4.1电子的发现与汤姆逊原子模型同步训练（Word版含答案）

4.1电子的发现与汤姆逊原子模型
一、选择题（共13题）
1．第一个比较精确测量出引力常量和元电荷e数值的科学家分别是（　　）
A．伽利略、安培 B．开普勒、库仑
C．牛顿、法拉第 D．卡文迪许、密立根
2．在密立根油滴实验中，调节两金属板间的电势差等于U0两板距离为d时，某质量为m的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量为( )
A． B． C． D．
3．下列有关物理史实的叙述中正确的是 ( )
A．奥斯特最早提出了电荷周围存在着由它产生的电场
B．密立根发现电子并通过油滴实验精确测定了其电荷量
C．法拉第发现电磁感应现象并得出法拉第电磁感应定律
D．库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比
4．汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( )
A．用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电量
C．用阴极射线轰击荧光物质,对荧光物质发出的光进行光谱分析
D．让阴极射线通过电场和磁场,通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
5．人们根据物理学家对世界的贡献选出牛顿等十大杰出代表，关于他们的成就与贡献，下列说法不符合物理学史实的是(　　)
A．牛顿是动力学的奠基人，最早提出惯性概念，还发现了万有引力定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测定引力常量G的数值，是最早称量地球质量的人
C．伽利略开创了近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因
D．法拉第最早提出了电场、磁场的概念，并首次通过油滴实验测定了电子的电荷量
6．下列说法中，符合物理学史实的是
A．密立根由带电油滴在电场中所受电场力与重力间的关系，通过计算发现了电子
B．卡文迪许通过扭秤装置将微小形变放大，测定了静电力恒量k的值
C．牛顿根据牛顿第一定律及开普勒有关天体运动的三个定律发现了万有引力定律
D．奥斯特通过实验发现在磁场中转动的金属圆盘可以对外输出电流
7．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )
A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
8．如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 ( )
A．研究悬浮油滴所带电性
B．测量悬浮油滴的电荷量
C．测出了基元电荷的值
D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小
9．下列说法正确的是（　　）
A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构
B．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
C．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大
D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2(c表示真空中的光速)
10．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，发现了中子
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”
C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D．光谱分析时，各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线不是一一对应
11．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现（ ）
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量
12．下列说法正确的是（ ）
A．电子是原子的组成部分
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．电子电荷的数值约为1.602 × 10 - 19C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
13．下列说法中，正确的是（　　）
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的的质量
二、填空题
14．如图所示，在A板上方用喷雾器将油滴喷出，油滴从A板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而带负电.已知A、B板间电压为U、间距为d时，油滴恰好静止.撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以速度v匀速运动，已知空气阻力正比于速度，即，则油滴所带的电荷量______.
某次实验中q的测量值见下表（单位：）：
6.41 8.01 9.65 11.23 12.83
分析这些数据可知:___________________.
15．1904年汤姆孙首先提出了原子的______________模型。
16．汤姆孙原子模型：汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个______，______弥漫性地______在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。
三、综合题
17．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性.如图所示是密立根实验的原理示意图，设小油滴质量为m，调节两板间电势差为U，当小油滴悬浮在两板间电场中不动时，测出两板间距离为d，重力加速度为g，试求小油滴的电荷量q.
