2.1 电子的发现与汤姆孙模型 同步练习 (含答案解析) (2)

第2章
原子结构
第1节
电子的发现与汤姆孙模型
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
阴极射线及气体导电
1、2、3、4、5
6、7
带电粒子比荷的测定
8、9、10
11
12
综合提升
13
14
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知识点一　阴极射线及气体导电
1．关于阴极射线，下列说法正确的是
(　　)．
A．阴极射线带负电
B．阴级射线带正电
C．阴级射线的比荷比氢原子的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小
解析　由阴极射线在电场中的偏转方向可判断其带负电，A对；汤姆孙用实
验测定，阴极射线的比荷是氢原子比荷的近两千倍，C对．
答案　AC
2．关于空气导电性能，下列说法正确的是
(　　)．
A．空气导电，因为空气分子中有的带正电荷，有的带负电荷，在强电场作
用下向相反方向运动的结果
B．空气能够导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气密度变得稀薄，容易发出辉光
解析　空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电
(显中性)，是较好的绝缘体．但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被
电离，才具有导电性能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他
空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，而电离后
的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，正确答案B、D.
答案　BD
3．下列现象中与阴极射线所含粒子相同的是
(　　)．
A．光电效应中射出的粒子
B．β射线包含的粒子
C．热离子发射效应中的粒子
D．热辐射包含的粒子
解析　光电效应中射出的粒子，β射线包含的粒子，热离子发射效应中的粒
子，和阴极射线中所含粒子一样，都是电子．但热辐射中辐射出的是光子．
答案　ABC
4．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”，下列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，均为同一种粒子——
即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量；由此可知
A、D正确，B、C错误．
答案　AD
5．观察阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用
(　　)．
A．使管内气体电离
B．使管内产生阴极射线
C．使管内障碍物的电势升高
D．使电子加速
解析　在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，
通过高电压对电子加速获得能量，与玻璃发生撞击而产生荧光．故D正确．
答案　D
6．某大功率用电器在开关切断瞬间，开关处有电火花，其正确解释是
(　　)．
A．因为空气是良导体，电火花是空气放电形成的
B．开关两端产生的高电压，使空气电离放电
C．为避免产生电火花，可把开关浸在绝缘油中
D．以上说法均不对
解析　由于通常状态下空气是绝缘体，A错；空气在强电场作用下电离形成
导体而导电，故B对、C对．
答案　BC
7．如图2－1－10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　由题目条件不难判断阴级射线所在处磁场垂直纸面向外，电子从负极
端射出，由左手定则，可判定阴极射线(电子)向上偏转．
答案　D
知识点二　带电粒子的比荷的测定
8．(2012·上海市金山区期末考试)1913年美国科学家密立根通过油滴实验(　　)．
A．发现了中子
B．发现了电子
C．测出了中子的质量
D．测出了电子的电荷量
解析　密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量．
答案　D
9．汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子，从而说明原子内部有复杂的结构．密立根通过油滴实验测定了电子的________，而且揭示出了带电物体所带的电荷是________．
答案　电荷量　量子化的
10．(2012·天津市大港一中高三月考)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2－1－11所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________．
解析　由平衡条件得mg＝q，解得q＝.
答案　
11．如图2－1－12所示为测量某种离子的比荷的装置．让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子．这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入加速电场被加速．然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场，最后打在底片上的P点．已知加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，缝S2与P之间的距离为a，离子从缝S1进入电场时的速度不计，求该离子的比荷.
解析　离子在电场中qU＝mv2
①
离子在磁场中Bqv＝m
②
2R＝a
③
解①②③得＝.
答案　
12．1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆孙采用了如图2－1－13所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、E间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区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，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．
图2－1－13
(1)说明图中磁场沿什么方向．
(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．
解析　(1)磁场方向垂直纸面向里．
(2)当电子在D、E间做匀速直线运动时有：eE＝Bev.
当电子在D、E间的磁场中偏转时有
Bev＝，同时又有：L＝r·sin
θ，可得：＝.
答案　(1)垂直纸面向里　(2)
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13．如图2－1－14所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场
(　　)．
A．增大电场强度E，减小磁感应强度B
B．减小加速电压U，增大电场强度E
C．适当地加大加速电压U
D．适当地减小电场强度E
解析　正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力
F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力f＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明
了电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，即qE＝qvB，则应使洛伦兹
力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应
强度B，减小电场力的途径是减小场强E.选项C、D正确．
答案　CD
14．一个半径为1.64×10－4cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92×105V/m的竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？(已知油的密度为0.851×103kg/m3)
解析　油滴体积V＝πr3＝×3.14×(1.64×10－4×10－2)3m3＝1.847×
10－17m3
油滴质量m＝ρV＝0.851×103×1.847×10－17kg＝1.572×10－14kg
设油滴中有N个电子，因油滴所受库仑力与重力平衡，所以有mg＝Eq＝NEe
N＝＝个＝5个
所以这个油滴带有约5个电子．
答案　5
图2－1－10
图2－1－11
图2－1－12
图2－1－14