高中物理粤教版选修3-5同步练习课时跟踪检测（十二）+敲开原子的大门+Word版含解析

课时跟踪检测（十二） 敲开原子的大门
一、选择题(第1～5题为单选题，第6～8题为多选题)
1．关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的
B．只要阴、阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生
C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波
D．阴、阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极
解析：选D　阴极射线是由阴极直接发出的，选项A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，选项B错误，D正确；阴极射线可以穿透薄铝片，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，选项C错误。
2．如图所示，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：选D　长直导线电流方向向左，由安培定则可判定直导线下方所处磁场垂直纸面向外，由于电子从负极端射出，根据左手定则可判定电子向上偏转，即阴极射线将向上偏转。
3．下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用
B．阴极射线在磁场中一定会受到磁场力的作用
C．阴极射线所受电场力的方向与电场的方向是相同的
D．阴极射线所受磁场力的方向与磁场的方向是相同的
解析：选A　阴极射线是高速运动的电子流，在电场中一定要受到电场力的作用，所受电场力方向与电场方向相反，故A对，C错。在磁场中如果电子运动方向与磁场平行则电子不受磁场力，当受磁场力时，由左手定则可知磁场力方向与磁场方向垂直，故B、D错。
4．如图所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场垂直纸面向外，有一正离子不计重力，恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则(　　)
A．若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动
B．若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏
C．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏
D．若电子从右向左水平飞入，则无法判断电子是否偏转
解析：选C　若电子从右向左水平飞入，则所受电场力向下，洛伦兹力也向下，故电子向下偏转，故A、B、D错，C对。
5.如图所示，从S处发出的电子流经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B。欲使电子流沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是(　　)
A．适当减小电场强度E
B．适当减小磁感应强度B
C．适当增大加速电场极板之间的距离d
D．适当减小加速电压U
解析：选A　要使电子在复合场中做匀速直线运动，应该有电场力与洛伦兹力等大反向，即：Eq＝qvB，根据左手定则判断洛伦兹力的方向竖直向下，电子向上偏转说明Eq>qvB，因此要使电子不偏转，则可采用减小E，或增大v、B的措施，对应四个选项可知，只有选项A正确。
6．汤姆生对阴极射线的探究，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：选AD　汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究均为同一种相同的粒子——电子，故A、D对，B错；电子质量比质子质量小很多，故C错。
7．如图所示为示波管中电子枪的原理示意图。示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，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时的速度仍为v
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AD　由Uq＝mv2可得v＝，可见电子经加速电场加速后的速度仅与电压有关，当电压减半时，速度变为原来的，选项A、D对。
8．有关物理学史下列说法正确的是(　　)
A．赫兹最先发现了阴极射线
B．汤姆生精确测出了电子的电荷量e＝1.6×10－19C
C．汤姆生最先测出了阴极射线的比荷
D．电子电荷的精确值是由密立根通过“油滴实验”测出的
解析：选CD　最早发现阴极射线的是德国科学家普里克，A错。汤姆生最先测出了阴极射线的比荷，但并没有测定出电子的电荷量，电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，故B错，C、D对。
二、非选择题
9.测量电子比荷的一种精确测量方法是双电容法。如图所示，在真空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略，此电子被阳极A与阴极K间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障D2和第二个电容器C2而射到荧光屏F上。阳极A与阴极K间的电压为U，在电容器C1、C2上加有完全相同的交流电压，交流电压的频率为f。选择频率f使电子打在荧光屏上的亮点不发生偏转，由此可测得电子的比荷为多少？
解析：设电子的质量为m，电荷量为e，电子经电场加速以后的速度为v0，根据动能定理得
eU＝mv
要使电子通过电容器C1、C2后打在荧光屏上的亮点不发生偏转，则电子在电容器C1、C2中运动时，电容器C1、C2的电压刚好为零。所以电子由C1运动到C2的时间为
t＝n＝n(n＝1,2,3,4，…)
而t＝，所以＝(n＝1,2,3,4，…)
答案：(n＝1,2,3,4，…)
10．在汤姆生测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，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；如果再利用通电线圈在D、G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，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，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θ，求出阴极射线的比荷。
解析：(1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则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)设此射线带电量为q，质量为m，当射线在DG间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv
当射线在DG间的磁场中偏转时，有Bqv＝
同时又有L＝r·sin θ
解得＝。
答案：(1)负电　(2)垂直纸面向里　(3)