1、课时训练9敲开原子的大门基础夯实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.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
2、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.(多选)关于阴极
3、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.(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C.电子电荷量的数值约为1.60210-19 CD.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
4、量的比值称为电子的荷质比,也叫荷质比.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.(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.+310-19 CB.+4.810-19 CC.-3.210-26 CD.-4.8
5、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.1.610-19C是目前为止自然界中最小的电荷量,故B、D正确.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
6、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.(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
7、=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.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
8、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10.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=3.010-2 m,电场强度大小为E=1.5104 V/m,磁感应强度大小为B=5.010-4 T.求电子荷质比.(导学号51160165)答案1.31011 C/kg
9、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1.31011 C/kg.11.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
10、场强度是1.92105 N/C,油滴半径是1.6410-4 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q8.1910-19 C,小油滴所带电荷量q为电子电荷量e的倍数n=5.12.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
11、,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?(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.