(dòng)的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.懸浮油滴帶正電B.懸浮油滴的電荷量為QUOTEC.增大場(chǎng)強(qiáng)，懸浮油滴將向上運(yùn)動(dòng)D.油滴的電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍【解析】選C。帶電油滴在兩板間靜止時(shí)，受豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力，則油滴應(yīng)帶負(fù)電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；qE=mg，即qQUOTE=mg，所以q=QUOTE，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)E變大時(shí)，qE變大，原來懸浮的油滴所受合力向上，油滴向上運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確；任何帶電物體的電荷量都是電子電荷量的整數(shù)倍，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.如圖為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U，電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時(shí)的速度大小為v。下面的說法中正確的是()A.如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)?vB.如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)镼UOTEC.如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)镼UOTED.如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)镼UOTEv【解析】選D。對(duì)電子從A到K的過程應(yīng)用動(dòng)能定理得eU=QUOTEmv20，所以電子離開K時(shí)的速度取決于A、K之間電壓的大小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；如果電壓減半，則v應(yīng)變?yōu)樵瓉淼腝UOTE，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。【能力挑戰(zhàn)區(qū)】5.(22分)測(cè)量電子比荷的一種精確測(cè)量方法是雙電容法。如圖所示，在真空管中由陰極K發(fā)射電子，其初速度可忽略，此電子被陽極A與陰極K間的電場(chǎng)加速后穿過屏障D1上的小孔，然后依次穿過電容器C1、屏障D2和第二個(gè)電容器C2而射到熒光屏F上。陽極A與陰極K間的電壓為U，在電容器C1、C2上加有完全相同的交流電壓，交流電壓的頻率為f。選擇頻率f使電子打在熒光屏上的亮點(diǎn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由此可測(cè)得電子的比荷QUOTE為多少？【解析】設(shè)電子經(jīng)電場(chǎng)加速以后的速度為v0，根據(jù)動(dòng)能定理得eU=QUOTEmQUOTE。要使電子通過電容器C1、C2后打在熒光屏上的亮點(diǎn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電子在電容器C1、C2中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器C1、C2的電壓剛好為零。所以電子由C1運(yùn)動(dòng)到C2的時(shí)間為t=nQUOTE=nQUOTE(n=1，2，3，4，…)，而t=QUOTE，所以QUOTE=QUOTE(n=1，2，3，4，…)答案：QUOTE(n=1，2，3，4，…)【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.為了測(cè)定帶電粒子的比荷QUOTE，讓這個(gè)帶電粒子垂直電場(chǎng)方向飛進(jìn)平行金屬板間，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，在通過長(zhǎng)為L(zhǎng)的兩金屬板間后，測(cè)得偏離入射方向的距離為d，如果在兩板間加垂直于電場(chǎng)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于粒子的入射方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則粒子恰好不偏離原來的方向，求QUOTE為多少？【解析】設(shè)帶電粒子以速度v0垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，則d=QUOTEat2=QUOTE ①此帶電粒子垂直入射到正交的電磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由平衡條件qE=qv0B得v0=QUOTE ②由①②兩式得QUOTE=QUOTE解得QUOTE=QUOTE。答案：QUOTE2.在研究性學(xué)習(xí)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定帶電粒子比荷的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。abcd是一個(gè)長(zhǎng)方形盒子，在ad邊和cd邊上各開有小孔f和e，e是cd邊上的中點(diǎn)，熒光屏M貼著cd放置，能顯示從e孔射出的粒子落點(diǎn)位置。盒子內(nèi)有一方向垂直于abcd平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。粒子源不斷地發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度可以忽略。粒子經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后，從f孔垂直于ad邊射入盒內(nèi)。粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從e孔射出。若已知QUOTE=QUOTE=L，不計(jì)粒子的重力和粒子之間的相互作用力。請(qǐng)你根據(jù)上述條件求出帶電粒子的比荷QUOTE?！窘馕觥繋щ娏Ｗ舆M(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)加速。根據(jù)動(dòng)能定理得qU=QUOTEmv2，得v=QUOTE。粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