选修3-5 2.1 电子的发现与汤姆孙模型 同步练习

2.1电子的发现与汤姆孙模型 同步练习
考点1：对阴极射线的理解
1．(多选)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
2．(多选)关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是由阴极发出的电子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线沿直线传播，但可被电场、磁场偏转
3．阴极射线管中加高电压的作用是(　　)
A．使管内的气体电离
B．使阴极发出阴极射线
C．使管内障碍物的电势升高
D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速
4.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
5.如图所示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
6.如图所示，一玻璃管中有从左向右的阴极射线可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为(　　)
A．电磁波
B．带正电的高速粒子流
C．带负电的高速粒子流
D．不带电的高速中性粒子流
7.关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线本质是氢原子
B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子
D．阴极射线本质是X射线
8．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子
B．电子的发现证明了原子是可分的
C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置
D．汤姆孙原子模型是正确的
9．人们对原子结构的认识有一个不断深化的过程，下列先后顺序中符合史实的是(　　)
①道尔顿提出的原子论　②德谟克利特的古典原子论　③汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型
A．①②③
B．②①③
C．③②①
D．③①②
10．(多选)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．电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
11．对于电子的发现，以下说法中正确的是(　　)
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子
B．汤姆孙通过实验测定了阴极射线的比荷值
C．密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值
D．原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的
12．(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点向A点移动，则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小
考点2：电子及电子比荷的测定
13．关于电荷的电荷量，下列说法错误的是(　　)
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
14．(多选)如图所示是汤姆生的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
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，则阴极射线打到右端的P2点
15．(多选)关于空气的导电性能，下列说法正确的是(　　)
A．空气导电，是因为空气分子中有的带正电，有的带负电，空气分子在强电场作用下向相反方向运动
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
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气越稀薄，越容易发出辉光
16．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，可以加一磁场，磁场的方向沿________轴正方向，也可以加一电场，电场的方向沿________轴正方向.
17．如图所示，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，则它们一定具有相同的________和________．
18.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＝________.
19．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？
20．如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的金属板间距为d，油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电，油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动．已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为ρ，已测量出油滴的直径为D(油滴可看作球体，球体体积公式V＝πD3)，重力加速度为g.
(1)设油滴受到气体的阻力f＝kv，其中k为阻力系数，求k的大小；
(2)求油滴所带电荷量．
2.1电子的发现与汤姆孙模型 同步练习
参考答案
1.
【答案】　AC
【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，阴极射线比荷是氢原子比荷的近两千倍，C对．
2.
【答案】　BD
【解析】阴极射线是由阴极发出的电子流，B正确，A错误；电子是原子的组成部分，C错误；电子可被电场、磁场偏转，D正确．
3.
【答案】　D
【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，B错；发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃管壁发生撞击而产生荧光，故A、C错，D正确．
4.
【答案】　D
【解析】　由安培定则判断阴极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，故D对．
5.
【答案】 D
【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．
6.
【答案】　C
【解析】　射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流．根据安培定则可知，AB上方的磁场是垂直纸面向里的．粒子向下偏转，洛伦兹力方向向下，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的运动方向相反，故粒子带负电．
借题发挥　应用左手定则时，要注意负电荷运动的方向与它形成的电流方向相反，即应用左手定则时负电荷运动的方向应与四指所指的方向相反．
7.
【答案】　C
【解析】　阴极射线是原子受激发射出的电子流，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．
8.
【答案】　ABC
【解析】　通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确；汤姆孙原子模型本身是错的，选项D错误．
9.
【答案】　B
【解析】　对于探索构成物质的最小微粒，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，19世纪初，道尔顿提出了原子论，汤姆孙发现电子后，提出了葡萄干面包模型，故选项B正确．
10.
【答案】　ACD
【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，所以选项A正确，选项B错误；电子是构成物质的基本单元，其质量是氢原子质量的故选项C、D均正确．
11.
【答案】　B
【解析】　1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型，故选B.
12.
【答案】　AC
【解析】　偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确．由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确．由R＝可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误．
13.
【答案】　B
【解析】　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，因而A、C对，B错；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D对．因此选B.
14.
【答案】　ACD
【解析】　实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误．加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，因而选项D正确．当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确．
15.
【答案】　BD
【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，因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，答案为B、D.
16.
【答案】 y z
【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．
17.
【答案】 速度 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．在区域Ⅱ中半径相同，R＝，所以它们应具有相同的比荷．
18.
【答案】 
【解析】 由平衡条件得mg＝q，解得q＝.
19.
【答案】　
【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：＝.
20.
【答案】　(1)πρD3g (2)
【解析】　
油滴速度为v1时所受阻力f1＝kv1，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有
f1＝mg m＝ρV＝πρD3，
则
k＝πρD3g.
(2)设油滴所带电荷量为q，油滴受到的电场力为
F电＝qE＝q
油滴向上匀速运动时，阻力向下，油滴受力平衡，则
kv2＋mg＝q
油滴所带电荷量为
q＝.