高中物理教科版选修3-5作业第二章　1　电子 Word版含解析

第二章　原子结构
1　电子
1.(多选)关于阴极射线的性质,下列判断正确的是 (　　)
A.阴极射线带负电
B.阴极射线带正电
C.阴极射线的比荷比氢离子的比荷大
D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小
解析:汤姆孙通过实验证实,阴极射线是带负电的粒子;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢原子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大.
答案:AC
2.(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现(　　)
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同　
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
解析:阴极射线实质上就是高速电子流,所以在电场中偏向正极板一侧,A正确.由于电子带负电,所以其受力情况与正电荷不同,B错.不同材料所产生的阴极射线都是电子,所以它们的比荷是相同的,C错.在汤姆孙实验证实阴极射线就是带负电的电子时并未得出电子的电荷量,最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根,D正确.
答案:AD
3.(多选)如图所示,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.如要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中电流方向来实现
D.电子的径迹与AB间电流的方向无关
解析:阴极射线带负电,由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里;由安培定则判断AB中电流的方向由B向A.电流方向改变,管内磁场方向改变,电子受力方向也改变.
答案:BC
4.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.电子是原子核的组成部分
B.电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C.电子电荷量的数值约为1.602×10-19 C
D.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
解析:电子是原子的组成部分,电子的发现说明原子是可以再分的.电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷.
答案:BC
5.(多选)右图是密立根油滴实验的示意图.油滴从喷雾器嘴喷出,落到图中的匀强电场中,调节两板间的电压,通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中,下列说法正确的是(　　)
A.油滴带负电
B.油滴质量可通过天平来测量
C.只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量
D.该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍
解析:由题图知,电容器板间电场方向向下,油滴所受的电场力向上,则知油滴带负电,故选项A正确;油滴的质量很小,不能通过天平测量,故选项B错误;根据油滴受力平衡得mg=qE=qUd,得q=mgdU,所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量,故选项C错误;根据密立根油滴实验研究可知:该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍,故选项D正确.
答案:AD
6.右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:若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y轴正方向,B正确;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z轴正方向.
答案:B
7.右图为电视机显像管的偏转线圈示意图,圆心黑点表示从电子枪垂直于纸面射出的电子,它的方向由纸内指向纸外,当偏转线圈通以图示方向的电流时,电子束应(　　)
A.向左偏转　　　　　　 B.向下偏转
C.向右偏转 D.向上偏转
解析:由安培定则可判定上、下螺旋管的N极都在右方,S极都在左方,考虑到电子带负电,用左手定则,不难判断出,电子受洛伦兹力的方向向上,即电子束向上偏转,故正确选项为D.
答案:D
8.密立根用喷雾的方法获得了带电液滴,然后把这些不同质量和带有不同电荷量的液滴置于电场中,通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴的电荷量.某次测量中,他得到了如下数据:
液滴编号
电荷量/C
液滴编号
电荷量/C
1
6.41×10-19
2
9.70×10-19
3
1.60×10-19
4
4.82×10-19
……
……
……
……
则可得出结论:? 　.?
解析:根据表格中的数据与电子电荷量的比值关系为
q1e=6.41×10-191.6×10-19=4,q2e=9.70×10-191.6×10-19=6,q3e=1.60×10-191.6×10-19=1,q4e=4.82×10-191.6×10-19=3,
得出结论:电荷量是量子化的,电荷的电荷量都是元电荷e的整数倍.
答案:电荷量是量子化的,电荷的电荷量都是元电荷e的整数倍
9.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测出的.密立根实验的原理如图所示:两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接,使上面的板带正电,下面的板带负电.油滴从喷雾器喷出后,经上面金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中.大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时,因摩擦而带负电,油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降,观察者可在强光照射下,借助显微镜进行观察.
两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得,从而确定极板间的电场强度E.但是油滴太小,其质量m很难直接测出.密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度测量油滴的质量.未加电场时,由于空气的黏性,油滴所受的重力很快就等于油滴与空气的摩擦力而使油滴匀速下落,可测得速度v1,再加一足够强的电场,使油滴做竖直向上的运动,在油滴以速度v2匀速运动时,油滴所受的静电力与重力、阻力平衡.根据空气阻力遵循的规律,即可求得油滴的带电荷量.
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量,发现这些电荷量都等于某个最小电荷的整数倍,从而证实了电荷是量子化的,并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e.
如图所示,在A板上方用喷雾器将细油滴喷出,若干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,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=　　　.?
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:(1)mg-Udq=0,mg-kv=0,解得q=kvdU.(2)因油滴的带电荷量是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:kvdU　油滴的带电荷量是1.6×10-19 C的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19 C