鲁科版选修3-5 2.1电子的发现与汤姆孙模型 达标作业（解析版)

2.1电子的发现与汤姆孙模型
达标作业（解析版)
1．下列物理事件描述正确的是（ ）
A．1858年德国物理学家普吕克尔发现了电子
B．1910年美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量
C．1919年英国物理学家卢瑟福发现了中子
D．1932年美国物理学家查德威克发现了质子
2．下列说法中不符合物理史实的是（ ）
A．汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”
B．粒子的散射实验表明原子核具有复杂结构
C．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
3．汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( )
A．用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电量
C．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
D．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
4．天文物理学大师霍金曾表示，探测到引力波是科学史上非常重要的一刻。人类科学史上有过许多重要的事件。下列叙述中错误的是( )
A．伽利略做了“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“距离与时间平方成正比”的关系
B．开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳做椭圆运动”等行星运动规律
C．奥斯特发现电流磁效应，导致法拉第发现电磁感应现象，后来他又研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
D．汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念
5．物理学的发展促进了人类文明的极大进步，关于物理学发展的历史，以下说法正确的是（ ）
A．丹麦物理学家奥斯特发现了由磁场产生电流的条件和规律
B．汤姆逊利用阴极射线管发现了电子，并由此提出原子的核式结构模型
C．1687年伽利略出版了《自然哲学的数学原理》一书
D．物理学中的思想方法很多，比如在显示桌子的微小形变实验和库仑扭秤的工作原理中都用到了放大法
6．关于近代物理研究，下列说法正确的有（ ）
A．汤姆孙发现组成阴极射线的粒子是α粒子
B．光电效应实验中，光强越强，光电子动能越大
C．普朗克假设微观粒子的能量是量子化的，解释了黑体辐射现象
D．一个光子与一个静止的电子碰撞而散射，其频率不会发生改变
7．下列关于元电荷的说法中正确的是(　　)
A．元电荷实质上是指电子和质子本身
B．一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷
C．元电荷有正负之分
D．元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的
8．下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是（ ）
A． B．
C． D．
9．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的
B．阴极射线本质是质子
C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电
D．阴极射线的比荷比氢原子核大
10．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.64 eV --3.19 eV。下列说法正确的是(　　)
A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B．大量处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2.55 eV的可见光光子，跃迁到第4能级
C．动能为10.4 eV的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子不会发生跃迁
D．动能大于等于13.6 eV的电子可以使基态的氢原子发生电离
11．为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，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于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来的方向，求为多少？
12．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。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连接，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，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，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。
（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的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量q为多少?
（2）若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u=U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q。
13．汤姆逊用来测定电子的比荷实验装置如下：真空管内的阴极C发出电子，（不计初速，重力和电子间相互作用），经过A、B间的电场加速后，穿过A、B的中心小孔沿中心轴OO′的方向进入到两块水平正对的长度为L的平行极板D和E间的区域，当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O′点，形成一个亮点；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匀强磁场（图中未画出），调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，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。如图所示，求：
（1）在图中画出磁场B的方向
（2）根据L、E、B和，推导电子的比荷的表达式。
14．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__________ .
