2024-2025學(xué)年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-5

PAGEPAGE5電子的發(fā)覺(jué)時(shí)間：45分鐘一、選擇題(1～5為單選，6～9為多選)1．關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是(C)A．陰極射線本質(zhì)是氫原子 B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子 D．陰極射線本質(zhì)是X射線解析：陰極射線是原子受激放射出的電子，關(guān)于陰極射線是電磁波、X射線都是在探討陰極射線過(guò)程中的一些假設(shè)，是錯(cuò)誤的．2．關(guān)于密立根“油滴試驗(yàn)”，下列說(shuō)法正確的是(B)A．密立根利用電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力平衡的方法，測(cè)得了帶電體的最小帶電荷量B．密立根利用電場(chǎng)力和重力平衡的方法，推想出了帶電體的最小帶電荷量C．密立根利用磁偏轉(zhuǎn)的學(xué)問(wèn)推想出了電子的電荷量D．密立根“油滴試驗(yàn)”干脆驗(yàn)證了電子的質(zhì)量不足氫離子質(zhì)量的千分之一3．英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫通過(guò)對(duì)陰極射線的試驗(yàn)探討(A)A．發(fā)覺(jué)陰極射線在電場(chǎng)中偏向正極板一側(cè)B．發(fā)覺(jué)陰極射線在磁場(chǎng)中受力狀況跟正電荷受力狀況相同C．發(fā)覺(jué)不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷不同D．并未得出陰極射線粒子的電荷量解析：湯姆孫利用其設(shè)計(jì)的陰極射線管，并將不同的氣體充入管內(nèi)，用多種不同的金屬分別制成陰極，結(jié)果證明比荷大體相同，C錯(cuò)誤．湯姆孫和他的學(xué)生通過(guò)測(cè)量得知陰極射線的電荷量與氫離子的電荷量大小基本相同，D錯(cuò)誤．陰極射線帶負(fù)電，A正確，B錯(cuò)誤．4．放射陰極射線的陰極射線管中的高電壓的作用是(D)A．使管內(nèi)氣體電離 B．使管內(nèi)產(chǎn)生陰極射線C．使管內(nèi)障礙物的電勢(shì)上升 D．使電子加速解析：在陰極射線管中，陰極射線是由陰極處于炙熱狀態(tài)而放射的電子流，通過(guò)高電壓加速而獲得能量，與玻璃碰撞而產(chǎn)生熒光，故選項(xiàng)D正確．5．如圖是電子射線管示意圖，接通電源后，電子射線由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線．要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采納的是(B)A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向解析：由于電子沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，若所受洛倫茲力向下，使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知磁場(chǎng)方向應(yīng)沿y軸正方向；若加電場(chǎng)使電子射線向下偏轉(zhuǎn)，所受電場(chǎng)力方向向下，則所加電場(chǎng)方向應(yīng)沿z軸正方向，由此可知B正確．6．假如發(fā)覺(jué)電視畫面的幅度比正常偏小，可能是下列哪些緣由引起的(BCD)A．電子槍放射實(shí)力減小B．加速電壓的電壓過(guò)高，電子速度大C．偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路，偏轉(zhuǎn)匝數(shù)削減D．偏轉(zhuǎn)線圈電流過(guò)小，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱解析：由eU＝eq\f(1,2)mv2，r＝eq\f(mv,Be)知：r＝eq\f(\r(2emU),Be).U增大，v增大，則r增大，B對(duì)；線圈匝數(shù)削減，則B減小，r增大，C正確；同理知D正確．7．如圖所示，從正離子源放射的正離子經(jīng)加速電壓U加速后進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)覺(jué)離子向上偏轉(zhuǎn)，要使此離子沿直線穿過(guò)電場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是(CD)A．增大電場(chǎng)強(qiáng)度E，減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BB．減小加速電壓U，增大電場(chǎng)強(qiáng)度EC．適當(dāng)?shù)丶哟蠹铀匐妷篣D．適當(dāng)?shù)販p小電場(chǎng)強(qiáng)度E解析：正離子進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中，受到的電場(chǎng)力F＝qE，方向向上，受到的洛倫茲力F洛＝qvB，方向向下，離子向上偏，說(shuō)明電場(chǎng)力大于洛倫茲力，要使離子沿直線運(yùn)動(dòng)，即qE＝qvB，則只有使洛倫茲力增大或電場(chǎng)力減小，增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，減小電場(chǎng)力的途徑是減小電場(chǎng)強(qiáng)度E.