2018—2019学年高中物理教科版选修3-5课时提升作业：四第二章原子结构2.1电子
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| 名称 | 2018—2019学年高中物理教科版选修3-5课时提升作业：四第二章原子结构2.1电子 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 149.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-10-03 16:05:37 | ||
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课时提升作业 四 电子
(30分钟 50分)
一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
1.汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的主要方法有 ( )
A.用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B.用“油滴实验”精确测定电子电荷的带电量
C.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
D.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
【解析】选C。汤姆孙是通过对阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的研究,来判断其电性和计算其比荷的。
2.(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
【解析】选B、C、D。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。
3.(多选)下列是某实验小组测得的一组电荷量,符合事实的是 ( )
A.+3×10-19C B.+4.8×10-19C
C.-3.2×10-26C D.-4.8×10-19C
【解析】选B、D。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。1.6×10-19C是目前为止自然界中最小的电荷量,故B、D正确。
4.(多选)如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线,荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转。下列说法中正确的是
( )
A.如果偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点
B.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的B点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
D.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B向A点移动,则偏转磁场强度应该先由小到大,再由大到小
【解析】选A、C。由粒子的电性及左手定则可知B项错误;由R=可知,B越小,R越大,故D项错误。
【补偿训练】
如图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 ( )
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】选B.由于电子沿x轴正方向运动,若使电子射线向下偏转,所受洛伦兹力应向下,由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向;若加电场使电子射线向下偏转,所受电场力方向应向下,则所加电场方向应沿z轴正方向,由此可知B正确。
5. 如图为示波管中电子枪的原理示意图。示波管内被抽成真空,A为发射电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U。电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法中正确的是 ( )
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为
C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为
D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v
【解析】选D。由qU=mv2得v=,由公式可知,电子经加速电场加速后的速度与加速电极之间的距离无关,对于确定的加速粒子——电子,其速度只与电压有关,由此不难判定D正确。
二、非选择题(20分)
6.一种测定电子比荷的实验装置如图所示。在真空玻璃管内,阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一细束电子流,以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点;若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则电子在荧光屏上产生的光点又回到O。已知极板的长度l=5.00cm,C、D间的距离d=1.50cm,极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm,U=200V,B=6.3×10-4T,P点到O点的距离y=3.0cm。试求电子的比荷。
【解题指南】解答本题要明确以下三点:
(1)粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动时,洛伦兹力与电场力平衡。
(2)粒子在电场中偏转时,在平行极板方向做匀速直线运动,垂直极板方向做初速度为零的匀加速直线运动。
(3)粒子射出电场时,其速度方向的反向延长线与粒子初速度方向交于电场的中点。
【解析】因电子在正交的电场、磁场中不偏转且做匀速直线运动,所以有Bev=Ee=e,所以v=。 ①
电子在只有偏转电场时,出场偏转距离设为y1,则由几何关系知=,
所以y1= ②
而y1=at2= ③
由①②③得,电子的比荷
==
C/kg
=1.6125×1011C/kg。
所以电子的比荷为1.6125×1011C/kg.