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A.汤姆逊发现了电子，故A错误；
B. 1910年美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，故B正确；
C. 英国物理学家卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故C错误；
D. 1932年美国物理学家查德威克发现了中子，故D错误；
2．B
【解析】
汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”，A正确；α粒子散射实验表明，原子具有核式结构，卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子的散射实验事实，B错误；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱特征，C正确；密立根著名的“油滴实验”精确测定了电子的电荷量，D正确．
3．D
【解析】
【详解】
汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。
4．C
【解析】
【详解】
伽利略做了数百次“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“运动距离与时间的平方成正比”的关系，他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，奠定了现代科学的基础，故A说法正确；开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳在椭圆轨道上运动”等行星运动规律，澄清了许多年来人们对天体运动的神秘、模糊认识，也为牛顿创立天体力学理论奠定了观测基础，故B说法正确；奥斯特发现的电流磁效应，震动了整个科学界，引起了科学家们关于“磁也能生电”的对称性的思考，最终导致法拉第发现电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，但是纽曼和韦伯先后研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，故C说法错误；汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念，标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段，故D说法正确。所以选C。
5．D
【解析】
丹麦物理学家奥斯特发现了由电流产生磁场的规律，选项A错误；汤姆逊利用阴极射线管发现了电子，卢瑟福提出原子的核式结构模型，选项B错误；1687年牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书，选项C错误；物理学中的思想方法很多，比如在显示桌子的微小形变实验和库仑扭秤的工作原理中都用到了放大法，选项D正确；故选D.
6．C
【解析】阴极射线粒子是电子，选项A错误。光电效应中光强影响光电子数量，光的频率影响光电子的最大初动能，选项B错误。普朗克假设微观粒子的能量是量子化的，解释了黑体辐射现象，选项C正确；根据康普顿效应，光子与电子碰撞后散射，其能量减小，频率发生改变。故D错误；故选C。
7．D
【解析】
【详解】
元电荷是指最小的电荷量，不是指质子或者是电子，故A错误；带电体的带电量一定是元电荷的整数倍；故B错误；元电荷是一个电荷量，不分正负；故C错误；电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的，元电荷的值通常取作e=1.60×10-19C，故D正确。故选D。
8．A
【解析】试题分析：A图是阴极射线发生偏转的实验，B图为电子束衍射的实验，C图是α粒子的散射实验，D图是光电效应现象．
A图是阴极射线偏转，从而确定阴极射线是电子流，该装置是发现电子的实验装置，A正确；电子束衍射的实验，说明粒子具有波动性，B错误；C图粒子的散射实验，得出了原子的核式结构模型，C错误；D图是光电效应现象的实验，该装置是提出原子的核式结构的实验装置，D错误．
9．D
【解析】
【详解】
阴极射线是原子受激发射出的带负电的电子流，故ABC错；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对；故选D．
10．ABD
【解析】
【详解】
A. 根据能级跃迁理论，处于n = 3能级的氢原子能量为-1.51eV，吸收光子的能量大于1.51eV后均可跃迁到无穷远，而紫外线频率高于可见光，紫外线光子的能量大于3.19 eV，故A正确；
B.第4级与第2级的能级差
所以大量处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2.55 eV的可见光光子，跃迁到第4能级，故B正确；
C. 第2级与第1级的能级差
所以动能为10.4 eV的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子会发生跃迁，故C错误；
D. 基态的氢原子的能量E1=-13.6eV，所以动能大于等于13.6 eV的电子可以使基态的氢原子发生电离，故D正确。
11．
【解析】设带电粒子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，
则d＝at2＝ ①
此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，
由平衡条件qE＝qv0B，
得v0＝ ②
由①②两式得＝
解得＝
12．（1）q= （2） 或
【解析】
（1）由平衡条件知m1g=q
解得q=
（2）若Q为正电荷，根据牛顿第二定律有m2g+=m2a，且d=at2
由以上两式解得Q=
若Q为负电荷，根据牛顿第二定律有m2g-=m2a，又d=at2
由以上两式解得Q=
13．（1）磁场B的方向垂直纸面向里；（2）=
【解析】
【详解】
（1）去掉电场，电子向下偏转，电子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示，根据左手定则，磁场B的方向垂直纸面向里。
（2）由图可知：L=ABcos，=，解得AB=，又=Rsin=Rsin，所以L=ABcos=2Rcos=R；由题意可得：qvB=qE，则有：v=；去掉电场后，洛伦兹力提供向心力，则有：qvB=m，解得=。
14． 电荷量 量子化的
【解析】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电荷量，而且揭示出了带电物体所带的电荷是量子化的.