18．请说说英国物理学家汤姆孙如何由实验判定电子是原子的组成部分。
19．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到点，点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点，已知极板水平方向长度为，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为；
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
（2）推导出电子比荷的表达式．
20．在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从K出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑，若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果在D、G电场区再加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画），荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为，试解决下列问题：
（1）说明阴极射线的电性；
（2）说明图中磁场沿什么方向；
（3）根据L、E、B和，求出阴极射线的比荷.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
第一个比较精确测量出万有引力常量G的科学家是英国科学家卡文迪许于1789年利用他所发明的扭秤测得的；元电荷e的数值是美国科学家密立根通过研究电场中的带电油滴的下落测得的，故D正确，ABC错误。
故选D。
2．A
【详解】
油滴匀速运动过程中受到电场力和重力平衡， 根据平衡条件，有：mg=qE，又有，联立可得：，故A正确，BCD错误．
故选A
3．D
【详解】
法拉第提出了电荷周围存在着由它产生的电场，故A错误；美国科学家密立根最先测出电子的电量，而英国科学家汤姆孙最先发现了电子，B错误；法拉第发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯得出法拉第电磁感应定律，C错误；库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比，D正确．
4．D
【详解】
汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确．
5．D
【详解】
A．牛顿是动力学的奠基人，他总结和发展了前人的成果，发现了力和运动的关系并首先提出惯性的概念，还发现了万有引力定律，故A正确；
B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值，被称为能“称量地球质量”的人，故B正确；
C．伽利略将斜面实验的结论合理外推即近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因，故C正确；
D．法拉第最早提出了电场、磁场的概念，美国物理学家密立根通过油滴实验比较准确地测定了电子的电荷量，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
6．C
【详解】
A．密立根由带电油滴在电场中所受电场力与重力间的关系，通过计算发现了电子所带的电量值，A错误；
B．卡文迪许通过扭秤装置将微小形变放大，测定了万有引力恒量G的值，B错误；
C．牛顿根据牛顿第一定律及开普勒有关天体运动的三个定律发现了万有引力定律，C正确；
D．奥斯特通过实验发现在电流周围存在磁场，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
试题分析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．
8．C
【详解】
此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷即元电荷，故C正确。
故选C。
9．C
【详解】
A．汤姆生发现了电子，提出了原子枣糕式模型，卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故B错误；
C．有半数原子核发生衰变所需的时间叫半衰期，放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快，故C正确；
D．质子、中子、粒子质量分别为，质子和中子结合成一个粒子，其方程式为，根据爱因斯坦质能方程知释放能量是
故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，得到了原子的核式结构理论，并没有发现中子，选项A错误；
B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”，选项B正确；
C．根据光电效应方程可知，光电效应中光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，并非成正比关系，选项C错误；
D．光谱分析时，各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线都是一一对应，选项D错误。
故选B。
11．AD
【详解】
A.阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，故选项A正确；
B.由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，故选项B错误；
C.不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，故选项C错误；
D.最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故选项D正确．
12．ABC
【详解】
A．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，A正确；
BC．电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，其测得电子电荷的值约为1.602 × 10 - 19C，BC正确；
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的质荷比，D错误。
故选ABC。
13．BD
【详解】
AB．密立根油滴实验测出了电子的电荷量，A错误，B正确；
C．密立根通过“油滴实验”确定电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍，C错误；
D．根据电子的比荷和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，D正确。
故选BD。
14． 油滴带的电荷量是的整数倍，故带电粒子的最小电荷量为
【详解】
由题意知
，
解得
油滴带的电荷量是的整数倍，故带电粒子的最小电荷量为。
15．葡萄干蛋糕
【详解】
汤姆孙首先发现了电子，并提出了葡萄干蛋糕模型。
16． 球体 正电荷 均匀分布
17．
【详解】
小油滴悬浮在两板间电场中不动，处于静止状态，由平衡条件得
匀强电场中内部场强，联立以上两式解得
.
18．汤姆孙通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小（通过带电粒子在电磁场中的运动实验）从而推理得到阴极射线中的粒子是电子。后来，汤姆孙和他的学生直接测量了氢离子和阴极射线的电荷，证明了阴极射线的电荷与氢离子的电荷大小基本相同，计算出阴极射线的质量是氢离子质量的，这些事实不仅证实了阴极射线确实是带电粒子流，而且表明不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子，电子的发现说明原子具有一定的结构，也就是说原子是由电子和其他物质组成的。
19．（1） （2）
【详解】
（1）电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有:
得:，即打到荧光屏O点的电子速度的大小为；
（2）P与之间只有偏转电场时，电子的加速度为a，运动时间为t，电子离开偏转电场的偏移量为y，速度偏转角为，根据运动学公式：
根据牛顿第二定律有：
运动时间：
解得：
由于：
可得：．
20．（1）负电 （2）垂直纸面向里 （3）
【详解】
(1)由于阴极射线向上偏转，因此所受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里.
(3)设此射线中的粒子带电荷量为q，质量为m，当射线在间做匀速直线运动时，有
①
当射线在间的磁场中偏转时，有
②
如图所示
同时又有
③
联立①②③得
答案第1页，共2页