1、电子的发现与汤姆孙模型(15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)1.关于阴极射线,下列说法正确的是()A.阴极射线带正电B.阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C.阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的D.阴极射线就是X射线【解析】选C。阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流,故A、B错误;最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线,故C正确;阴极射线本质是电子流,故D错误。2.(多选)如图所示,一只阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线径迹下偏,则()A.导线中的电流由A流向BB.导线中的电流由B流向AC.若要使
2、电子束的径迹往上偏,可以通过改变AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关【解析】选B、C。阴极射线的粒子带负电,由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里。由安培定则判定AB中电流的方向由B向A,A错误,B正确。电流方向改变,管内磁场方向改变,电子受力方向也改变,故C正确,D错误。3.(多选)汤姆孙对阴极射线进一步研究,最终发现了电子,因此被称为“电子之父”。关于电子的说法正确的是()A.任何物质中均有电子B.不同的物质中具有不同的电子C.电子质量是质子质量的1 836倍D.电子是一种粒子,是构成物质的基本单元【解析】选A、D。汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究,发现均为同一
3、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。由此可知A、D正确,B、C错误。4.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【解析】选B。由于电子沿x轴正方向运动,若所受洛伦兹力向下,使电子射线向下偏转,由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向;若所加电场使电子射线向下偏转,所受电场力方向向下,则所加电场方向应沿z轴正方向
4、,由此可知B正确。【加固训练】如图所示,在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线,则阴极射线将()A.向纸内偏转B.向纸外偏转C.向下偏转D.向上偏转【解析】选D。由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外,电子从负极射出,由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转。二、非选择题(10分)5.如图所示,电子由静止从O点经电场U加速后垂直射入匀强磁场B,经偏转后打在MN板的P点,射入点到P点的距离为d,求电子的比荷的表达式。(不考虑电子的重力)【解析】设电子的电荷量为q、质量为m,在加速电场U中加速的过程,根据动能定理,有qU=解得v=垂直进入磁场后,电子受到的洛伦兹力提供向心力,电子
5、做匀速圆周运动,故有Bqv=m由题意又知:R=由以上各式整理可得电子的比荷为:=答案: (10分钟20分)6.(6分)(多选)(2020泉州高二检测)如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器嘴喷出,落到图中的匀强电场中,调节两板间的电压,通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中,下列说法正确的是()A.油滴带负电B.油滴质量可通过天平来测量C.只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量D.该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍【解析】选A、D。由图知,电容器板间电场方向向下,油滴所受的电场力向上,则知油滴带负电,故选项A正确;油滴的质量很小,不能通过天平测量,故选项B错误;根据油滴受
6、力平衡得mg=qE=q,得q=,所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量,故选项C错误;根据密立根油滴实验研究可知,该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍,故选项D正确。7.(14分)如图所示为美国物理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,已测量出油滴的直径为D(油滴可看作球体,球体体积公式V=D3),重力加速度为g。(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。【解析】(1)油滴速度为v1时所受阻力f1=kv1,油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,有f1=mg,m=V=D3,则k=D3g。(2)设油滴所带电荷量为q,油滴受到的电场力为F电=qE=q油滴向上匀速运动时,阻力向下,油滴受力平衡,则kv2+mg=q油滴所带电荷量为q=。答案:(1)D3g(2)
