4.1电子的发现与汤姆逊原子模型 综合训练（Word版含解析）

4.1电子的发现与汤姆逊原子模型
一、选择题（共13题）
1．以下说法正确的有（　　）
A．黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，并测出了电子所带的电荷量
2．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
3．下列说法正确的是（　　）
A．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
B．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕模型
C．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，降低其温度，该元素的半衰期将增大
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的强度小
4．在物理学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（　　）
A．密立根首先发现电子，并测定出电子的电量
B．卢瑟福通过粒子散射实验，建立了原子核式结构模型
C．玻尔理论的成功之处是能解释各种原子光谱
D．爱迪生首先利用电磁感应规律发明了发电机，法拉第首先尝试了交流远距离输电
5．以下符合物理学史实的是
A．亚里士多德认为重的物体与轻的物体下落一样快
B．库仑最早通过油滴实验测出了元电荷的电量
C．法拉第首先提出了场的概念
D．玻尔通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型
6．人类研究原子的结构经历了漫长的过程，其间有一些最具代表性的人和事，以下叙述符合历史事实的是
A．汤姆孙使用气体放电管进行实验，断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷
B．卢瑟福以自己的核式结构模型为依据，利用爱因斯坦相对论观点和量子理论知识，成功地解释了α粒子散射实验现象
C．玻尔受普朗克的量子论和爱因斯坦的光子的概念启发，他否定了卢瑟福的原子核式结构模型，提出了自己的原子结构模型
D．玻尔成功解释了氢原子光谱的实验规律，弗兰克-赫兹实验又证实了玻尔理论是正确的，玻尔理论完全揭示了微观粒子运动的规律
7．下列说法正确的是（ ）
A．β射线是聚变反应过程中由原子核外电子电离产生的
B．汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并准确测出了电子的电荷量
C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
D．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子运行的轨道半径是量子化的
8．下列说法符合物理学发展史的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并利用扭秤实验比较准确地测出了引力常量
B．库仑通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量
C．卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。他同时预言原子核内还有另一种粒子，并用α粒子轰击铍核时发现了这种粒子，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。
D．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
9．关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法错误的是（ ）
A．密立根测出了元电荷e的数值
B．法拉第提出了电场线和磁感线的概念
C．奥斯特发现了电流周围存在磁场，并且总结出了右手螺旋定则
D．安培提出了分子电流假说
10．电子是组成原子的基本粒子之一，下列对电子的说法中正确的是（　　）
A．天然放射现象中的β射线实际是高速电子流，穿透能力比α射线强
B．汤姆孙最早发现电子，并测量出电子电荷量为
C．氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加
D．金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子最大初动能等于入射光子的能量
11．关于电荷的电荷量下列说法正确的是（　　）
A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的
B．物体所带电荷量可以是任意值
C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C
D．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
12．下列说法符合事实的是（　　）
A．瑞利研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化
B．密立根通过著名的“油滴实验”发现电荷是量子化的
C．玻尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的
D．卢瑟福研究原子结构时认为原子的能量是量子化的
13．如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图,下列说法中正确的是(不考虑电子重力)(　　)
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场,则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场,则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场,则阴极射线不偏转
二、综合题
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．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.
