2.1 电子的发现与汤姆孙模型 同步练习 (含答案解析) (1)

2.1
电子的发现与汤姆孙模型
同步练习
1．早期原子论是由谁创立的(　　)
A．阿伏伽德罗　　　　
B．汤姆孙
C．玻意耳
D．德谟克利特
【解析】　根据物理学史，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子”，D正确．玻意耳创立了元素论，C错．阿伏伽德罗提出了分子假说，A错．汤姆孙发现了电子，B错．
【答案】　D
2．如果阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线管内的高电压能够对其加速而增加其能量
B．阴极射线通过偏转电场时不会偏转
C．阴极射线通过偏转电场时能够改变方向
D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变
【解析】　X射线是频率很高的光子，不带电．电场、磁场不能改变其运动方向，B正确．
【答案】　B
3．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“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】　汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，故A正确、B错误；电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量，为质子质量的，故C错、D对．
【答案】　AD
图2－1－7
4．如图2－1－7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，发现射线径迹往下偏，则
(　　)
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使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】　阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管内磁场方向垂直纸面向里．由安培定则判定AB中电流的方向由B流向A，故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对．
【答案】　BC
5．下列说法中正确的是(　　)
A．原子是可以再分的，是由更小的微粒组成的
B．通常情况下，气体是导电的
C．在强电场中气体能够被电离而导电
D．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果
【解析】　原子可以再分为原子核和核外电子，A对；通常情况下，气体不导电，但在强电场中被电离后可导电，B错，C、D对．
【答案】　ACD
6．汤姆孙用电场和磁场对电子进行偏转实验从而测定其比荷．在图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子可能沿水平方向向右做匀速直线运动的是(　　)
【答案】　C
7．如图2－1－8所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径R相同，则它们具有相同的(　　)
图2－1－8
A．电荷量　　　　　　　
B．质量
C．速度
D．比荷
【解析】　正交电磁场区域Ⅰ实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域Ⅰ中均不偏转，说明它们具有相同的速度，故C正确．在区域Ⅱ中半径相同，R＝，所以它们应具有相同的比荷．正确选项为C、D.
【答案】　CD
8．如图2－1－9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(　　)
图2－1－9
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】　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，由此可知B正确．
【答案】　B
9．密立根实验的原理如图2－1－10所示，在A板上方用喷雾器将油滴喷出，若干个油滴从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：F＝kv，则油滴所带的电荷量q＝________.
图2－1－10
某次实验得q的测量值见下表(单位：10－19
C)；
6.41
8.01
9.65
11.23
12.83
分析这些数据可知：________.
【解析】　mg－Eq＝0，mg－kv＝0，解得q＝kv/E.油滴所带电荷量是1.6×10－19
C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19
C.
【答案】　　电荷的最小电荷量为1.6×10－19
C
10．为测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，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电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷的值为多少？
【解析】　只加电场时，在垂直电场方向
d＝()()2
加磁场后，粒子做直线运动，则qv0B＝Eq
，即v0＝.
联立解得：＝.
【答案】　
11．汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图2－1－11所示．真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域，平行极板间距为b.当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏和中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
图2－1－11
【解析】　当电子受到的电场力与洛伦兹力相等时，电子做匀速直线运动、亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v.则qvB＝qE，得v＝又E＝，所以v＝.
【答案】　
12．美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量．油滴实验的原理如图2－1－12所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上下板分别带正、负电荷．油滴从喷雾器喷出后．由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力．
图2－1－12
(1)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动，求该油滴所带的电荷量；
(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量．
【解析】　(1)当U＝U0时，油滴恰好做匀速直线运动，满足m1g－q＝0，即q＝.
(2)当U＝U1时，质量为m2的油滴做匀加速运动，满足d＝at2，m2g－q′＝m2a
由此得q′＝(g－)＝(gt2－2d)．
【答案】　(1)　(2)(gt2－2d)