選項(xiàng)C、D正確．8.如圖所示為一“濾速器”裝置示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子組成的電子流沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的方法是(AD)A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外解析：要使電子沿OO′運(yùn)動(dòng)，則電子在豎直方向所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，若a板電勢(shì)高于b板，則電子所受電場(chǎng)力豎直向上，其所受洛倫茲力必向下，由左手定則可判定磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，故A選項(xiàng)正確；同理可判定D選項(xiàng)也正確．9．電子槍放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，假如在熒光屏上得到如圖所示的亮斑P，那么示波管中的(BC)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：因?yàn)殡娮酉験及X′方向偏轉(zhuǎn)，故極板X′、極板Y應(yīng)帶正電．正確答案為B、C.二、非選擇題10．一個(gè)半徑為1.62×10－4cm的帶負(fù)電的油滴，在電場(chǎng)強(qiáng)度等于1.92×105V/m的豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．假如油滴受到的電場(chǎng)力恰好與重力平衡，問(wèn)：這個(gè)油滴帶有幾個(gè)電子的電荷量？(已知油的密度為0.851×103kg/m3，g取10m答案：5解析：油滴質(zhì)量：m＝ρV①，其中V＝eq\f(4,3)πR3②，又由力的平衡得：mg＝qE③，解①②③得：q≈8×10－19C由e＝1.6×10－19C，知q＝5e即這個(gè)油滴帶有5個(gè)電子的電荷量．11．亥姆霍茲線圈是一對(duì)彼此平行串聯(lián)的共軸圓形線圈，兩線圈大小相同，線圈之間距離d正好等于圓形線圈的半徑R，如圖所示．這種線圈的特點(diǎn)是能在其公共軸線中點(diǎn)O旁邊產(chǎn)生近似勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈中的電流成正比，即B＝kI.電子槍將燈絲溢出的電子經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直射入上述勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，測(cè)得電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，試求電子的比荷．答案：eq\f(2U,kIr2)解析：電子經(jīng)電壓U加速，由動(dòng)能定理得：eU＝eq\f(1,2)mv2①當(dāng)電子垂直射入由亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在洛倫茲力作用下電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做圓周運(yùn)動(dòng)．洛倫茲力為向心力，則evB＝meq\f(v2,r)②由①②兩式得：eq\f(e,m)＝eq\f(2U,Br2)又知，亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電流成正比，即B＝kI，則eq\f(e,m)＝eq\f(2U,kIr2).12．如圖所示為美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)量油滴所帶電荷量裝置的截面圖，兩塊水平放置的金屬板間距為d.油滴從噴霧器的噴嘴噴出時(shí)，由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)電．油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過(guò)上面金屬板的小孔進(jìn)入平行金屬板間．當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，由于受到氣體阻力的作用，油滴最終以速度v1豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)上板帶正電，下板帶負(fù)電，兩板間的電壓為U時(shí)，帶電油滴恰好能以速度v2豎直向上勻速運(yùn)動(dòng)．已知油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受氣體阻力的大小與其速率成正比，油滴密度為ρ，已測(cè)量出油滴的直徑為D(油滴可看做球體，球體體積公式V＝eq\f(1,6)πD3)，重力加速度為g.(1)設(shè)油滴受到氣體的阻力f＝kv，其中k為阻力系數(shù)，求k的大?。?2)求油滴所帶電荷量．答案：(1)eq\f(1,6v1)πρD3g(2)eq\f(ρπD3gdv1＋v2,6Uv1)解析：(1)油滴速度為v1時(shí)所受阻力f1＝kv1，油滴向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力與阻力平衡，有f1