答案:1.6125×1011C/kg
【总结提升】测比荷的方法
测量带电粒子的比荷,常见的测量方法有两种:
(1)利用磁偏转测比荷,由qvB=m得=,只需知道磁感应强度B、带电粒子的初速度v和偏转半径R即可。
(2)利用电偏转测比荷,偏转量
y=at2=·()2,故=。
所以在偏转电场U、d、L已知时,只需测量v和y即可。
【补偿训练】
美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量。油滴实验的原理如图所示,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油滴的运动情况,两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。
(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的油滴恰好做匀速直线运动,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直线运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带的电荷量。
【解析】(1)质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动,则其所受重力与库仑力平衡,即m1g=,
得q=。
(2)质量为m2的油滴向下做匀加速运动,
d=at2,得a=。
若油滴带正电,所受库仑力方向向下,由牛顿第二定律得a=>g,到达下极板的时间很短,难以精确测量,与事实不符,则油滴带负电,受到库仑力的方向竖直向上,由牛顿第二定律m2g-q=m2a,
解得q=(g-)。
答案:(1) (2)(g-)
(30分钟 50分)
一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)
1.汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的主要方法有 ( )
A.用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B.用“油滴实验”精确测定电子电荷的带电量
C.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
D.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
【解析】选C。汤姆孙是通过对阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的研究,来判断其电性和计算其比荷的。
2.(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
【解析】选B、C、D。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。
3.(多选)下列是某实验小组测得的一组电荷量,符合事实的是 ( )
A.+3×10-19C B.+4.8×10-19C
C.-3.2×10-26C D.-4.8×10-19C
【解析】选B、D。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。1.6×10-19C是目前为止自然界中最小的电荷量,故B、D正确。
4.(多选)如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线,荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转。下列说法中正确的是
( )
A.如果偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点
B.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上的B点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
D.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B向A点移动,则偏转磁场强度应该先由小到大,再由大到小
【解析】选A、C。由粒子的电性及左手定则可知B项错误;由R=可知,B越小,R越大,故D项错误。
【补偿训练】
如图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 ( )
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】选B.由于电子沿x轴正方向运动,若使电子射线向下偏转,所受洛伦兹力应向下,由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向;若加电场使电子射线向下偏转,所受电场力方向应向下,则所加电场方向应沿z轴正方向,由此可知B正确。
5. 如图为示波管中电子枪的原理示意图。示波管内被抽成真空,A为发射电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U。电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法中正确的是 ( )
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为
C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为
D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v
【解析】选D。由qU=mv2得v=,由公式可知,电子经加速电场加速后的速度与加速电极之间的距离无关,对于确定的加速粒子——电子,其速度只与电压有关,由此不难判定D正确。
二、非选择题(20分)
6.一种测定电子比荷的实验装置如图所示。在真空玻璃管内,阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成一细束电子流,以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点;若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,则电子在荧光屏上产生的光点又回到O。已知极板的长度l=5.00cm,C、D间的距离d=1.50cm,极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L=12.50cm,U=200V,B=6.3×10-4T,P点到O点的距离y=3.0cm。试求电子的比荷。
【解题指南】解答本题要明确以下三点:
(1)粒子在正交的电磁场中做匀速直线运动时,洛伦兹力与电场力平衡。
(2)粒子在电场中偏转时,在平行极板方向做匀速直线运动,垂直极板方向做初速度为零的匀加速直线运动。
(3)粒子射出电场时,其速度方向的反向延长线与粒子初速度方向交于电场的中点。
【解析】因电子在正交的电场、磁场中不偏转且做匀速直线运动,所以有Bev=Ee=e,所以v=。 ①
电子在只有偏转电场时,出场偏转距离设为y1,则由几何关系知=,
所以y1= ②
而y1=at2= ③
由①②③得,电子的比荷
==
C/kg
=1.6125×1011C/kg。
所以电子的比荷为1.6125×1011C/kg.
答案:1.6125×1011C/kg
【总结提升】测比荷的方法
测量带电粒子的比荷,常见的测量方法有两种:
(1)利用磁偏转测比荷,由qvB=m得=,只需知道磁感应强度B、带电粒子的初速度v和偏转半径R即可。
(2)利用电偏转测比荷,偏转量
y=at2=·()2,故=。
所以在偏转电场U、d、L已知时,只需测量v和y即可。
【补偿训练】
美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量。油滴实验的原理如图所示,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油滴的运动情况,两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。
(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的油滴恰好做匀速直线运动,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直线运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带的电荷量。
【解析】(1)质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动,则其所受重力与库仑力平衡,即m1g=,
得q=。
(2)质量为m2的油滴向下做匀加速运动,
d=at2,得a=。
若油滴带正电,所受库仑力方向向下,由牛顿第二定律得a=>g,到达下极板的时间很短,难以精确测量,与事实不符,则油滴带负电,受到库仑力的方向竖直向上,由牛顿第二定律m2g-q=m2a,
解得q=(g-)。
答案:(1) (2)(g-)