16．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。
17．为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来的方向，求为多少？
18．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．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．黑体辐射的强度，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且极大值向波长较短的方向移动，故A错误；
B．衍射是波所具有的特性，热中子束射到晶体上产生衍射图样，可以说明中子具有波动性，故B正确；
C．根据可知，动能相等的质子和电子，由于质子质量比电子质量大，所以质子的动量p比电子的大，又根据可知，质子的德布罗意波长比电子的小，故C错误；
D．汤姆孙证实了阴极射线就是电子流，但电子所带的电荷量是密立根通过“油滴实验”测定的，故D错误。
故选B。
2．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。
3．B
【详解】
A．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故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，故B正确；
C．半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C错误；
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为金属的极限频率大于入射光的频率，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．汤姆生首先发现电子，密立根首先测定出电子的电量，故A错误；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆生的枣糕模型，建立了原子核式结构模型，故B正确；
C．玻尔建立了量子理论，解释了氢原子发光现象，但不能成功解释了各种原子发出的光谱，故C错误；
D．法拉第首先利用电磁感应规律发明了发电机，特斯拉首先尝试了交流远距离输电，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A.伽利略认为重的物体与轻的物体下落一样快，故A不符合题意
B. 密立根最早通过油滴实验测出了元电荷的电量，故B不符合题意
C. 法拉第首先提出了场的概念，故C符合题意
D. 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故D不符合题意
6．A
【详解】
A．符合客观实际，故A说法符合题意．
B．卢瑟福以自己的核式结构模型为依据，利用经典的电磁理解，成功地解释了α粒子散射实验现象．故B说法不符合题意．
C．玻尔受普朗克的量子论和爱因斯坦的光子的概念启发，他发展了卢瑟福的原子核式结构模型，提出了自己的原子结构模型．故C不符合题意．
D．玻尔成功解释了氢原子光谱的实验规律，弗兰克-赫兹实验又证实了玻尔理论是正确的，玻尔理论仍有时代的局限性，没有完全揭示了微观粒子运动的规律．故D说法不符合题意．
7．C
【详解】
A． β射线是核衰变过程中由原子核释放出来的。故A错误；
B． 汤姆孙在研究阴极射线时发现电子，美国物理学家密立根精确地测出电子的电荷量，故B错误；
C． 天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，故C正确；
D． 玻尔的原子核式结构模型认为核外电子运行的轨道半径是量子化的，故D错误。
故选：C。
8．D
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，故A错误；
B．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量，证实了电子的存在，故B错误；
C ．卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，发现了质子；查德威克用粒子轰击铍核时发现了质子，由此认识到原子核由质子和中子组成，故C错误；
D．物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故D正确；
故选D。
9．C
【详解】
A．密立根测出了元电荷e的数值，A正确；
B．法拉第提出了电场线和磁感线的概念，B正确；
C．奥斯特发现了电流周围存在磁场，安培总结出了右手螺旋定则，C错误；
D．安培提出了分子电流假说，D正确。
故选C。
10．A
【详解】
A．天然放射现象中的β射线实际是高速电子流，穿透能力比α射线强，故A正确；
B．汤姆孙最早发现电子，但最早测量出电子电荷量为的是密立根，故B错误；
C．氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量将减小，故C错误；
D．金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子最大初动能等于入射光子的能量减去金属的逸出功，故D错误；
故选A。
11．ACD
【详解】
ABC．密立根的油滴实验测出了电子的电荷量为1.6×10－19 C，并提出了电荷量子化的观点，故AC正确；B错误；
D．任何带电物体的所带的电荷量都是e的整数倍，故D正确。
故选ACD。
12．BC
【详解】
A.普朗克研究黑体辐射的强度，并提出了能量量子化，A错误；
B.密立根通过著名的油滴实验发现电荷是量子化的，并测出了电子的电量，B正确；
C.波尔研究原子结构时认为电子的轨道是量子化的补兵首先将量子化理论引入到原子物理学中，C正确；
D.卢瑟福研究原子结构时仅仅是提出来电子绕原子核做圆周运动，没有引入量子化理论，D错误．
13．AC
【详解】
A、若在D1、D2之间不加电场和磁场，由于惯性，阴极射线应打到最右端的P1点，A正确；
B、C、阴极射线是电子流，带负电；若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，电场力向上，故阴极射线应向上偏转，B错误；C正确；
D、若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向下，故向下偏转，D错误；
故选AC
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．
【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
.
16．见解析
【详解】
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。
17．
【详解】
设带电粒子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，
则d＝at2＝
此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，
由平衡条件qE＝qv0B，
解得：v0＝
可得：＝
联立解得：＝
18．（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：．
答案第1页，共2页